O processamento de metal com laser por si só é disruptivo e revolucionário, mas materiais com características de alta reflexão podem dificultar esse processamento. Isso porque materiais com alta reflexibilidade tem baixo índice de absorção e a energia absorvida rapidamente se espalha, tornando o processamento com laser muito difícil.
Ao mesmo tempo, a maior parte da energia radiada pelo laser será refletida de volta para dentro da gravadora, provocando instabilidade no feixe, causando danos à fonte do laser e reduzindo sua vida útil. Portanto, o processamento de materiais reflexivos tem sido para a indústria um desafio a ser superado.
Afinal, o que é um material reflexivo?
Em geral, materiais de baixa resistividade, como prata, latão e cobre, têm baixo índice de absorção do comprimento de onda do laser.
E o que mais pode influenciar na reflexão? O quanto mais polido o material, maior será a intensidade de reflexão. Vamos usar o aço inoxidável como exemplo: no caso do inox escovado, sua capacidade de reflexão não é grande, mas quando sua superfície recebe um acabamento, a ponto de atingir um efeito "espelhado", sua capacidade de reflexão aumenta significativamente.
Ainda existem dois aspectos que podem influenciar na reflexão do feixe do laser. A primeira está relacionada ao seu estado, onde a taxa de absorção aumenta à medida que a temperatura do material se aproxima do seu ponto de fusão.
Finalmente, os materiais podem apresentar diferentes taxas de absorção dependendo do comprimento de onda do laser. Exemplos são o cobre e a prata, materiais altamente reativos ao comprimento de onda do laser fibra (1064nm) e, portanto, apresentam taxas de absorção baixas quando comparados com materiais como o ferro e o aço, porém demonstram melhores taxas de absorção para um laser de estado sólido, como o ultravioleta (UV).
Como proteger o equipamento da energia refletida de volta?
Tecnologias preventivas à reflexão como "anti-backlight" e "stripping" já estão disponíveis para lasers do tipo "single-mode". Os lasers do tipo "multi-mode" podem contar com proteções individuais para cada módulo, aumentando o nível de proteção dos componentes internos e assegurando um feixe de laser mais estável durante a operação. Desta maneira, são competentes para o processamento de ouro, prata, cobre, alumínio e outros materiais de alta refletividade.
O laser refletido a partir do material processado vai passar, primeiramente, pela lente e depois pelo cabeçote do laser, para só depois adentrar a fibra até alcançar os componentes internos do ressonador. Assim, as tecnologias de proteção podem detectar e desviar o feixe refletido enquanto o calor é dissipado por cabeçotes com refrigeração líquida. Diante de energias de reflexão muito altas, estes dispositivos podem acionar sistemas de proteção da fibra óptica, que desligam o feixe do laser para prevenir danos mais graves ao sistema.
Outro componente importante na vida útil do laser é o "combiner". Os lasers são gerados por múltiplos "pumps", que são direcionados e combinados a outros feixes e depois amplificados antes de alcançar o cabeçote. Da mesma maneira, feixes refletidos seguem sendo amplificados quando alcançam estas cavidades, aumentando o risco de danos ao laser. Novas gerações de "combiners", com design de duplo estágio, são capazes de bloquear o feixe do laser quando na direção reversa (reflexão). Do mesmo modo, a energia térmica produzida pelo bloqueio deverá ser dissipada com o uso de chiller refrigerado a água, assegurando a durabilidade dos componentes internos.
Qual é a importância dos materiais de alta refletividade e por que processá-los com o laser fibra?
O cobre é um excelente condutor térmico e elétrico e portanto, é amplamente utilizados em várias áreas da indústria. O constante aumento na demanda por ligas, em especial de cobre e latão, tornam a exigência de processamento, qualidade e velocidade ainda mais rigorosa.
Assim, lasers com dispositivos antirreflexo e, portanto, mais estáveis, largam na frente, sendo capazes de cortar, gravar e soldar estes materiais com alta qualidade, velocidade e estabilidade. Um bom exemplo é a indústria automobilística, onde os veículos elétricos e plug-in passaram por um crescimento exponencial. O alumínio é o principal componente de uma bateria, representando até 90% do todo. Assim, tecnologias de soldagem a laser para ligas de alumínio tem representado um papel cada vez mais importante, visto a necessidade de soldar a velocidades superiores a 170mm/s em ligas com menos de 1mm de espessura.
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