O documento resume as aplicações e tipos de usinagem por laser de YAG/Nd, incluindo corte, furos, solda e marcação a laser. Apresenta as vantagens do processo como alta precisão, ausência de contato físico e pequena zona afetada pelo calor. Descreve também os materiais usinados como metais, cerâmicas e plásticos.

1. TRABALHO DE MÉTODOS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO II
Prof: William Sinka
GRUPO:
Silvio
Claudinei
Jerônimo
Nicholas
Everton
A USINAGEM A LASER
TÓPICOS ABORDADOS
• Introdução
• Aplicações
• Vantagens
• Materiais
• Tipos de Usinagens:
• Corte e usinagem de precisão
• Furos
• Solda a Laser
• Marcação a Laser
• Gravação a Laser
• Comentários
INTRODUÇÃO
O que é o Laser:
• Os lasers encontram hoje campos de aplicação em diversos setores, como nas
telecomunicações, nos consultórios médicos e de dentistas, nos computadores, nos aparelhos
de som, nos leitores de códigos de barras nos supermercados e outros. No início, porém, não
era assim. Quando foi descoberto – na década de 1960 – precisava de especialistas para
operá-lo.
• O laser do inglês ”Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, é um feixe de
luz de alta potência e coerência transversal (qualidade espacial), focalizado e posicionado
precisamente com velocidade de varredura controlada.
• Existem vários tipos diferentes de lasers usados atualmente e está surgindo novos o tempo
todo. Alguns dos mais populares são os de Argônio, Hélio-Cadmio, YAG/Nd, CO2 e os
novos diodos laser de estado sólido. O mais comumente utilizado em usinagem é o de
YAG/Nd.

2. Laser de YAG/Nd:
• Esses lasers utilizam um cristal sólido feito de Yttrium Aluminium Garnet (YAG) que
contem uma pequena quantidade de Neodynium (Nd). Este cristal iônico dopado é
bombardeado oticamente, através de uma ou mais lâmpadas tipo flash (de xenônio) ou com
fontes contínuas de luz (lâmpadas de criptônio). Quando os fótons da lâmpada excitadora
atingem o cristal dopado, transferem sua energia para o material e ocorre então a emissão de
novos fótons.
• O laser de Nd/YAG é um laser de estado sólido ideal para o processamento de precisão de
uma enorme gama de materiais. Além disso, devido à possibilidade de operação no regime
de pulsos gigantes, com nano - segundos de duração, este laser também podem ser utilizados
como ferramenta de excelência para o processamento de diversos outros materiais, incluindo
plásticos e outros materiais orgânicos.
APLICAÇÕES
• Dentre as aplicações de maior demanda que exigem o emprego do laser de YAG/Nd estão:
• Tratamento dentário: ele é usado em canetas especiais, os chamados "apontadores", na
remoção de cáries e preparo cavitário para obturações. O laser, nessa área, pode permitir um
tratamento seletivo das cáries quase sem anestesia em cerca de 85 %, além dos benefícios
para tratamento dentário indolor em crianças.
• Tratamento médico: em cirurgias e cauterizações está sendo bastante utilizado.
• Instrumentação médica odontológica - corte de precisão; gravação superficial de logomarcas
para identificação em próteses e implantes; identificação de instrumentos; marcação de
peças e partes esterilizáveis em substituição aos métodos tradicionais de silk-screen.
• Setor gráfico - furos micrométricos em partes e peças para impressoras jato de tinta que
resultam numa melhor definição na impressão de painéis gigantes
• Setor automotivo - gravação superficial tipo “night and day design” em painéis plásticos e
botões; identificação de chassis e carrocerias, etc.
• Micro eletrônica - solda de dispositivos eletrônicos sem transmissão de calor; corte e
furação de partes e peças, identificação de dispositivos, código de barras, etc.
• Ferramentaria - gravação profunda para a obtenção de carimbos e clichês; gravação de
moldes de injeção de plásticos, etc.
• Brindes - gravação superficial de logomarcas em brindes, produção de placas
comemorativas e similares por corte ou gravação.

