Mitos do laser: o que os fabricantes não sabem pode prejudicar o processo

Os lasers geralmente são usados ​​para unir aplicações na fabricação automotiva. O monitoramento do sistema a laser ajuda a garantir processos de junção consistentes e de alta qualidade.

A aplicação de lasers de alta potência está se tornando mais comum em ambientes industriais, como sinterização em manufatura aditiva, união de componentes de carroceria na indústria automotiva e perfuração e corte de componentes aeroespaciais. À medida que mais aplicações desses lasers são descobertas e desenvolvidas, mais fabricantes estão percebendo como os sistemas de laser industriais podem ser confiáveis ​​e repetíveis.

Como qualquer outra máquina-ferramenta, as tecnologias que envolvem o sistema a laser avançaram significativamente nas últimas décadas. No entanto, ainda existem muitos mitos em torno do emprego, operação e manutenção de um laser industrial. Separar o fato da ficção é fundamental para garantir um processo a laser de alta qualidade.

O uso de um laser como ferramenta industrial pode ser rastreado quase desde o advento do próprio laser. O laser de CO2 costumava ser o burro de carga da fabricação de laser com sua potência bruta, custos operacionais relativamente baratos e facilidade de manutenção. Centenas de milhares ainda estão em uso hoje.

A década de 1980 viu a introdução do laser de fibra como uma ferramenta industrial e mudou o panorama da fabricação de laser industrial. O laser de fibra trouxe vários benefícios, como maior eficiência do plugue de parede, melhor qualidade do feixe e menor manutenção, em comparação com os lasers de CO2 bem estabelecidos. Mas as primeiras gerações do laser de fibra eram caras, não produziam a potência necessária para aplicações de laser industrial e eram difíceis de manter. Os fabricantes de laser de fibra superaram a maioria desses obstáculos e agora estão fornecendo fontes e sistemas mais práticos.

Por mais alta qualidade e confiabilidade que os sistemas a laser atuais tenham se tornado, o usuário pode ser tentado a negligenciar o fato de que o sistema ainda é feito de peças físicas com propriedades físicas. Os sistemas a laser compreendem componentes mecânicos e elétricos que se degradam ou falham após o uso periódico. Quando esses lasers são usados ​​em ambientes industriais adversos cheios de detritos de processo, a degradação e a falha dos componentes são multiplicadas, resultando em diminuição da eficiência e aumento dos custos operacionais.

Os projetistas de sistemas tornaram-se criativos em seu gerenciamento de detritos de processo. No entanto, sem medir o desempenho do sistema de laser, o usuário não pode entender todos os efeitos dessas degradações de componentes do sistema ou como e quando agir para maximizar a eficiência do sistema.

Os sistemas a laser exigem investimentos financeiros significativos para produzir peças da forma mais rápida e eficiente possível. A manutenção periódica do sistema é necessária, mas o desejo óbvio de maximizar o retorno sobre o investimento (ROI) significa minimizar o tempo necessário para manter o sistema. Um sistema de medição de desempenho do laser pode fornecer uma indicação rápida de como o laser está funcionando e ajudar no desenvolvimento de uma rotina de manutenção do laser mais abrangente.

Em aplicações de laser de CO2, quando um laser começa a se desviar de seu processo otimizado, o usuário do laser pode ficar tentado a aumentar a potência para continuar processando peças sem abordar o motivo da perda de eficiência do laser. O que pode estar acontecendo é um aumento do efeito térmico no sistema de laser causado por uma ótica envelhecida, danificada ou contaminada, geralmente próxima ao processo. O efeito térmico faz com que o ponto focalizado se desloque para cima, resultando na diminuição da densidade de potência.

A instrumentação de perfis de feixe permite que os usuários finais ajustem seus processos de laser para obter uma irradiância precisa que seja suficiente para a tarefa, mas não tão intensa que uma solda, por exemplo, superaqueça e gere resultados menos otimizados. As ferramentas de medição a laser atuais ajudam os usuários a entender o desempenho de sua luz laser e a otimizar a operação e a manutenção de seus sistemas.

Em uma nota relacionada, os fabricantes devem saber a principal diferença entre lasers de CO2 e lasers de fibra. Os lasers de CO2 operam em um comprimento de onda de 10,6 µm muito indulgente. A ótica desses lasers é robusta, menos suscetível a danos causados ​​por detritos do processo ao redor e mais fácil de manter. Lasers modernos de fibra, disco e diodo operam perto de um comprimento de onda de 1 µm. A ótica usada nesses lasers é mais suscetível a danos causados ​​pelos detritos produzidos em seus ambientes industriais hostis e deve ser manuseada com extremo cuidado ao ser substituída. Alguns operadores de laser contam com a prática herdada de alterar a ótica do laser de CO2, mas essas práticas podem danificar os cabeçotes de processamento de seus lasers de comprimento de onda de 1 µm.