O documento descreve a história e o processo de usinagem a laser, começando com a previsão de Einstein em 1916 e o desenvolvimento do maser e laser nos anos 1950. O laser de CO2 é o mais utilizado na usinagem por cortar materiais rapidamente a altas temperaturas, enquanto o laser excimer é frio e usado para cortes finos. A usinagem a laser oferece vantagens como precisão, segurança e cortes complexos, apesar de ter custos iniciais elevados.
2. Quando surgiu?
O princípio de funcionamento do laser foi previsto
por Einstein, em 1916, com o uso da lei de Planck.
Em 1953, cientistas americanos desenvolveram o
maser, que consiste na liberação de microondas.
Aprimorando esses princípios, mais tarde, dois russos, Nikolai Basov e
Aleksander Prokhorov descobriram como emitir o raio em uma
freqüência visível, surgindo assim o laser, e dando abertura para
inúmeras aplicações, sendo uma delas a usinagem a laser.
3. O que é o Laser
LASER = Amplificação da luz por
emissão estimulada de radiação
Meios
1. Sólido – Rubi
2. Gasoso – CO2
O tipo mais utilizado é o de CO2, por
apresentarem elevada potência de
corte, chegando na ordem de alguns
kW, embora se utilize também o de
Nd, F e Cl.
4. Princípio de funcionamento
Átomo estimulado por fonte
externa
Fonte de Energia:
1. Sólido – Diodo de laser
2. Gasoso – Um ânodo e um cátodo.
A fonte e energia excita o meio,
fazendo com que cada vez que um
elétron volte para o nível anterior,
emita um fóton de luz.
Os fótons emitidos, oscilam de um Figura 1: representação
esquemática da câmara de
espelho 100 % refletivo de um
produção de CO2
lado para outro 99 % refletivo e 1
% translúcido,
5. Importância na usinagem
Muitas vezes, determinados tipos de cortes são muito caros
com processos de usinagem convencionais ou mesmo
impossíveis de serem realizados.
Cortes com altos níveis de complexidade
Relativa rapidez
6. Laser Excimer
O Excimer é uma forma de laser ultravioleta. Ele utiliza dois tipos de
gases, inerte e reativo. O gás inerte é usado para proteger o
caminho do feixe(argônio, criptônio ou xenônio). Para o reativo,
normalmente é usado gás flúor ou cloro.
Esse laser quase não aquece a peça durante o processo (laser frio).
Pode fazer cortes finos, com pouca área afetada termicamente.
Ampla utilização em micro-usinagem de precisão, tanto no uso da
indústria como em cirurgias oftalmológicas, principalmente em
materiais poliméricos e cerâmicos
7. Laser de Co2
Mais utilizado por criar altos níveis de
energia.
corta a peça vaporizando uma
pequena porção de material. (Pode
gerar até 3kW/cm2 de potência com
auxílio de outros gases),
Hélio é usado para dissipar o calor
gerado pelo campo elétrico. Fora do
duto, o oxigênio ou o nitrogênio
podem servir de gás de assistência.
O gás de assistência mais recomendado é o oxigênio, por prever uma
maior velocidade de corte em função de gerar uma reação exotérmica,
aumentando a temperatura do processo. O nitrogênio substitui o oxigênio
quando este for mais barato, mas principalmente quando se quer uma
superfície livre de óxidos.
8. Laser Nd: YAG
é um laser de cristal de estado sólido.
Diferente dos outros lasers, a energia não é passada por meio de
eletrodos, e sim por flashlamps ou diodos de laser.
não precisa de gás para funcionar, porem pode ser usado gases
para proteção do feixe.
Este tipo de laser é utilizado em cortes, furações de precisão e
gravações
9. Vantagens
não há interação direta com homem e maquina :
1) segurança
2)precisão, devida a não estar sujeita a erros humanos
O acabamento final é muito bom
laser propicia alta velocidade de corte, corte de figuras
geométricas 2D ou 3D
10. Desvantagens
A espessura do material a ser cortado deve ser exato
O custo inicial do equipamento é extremamente elevado
Ha certa dificuldade de corte de materiais que refletem muito a
luz, como o alumino e o cobre, não permitindo o corte de peças
muito espessas
11. Aplicações
Vem ganhando espaço na indústria, apesar do
alto custo.
é utilizado em grande escala na produção de
chapas para as indústrias automobilísticas,
transportes, agrícolas e implementos.
O uso de máquinas de corte a laser é
recomendado quando as peças apresentarem
formas complicadas e for exigido um
acabamento de superfície praticamente
livre de rebarbas na região de corte.