3. VANTAGENS
• A utilização integrada de sistemas CAD/CAM com os sistemas laser permite que peças de
desenhos complexos sejam usinadas com grandes vantagens sobre processos tradicionais.
• Da mesma forma que na usinagem, textos ou desenhos podem ser eficientemente gravados
ou marcados a laser nos mais diversos produtos, tornando-os mais atraentes, com maior
qualidade e menor custo, conseqüentemente mais competitivos no mercado Flexibilidade:
corte, furação, marcação, gravação, soldagem, tratamento de superfícies.
• Bastante Versatilidade: metais e ligas, cerâmicas, silício, plásticos, madeira, etc.
• Grande precisão: rugosidade de 2 a 30 microns em aço.
• Não há contato físico: o fato do laser não ter força de ferramenta, isto é, pode evitar danos
em um determinado tipo de peça que, do contrário, poderia quebrar se fosse usado outro
recurso.
• Há uma pequena zona afetada pelo calor.
• Ganhos de produtividade e aumento de lucratividade: pode executar tarefas inconcebíveis
por métodos tradicionais. Além disso, executa com mais precisão, qualidade e economia
quase tudo que ferramentas convencionais executavam.
MATERIAIS
• O laser permite o processamento de precisão de uma grande variedade de materiais
resultando numa razão custo benefício muito favorável, tais como os descritos abaixo:
• Metais como aços da série 300 e 400, aços inoxidáveis, aços ferramenta e aços mola,
alumínio e suas ligas, titânio, irídio, monel, níquel, cobre e suas ligas, latão, bronze, ouro,
prata, corte polarizado de laminados, etc.
• Cerâmicas como alumina, titanato de bário, carbetos, etc.
• Compósitos como laminados híbridos, fibras de carbono, fibra de vidro, kevlar, etc.
• Além disso, devido à possibilidade de operação no regime de pulsos gigantes, com nano -
segundos de duração, nossos lasers também podem ser utilizados como ferramenta de
excelência para o processamento de diversos outros materiais, incluindo plásticos e outros
materiais orgânicos.

4. TIPOS DE USINAGENS:
CORTE E USINAGEM DE PRECISÃO
• Por não causar contato mecânico da ferramenta com o material, a zona afetada pelo calor é
mínima bem como o kerf (largura do corte) ocorre muito pouca distorção no material em
peças de desenho complexo.
• Por operar no modo pulsado, e por apresentar comprimento de onda dez vezes menor, o
laser de YAG/Nd é mais versátil e apresenta maior precisão no corte do que o do laser de
CO2.
Vantagens:
• Minimiza a largura de corte (típica de 0.12 mm)
• Minimiza a zona afetada pelo calor
• Minimiza o tempo de posicionamento da peça
• Reduz ou elimina perdas
• Contornos lisos em velocidades altas
• Corte com lados paralelos
• Ausência de distorção por contato
• Pode ser utilizado em cortes de perfis de contornos complexos.
• Tem-se a versatilidade de poder iniciar o corte em qualquer posição
• Altas velocidades de cortes agilizam as operações.
FUROS
• Furos de vários diâmetros feitos com lasers podem ser obtidos em diversos materiais de
diferentes espessuras.
• Furos maiores do que 0,18 mm são comumente feitos por trepanação, onde é caracterizada
por um “piercing” (perfuração inicial).
• Furos menores são obtidos por percussão, caracterizada pela repetição dos pulsos estando a
peça parada.
• Com a eliminação do contato de uma broca, a zona afetada pelo calor é mínima o que
permite que materiais sejam furados sem distorção.
• Furos de 100 micrômetros de diâmetro em aço inox.
• Processamento laser pode fazer furos de precisão e sem rebarbas até 0,02 mm de diâmetro
com tolerâncias de +/- 0,01 mm.
• Furos de até 3 mm de profundidade podem ser realizados em metais ferrosos, aços
inoxidáveis, monel, inconel.

