Os Custos Operacionais de Máquinas de Corte a Laser

Consumo de Gás e Custos Associados

O consumo de gás desempenha um papel fundamental nos custos operacionais das máquinas de corte a laser, especialmente ao processar diferentes materiais com precisão e velocidade. Tanto os sistemas a laser de fibra quanto os a CO2 dependem de gases — seja como gases auxiliares para o corte, ou, no caso dos lasers a CO2, como componente essencial do próprio processo de geração do laser. Compreender quais gases são utilizados, como são fornecidos e qual é o seu custo é essencial para gerenciar despesas e escolher a configuração adequada para o seu fluxo de trabalho.

Gases de assistência

Gases auxiliares são utilizados em máquinas de corte a laser de fibra e CO2 para remover o material fundido da área de corte, resfriar a zona de trabalho e melhorar a qualidade das bordas. Os gases auxiliares mais comuns são oxigênio, nitrogênio e, ocasionalmente, ar comprimido.

O oxigênio é frequentemente usado ao cortar aço macio. Ele auxilia o processo de corte por meio de uma reação exotérmica, aumentando a velocidade de corte, mas deixando uma borda mais rugosa.

O nitrogênio é preferido para aços inoxidáveis e alumínio, proporcionando uma borda limpa e livre de óxidos. É mais caro que o oxigênio devido à maior pressão e volume necessários.

O ar comprimido, uma opção economicamente eficiente, é adequado para metais mais finos e oferece um bom equilíbrio entre desempenho e custo, especialmente em uso industrial leve.

As taxas de consumo de gás variam amplamente dependendo do tipo de material, espessura, design do bico e velocidade de corte. Sistemas de nitrogênio de alta pressão podem consumir várias centenas de pés cúbicos por hora, resultando em custos operacionais significativos.

Requisitos Específicos de Gás para Laser CO2

Diferentemente dos lasers de fibra, os lasers a CO₂ exigem uma mistura de gases — tipicamente dióxido de carbono, nitrogênio e hélio — como meio ativo do laser. Esses gases devem ser mantidos puros e em proporções específicas para preservar a qualidade do feixe e o desempenho do sistema. Com o tempo, esses gases se degradam e precisam ser repostos, seja por meio de tubos a laser selados (com vida útil limitada), seja utilizando um sistema de suprimento contínuo de gás. Isso acrescenta outra camada de custo recorrente ausente nos sistemas a laser de fibra.

Além do meio ativo do laser, os sistemas a CO₂ também utilizam gases auxiliares, assim como os lasers de fibra. No entanto, devido à complexidade adicional envolvida na manutenção da mistura gasosa geradora do laser, os lasers a CO₂ normalmente incorrem em custos operacionais mais elevados relacionados aos gases.

Sistemas de Entrega de Gás

Seja usando cilindros, tanques em grande volume ou geração no local, a escolha do sistema de fornecimento de gás afeta tanto a conveniência quanto o custo. Operações com alto consumo podem optar por um sistema centralizado de fornecimento de gás com bancos de cilindros conectados em manifold ou tanques de armazenamento em grande volume, a fim de minimizar o tempo de inatividade e reduzir o custo por unidade de gás.

Inspeções regulares, verificações de vazamentos e regulação de pressão são fundamentais para manter a eficiência do sistema e evitar desperdícios, especialmente ao utilizar gases de alto custo, como o nitrogênio de alta pureza.

O consumo de gás é uma despesa contínua significativa nas operações de corte a laser. Os lasers de fibra geralmente incorrem em custos menores com gás, utilizando apenas gases auxiliares, enquanto os lasers a CO₂ enfrentam custos adicionais tanto para gases auxiliares quanto para o próprio meio ativo do laser. O tipo de gás escolhido, o material a ser cortado e o método de fornecimento influenciam todos os custos totais. Levar com precisão essas variáveis em consideração é essencial para controlar os custos indiretos e otimizar a economia da produção.