O papel dos gases auxiliares (normalmente oxigênio, nitrogênio e ar) no corte a laser é igualmente vital para determinar a qualidade do corte, a velocidade, o acabamento das bordas e a relação custo-benefício.
A seleção do gás auxiliar apropriado afeta diretamente não apenas o resultado do corte, mas também a produtividade geral e a lucratividade do processo.
O papel dos gases auxiliares no corte a laser
Os gases auxiliares têm várias funções no processo de corte a laser:
- Soprar o material fundido da ranhura (linha de corte).
- Proteger a lente contra respingos e fumos.
- Aumentar a velocidade de corte por meio de reações químicas (no caso do oxigênio).
- Afeta a qualidade da borda de corte e determina se é necessário um acabamento adicional.
A seleção do gás auxiliar adequado envolve fatores como o tipo e a espessura do material, a qualidade da borda necessária, a velocidade de corte, as necessidades de pós-processamento e o custo total.
Oxigênio: o gás reativo
Características:
- Reage exotermicamente com o metal durante o corte.
- Normalmente usado a pressões de 0,5–6 bar.
- Mais comumente combinado com CO₂ ou lasers de fibra ao cortar aços carbono.
Vantagens:
- Maior velocidade de corte para aços carbono mais espessos devido à reação exotérmica que adiciona calor ao processo.
- Menor consumo de gás do que o nitrogênio, especialmente para materiais mais espessos.
- Eficaz em aços macios, mesmo com espessuras de até 25 mm.
Limitações:
- Produz bordas oxidadas (queimadas) que podem exigir limpeza ou retificação secundária.
- Não é adequado para metais não ferrosos, como alumínio ou aço inoxidável.
- Pode criar zonas afetadas pelo calor (HAZ), que podem afetar processos posteriores, como pintura ou soldagem.
Aplicações:
- Corte de aço macio e aço estrutural onde a estética das bordas é menos crítica.
- Peças industriais pesadas, suportes ou componentes que passam por processamento adicional.
Nitrogênio: o gás inerte
Características:
- Não reage com metal fundido.
- Usado em altas pressões, geralmente entre 8 e 20 bar, ou até mais para chapas espessas.
- Frequentemente combinado com lasers de fibra para cortes de alta precisão.
Vantagens:
- Produz bordas limpas e sem óxido, ideais para componentes cosméticos e de precisão.
- Adequado para aço inoxidável, alumínio e titânio.
- Não é necessário pós-processamento antes da pintura, revestimento em pó ou soldagem.
Limitações:
- Custo operacional mais alto devido à alta pressão e consumo.
- A velocidade de corte pode ser mais lenta para aços carbono espessos em comparação com o oxigênio.
- Requer tanques de armazenamento grandes ou geração de nitrogênio no local para um fornecimento consistente.
Aplicações:
- Corte de painéis de aço inoxidável, placas de alumínio, dispositivos médicos e gabinetes eletrônicos.
- Qualquer aplicação em que a qualidade das bordas e a integridade da superfície sejam críticas.
Ar: o híbrido econômico
Características:
- Composto por aproximadamente 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de outros gases.
- Pode ser usado em pressões médias a altas (5–12 bar) com um gerador de ar comprimido.
- Oferece um meio-termo entre o oxigênio e o nitrogênio em termos de desempenho e custo.
Vantagens:
- Custo significativamente mais baixo — não é necessário comprar gás engarrafado.
- Velocidade de corte suficiente para chapas metálicas finas a médias.
- Oferece qualidade de borda aceitável para muitas aplicações de uso geral.
Limitações:
- A presença de oxigênio pode causar uma leve oxidação nas bordas cortadas.
- Não é ideal para peças muito espessas ou com acabamento fino.
- Requer ar comprimido seco e sem óleo para evitar contaminação ou desgaste do equipamento.
Aplicações:
- Corte de aço inoxidável fino, alumínio e aço macio, onde a eficiência de custo supera a qualidade do acabamento.
- Ideal para prototipagem, oficinas e fabricação em geral.
Comparando os três gases
| Parâmetro | Oxigênio | Nitrogênio | Ar |
|---|---|---|---|
| Reatividade | Reativo | Inerte | Parcialmente reativa |
| Velocidade de corte (aço macio) | Rápido (especialmente espesso) | Moderada | Moderada |
| Qualidade da borda | Oxidada | Limpo, brilhante | Ligeiramente oxidada |
| Pressão operacional | Baixa a moderada (0,5–6 bar) | Alta (8–20+ bar) | Média (5–12 bar) |
| Pós-processamento | Aço macio | Aço inoxidável, alumínio | Uso geral |
| Custo | Moderada | Alta | Baixa |
| Pós-processamento | Frequentemente necessária | Mínima | Às vezes necessária |
Como selecionar o gás auxiliar certo
Ao selecionar o gás auxiliar apropriado, considere o seguinte:
- Tipo de material
- Use oxigênio para aço macio, especialmente ao cortar seções espessas.
- Use nitrogênio para aço inoxidável, alumínio e ligas não ferrosas.
- Use ar para corte econômico de metais de uso geral.
- Espessura do material
- O oxigênio tem melhor desempenho em materiais mais espessos.
- O nitrogênio e o ar são melhores para chapas finas a médias (normalmente com menos de 6 mm).
- Requisitos de qualidade da borda
- Escolha nitrogênio para um acabamento de borda premium.
- Use oxigênio ou ar quando a estética ou a oxidação não forem uma preocupação.
- Planos de pós-processamento
- Se a peça for soldada ou pintada, evite bordas oxidadas — opte pelo nitrogênio.
- Para peças estruturais, bordas oxidadas podem ser aceitáveis.
- Custo e produtividade
- Se você estiver cortando grandes volumes e precisar controlar os custos, considere mudar para o ar.
- Para componentes de precisão e alto valor, invista em nitrogênio.
Conclusão
A escolha do gás auxiliar no corte a laser é muito mais do que um detalhe técnico — é uma decisão estratégica que influencia a qualidade do corte, a eficiência e o custo total de produção. O oxigênio, o nitrogênio e o ar oferecem vantagens distintas com base nas propriedades do material, nos objetivos de produção e nas restrições orçamentárias.
- Use oxigênio para aço macio espesso e cortes de alta velocidade com oxidação aceitável.
- Use nitrogênio quando a qualidade e a limpeza das bordas forem críticas.
- Use ar quando a economia de custos for mais importante do que a perfeição.