A gravadora a laser de fibra é utilizada em uma ampla gama de aplicações. As máquinas de corte a laser de fibra podem produzir facilmente diferentes comprimentos de onda para cortar metais e materiais não metálicos. Elas também podem ser amplamente utilizadas em corte, marcação, soldagem, limpeza, texturização, perfuração, etc. As máquinas a laser de fibra são onipresentes no dia a dia.
O que são lasers de fibra?
As máquinas de corte a laser de fibra surgem quando os lasers de fibra são desenvolvidos para serem utilizados como uma solução. A máquina de corte a laser de fibra é a ferramenta que realiza o trabalho, e os lasers de fibra constituem a estrutura dessa ferramenta integrada. As aplicações mais básicas da máquina a laser.
- A segurança do laser e a extração de vapores garantem que os trabalhadores estejam totalmente protegidos.
- São incluídos componentes mecânicos para automatizar atividades ou facilitar o trabalho do operador.
- Os procedimentos a laser são adaptados a tarefas específicas.
O meio de amplificação de um laser de fibra é o núcleo de uma fibra óptica. Eles podem ser compostos por elementos de terras raras do grupo dos lantânidos presentes nos cabos de fibra óptica. Os materiais de dopagem da fibra são selecionados e incorporados ao núcleo de fibra de vidro, que é ultrapuro. Isso permite atingir o comprimento de onda e o nível de potência desejados para o laser. Os lasers de fibra são frequentemente utilizados com componentes de itérbio e érbio.
Vantagens do uso de lasers de fibra
Os lasers de fibra são utilizados em uma ampla gama de setores, incluindo o automotivo, o aeroespacial, o médico, o joalheiro, o madeireiro, etc. A seguir, abordamos brevemente as vantagens de uma gravadora a laser de fibra.
Compacidade
A máquina de corte a laser de fibra ocupa pouco espaço e possui uma estrutura compacta. É possível encontrar uma máquina de corte a laser de fibra do tamanho certo, independentemente do tamanho da área disponível. Isso é ideal em muitos ambientes onde o espaço para fabricação é limitado.
Diversidade de materiais
Os lasers de fibra podem ser utilizados com diversos materiais: metais, como alumínio, ferro, latão, aço inoxidável, titânio etc., e não metais, como vidro, acrílico, borracha etc.
Baixo custo
Os lasers de fibra são excelentes para reduzir custos. Eles representam uma opção econômica, com baixas despesas de manutenção e alto retorno sobre o investimento. Os lasers de fibra também são mais eficientes em termos energéticos do que as máquinas industriais tradicionais. Isso ajuda a reduzir as despesas operacionais e, ao mesmo tempo, diminui o impacto ambiental.
Quais são as aplicações dos lasers de fibra?
1. A principal vantagem de um laser de fibra é sua alta estabilidade.
Normalmente, precisamos de uma fibra para conduzir com segurança um feixe de laser quando queremos emiti-lo. Outra opção é refleti-lo entre espelhos, embora isso exija um alinhamento extremamente preciso. O feixe de laser deve ser acoplado ao minúsculo núcleo da fibra, o que é difícil e requer um controle delicado. Como resultado, os lasers convencionais são extremamente sensíveis a choques ou impactos e, uma vez que os componentes ópticos fiquem desalinhados, é necessária a intervenção de um especialista. Por outro lado, os lasers de fibra geram o feixe dentro da fibra e o transmitem sem o uso de componentes ópticos complicados ou sensíveis. Isso os torna extremamente estáveis e simples de operar.
2. A excelente qualidade do feixe dos lasers de fibra é a segunda razão pela qual eles são úteis.
O feixe pode ser gerado e confinado dentro de um minúsculo núcleo de fibra. Isso significa que o feixe é extremamente reto e, na prática, pode ser focado em um ponto muito pequeno. Quanto menor for o ponto, por exemplo, melhor será o corte a laser; essa qualidade é essencial para muitas aplicações a laser.
3. Os lasers de fibra estão se tornando cada vez mais potentes.
Lasers de fibra, alguns com potência de saída de até 1.000 watts (1 kW). Isso é potente o suficiente para cortar uma polegada de aço!
4. Eles são incrivelmente eficientes e fáceis de resfriar, e essa é a quarta razão.
Outros lasers podem converter apenas uma pequena fração da potência de entrada, mas os lasers de fibra conseguem converter 70-80% da potência de entrada proveniente da fonte de bombeamento. A economia de energia também significa que menos energia é convertida em calor. As fibras podem ser muito longas, e o calor se propaga ao longo de toda a extensão da fibra, evitando que ela superaqueça e se rompa. Quando aquecidos, quase todos os materiais alteram suas características ópticas, afetando a qualidade do feixe.
Que tipos de lasers de fibra existem?
As características a seguir podem ser utilizadas para classificar os lasers de fibra em geral.
Potência do laser:
O material utilizado para combinar a fonte de laser influencia os lasers de fibra. Isso porque eles produzem comprimentos de onda distintos. Todos esses lasers podem ser utilizados em diferentes aplicações.
A potência média do feixe de laser é medida em watts. Isso é o que se entende por potência do laser. É possível ter um laser de fibra de 20 W, um laser de fibra de 50 W e assim por diante. Lasers com potências mais altas produzem mais energia mais rapidamente do que os lasers com potências mais baixas.
Modos de operação:
O feixe de laser é emitido de várias maneiras por diferentes tipos de lasers. Os lasers de fibra pulsados, como os lasers “q-switched”, “gain-switched” e “mode-locked”, podem ter seu feixe de laser pulsado a uma frequência de repetição especificada para atingir alta potência de pico. Eles também podem ser contínuos, o que significa que podem emitir a mesma quantidade de energia de forma contínua (lasers de fibra de onda contínua).
Modo:
O tamanho do núcleo da fibra (por onde a luz passa) pode ser chamado de modo. Os lasers de fibra monomodo e os lasers de fibra multimodo são as duas modalidades. Os lasers monomodo geralmente têm um diâmetro de núcleo maior (normalmente entre 50 e 100 mícrons), enquanto os lasers multimodo costumam ter entre 8 e 9 mícrons. Os lasers monomodo transmitem luz laser com maior eficiência e melhor qualidade de feixe. A potência média de um feixe de luz laser é medida em watts. Trata-se de um laser de fibra de 20 W, um laser de fibra de 50 W ou um laser de 50 W.
Existem muitas classificações de lasers de fibra.
Clique nos links a seguir para ver exemplos de lasers de fibra em produtos.
- Máquina de marcação a laser de fibra
- Máquina de marcação a laser UV
- Máquina de marcação a laser de CO₂
- Máquina de corte a laser de CO₂
- Máquina de marcação a laser Fly
- Mini gravador a laser portátil
- Máquina de corte a laser de precisão
- Máquina de soldagem a laser
- Máquina de limpeza a laser
- Máquina de soldagem ultrassônica
- Consumíveis e acessórios para laser
- Purificador de fumaça a laser
Qual é a diferença entre um laser de fibra e um laser de CO₂?
A fonte que produz o feixe de laser é a principal diferença entre os lasers de fibra e os lasers de CO₂. O vidro de quartzo e os elementos de terras raras compõem a fonte do laser. A fonte de um laser de CO₂ é uma mistura de gases que inclui dióxido de carbono. Os lasers de fibra são classificados como lasers de estado sólido devido ao estado de sua fonte, enquanto os lasers de CO₂ são classificados como lasers gasosos. Essas fontes de laser produzem comprimentos de onda diferentes. Os lasers de fibra, por exemplo, produzem comprimentos de onda mais curtos, com alguns variando de 780 a 2.200 nm. Comprimentos de onda mais longos podem ser produzidos por meio de lasers de CO₂, que normalmente variam entre 9.600 e 10.600 nm.
Eles podem ser utilizados em diversas aplicações devido à variedade de comprimentos de onda. As atividades de processamento de metais, por exemplo, costumam utilizar lasers de fibra de 1064 nm. O corte a laser é uma exceção notável, já que os lasers de CO₂ são normalmente mais adequados para o corte de metais. Os materiais orgânicos também respondem muito bem aos lasers de CO₂.
O que são parâmetros de laser?
Os parâmetros utilizados por todos os lasers e aplicações a laser não são os mesmos. O corte a laser e a marcação a laser, por exemplo, exigem ajustes distintos. Alguns fatores, no entanto, são comuns a todos os lasers de fibra. Aqui está uma lista dos cenários mais prováveis que você encontrará:
Imagem cortesia do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia
Modo de operação
A maneira como o feixe de laser é emitido é conhecida como modo de operação. Os lasers de fibra geralmente operam em um dos dois modos: onda contínua ou pulsada.
Emissão contínua e ininterrupta de feixe de laser no modo de operação de onda contínua. Isso é adequado para aplicações como soldagem a laser e corte a laser.
No modo de operação pulsado, pulsos curtos são emitidos a uma frequência de repetição específica. A maior potência de pico do feixe de laser pulsado o torna ideal para gravação e limpeza a laser.
Os parâmetros desse modelo são os seguintes.
- Energia do pulso: Refere-se ao número de milijoules em cada pulso. Um pulso geralmente contém 1 mJ de energia.
- A duração do pulso é o tempo de duração de cada pulso. Também é conhecida como largura do pulso e comprimento do pulso. A unidade de medida é o milissegundo. A potência de pico é maior quando pulsos mais curtos concentram a mesma quantidade de energia em um tempo menor. Todas as unidades de duração do pulso vão de microssegundos a nanossegundos, passando por picossegundos e femtossegundos.
- Velocidade de repetição de pulsos: é o número de pulsos que podem ser emitidos a cada segundo. Também pode ser chamada de frequência de pulsos e é medida em kHz. 100.000 pulsos por segundo equivalem a 100 kHz.
Potência
A potência do laser é a quantidade de energia que um laser pode produzir em um segundo. “Potência média” e “potência de saída” são outros termos para se referir a ela.
A potência de pico, que é um parâmetro distinto, também pode ser indicada no caso de lasers pulsados. A potência de pico de um único pulso é a quantidade de energia que ele pode fornecer. Um laser de fibra pulsado de 100 W, por exemplo, pode atingir facilmente uma potência de pico de 10.000 W. Isso se deve ao fato de que, ao contrário dos lasers de onda contínua, os lasers pulsados não distribuem a energia uniformemente ao longo do tempo.
Qualidade do feixe
A qualidade do feixe determina o quanto ele se aproxima de um feixe gaussiano. Isso é importante em aplicações práticas, pois indica o grau de concentração do feixe de laser.
A qualidade perfeita do feixe é expressa matematicamente como M² = 1. Um feixe de laser bem focado concentra mais energia em uma área menor. A gravação a laser e a limpeza a laser exigem um feixe de laser de alta qualidade, embora a soldagem a laser e outras aplicações que não exigem ablação possam se beneficiar de uma qualidade de feixe mais baixa.