5. SOLDA A LASER
• Juntas mecânicas precisas eliminam a necessidade de material de preenchimento e fazem
com que a qualidade da solda a laser no que diz respeito a sua resistência e aparência
estética seja superior a solda convencional.
• Adicionalmente, tendo-se uma zona afetada pelo calor reduzida, a solda a laser esfria mais
rápido e provoca menos distorção da peça.
Características:
• Reprodutibilidade excelente
• Pequena distorção térmica do metal
• Ideal para automação
• Solda regiões de difícil acesso
• Processo sem contato físico
• Opera no ar
• Reduz o pré e pós-processo de partes
MARCAÇÃO A LASER
• A Marcação a laser caracteriza-se por um feixe luminoso de alta potência (intensidade),
capaz de criar uma imagem com (ou sem) contraste sobre a superfície que se deseja marcar.
O feixe luminoso é colimado através de lentes, refletido e guiado para um dispositivo que o
faz mover-se, e concentrado através de uma lente final.
• Dentre as principais características da marcação a laser é fundamental ressaltar a qualidade e
velocidade da marcação. Com este processo podem-se marcar logotipos, textos, desenhos,
códigos de barra e 2D (DATAMATRIX) sendo possível gravar ou cortar* os mais diversos
materiais como: Aço, alumínio, latão, plásticos, madeira, couro, cerâmica, etc.
• Os movimentos do feixe laser em X e Y, combinados com movimentos rotacionais de peças,
possibilitam uma imensa gama de geometrias e de possibilidades de marcação, gravação e
inscrição em materiais com lasers.
• Os resultados são melhores e com menor custo do que com métodos tradicionais como
xerografia, silk screen, pantografia, eletroerosão e outros. Marcas podem ser feitas com
alguns microns de profundidade pela simples evaporação controlada do material superficial
(tintas, revestimentos e "night and day design").
Vantagens:
• Marcação permanente sem stress no material (sem contato).
• Processo automático.
• Alta velocidade de operação.
• Custo zero de estamparia.
• Processo programado facilmente.
• Marca superfícies irregulares.
• Marcas legíveis sem materiais consumíveis.
• Custos operacionais baixos.
• Dentre os tipos de marcação estão as alfanuméricas, serialização, logomarcas, gráficos
customizados, código de barras e fontes especiais.

6. GRAVAÇÃO A LASER
• A gravação profunda em 3D também é feita com o laser de YAG/Nd. Através de um
software dedicado e dispositivos goniométricos que proporcionam movimentos angulares,
montados numa mesa em X e Y, combinados com os movimentos do feixe laser em X, Y e
Z, possibilitam uma imensa gama de geometrias e possibilidades de gravação e inscrição em
materiais.
• Moldes para injeção de plásticos ou carimbos e clichês podem ser gravados com o laser,
resultando em produtos com melhor definição, prontos para serem utilizados pela indústria
em substituição a métodos tradicionais como eletroerosão.
• Gravações profundas podem ser feitas com milímetros de profundidade.
COMENTÁRIOS
Inúmeras pesquisas sobre a utilização do laser vêm sendo feitas. Desenvolver novos lasers
dentro de uma tecnologia que os façam mais confiáveis, baratos e duradouros é um desafio
internacional.
• O laser já não é nenhum bicho-de-sete-cabeças. Nem se percebe o laser em nossa vida, mas
ele está lá no CD player e nas telecomunicações (fibras ópticas). Ë Cada vez mais comum
no tratamento médico e dentário, e está também se tornando bastante utilizados na indústria
em geral. Com os grandes avanços na área do laser, podemos entender que esta tecnologia
acabe não muito longe, substituindo com bastante vantagem alguns tipos de usinagens. Os
processo ainda são bastante caros mas logo acabarão se tornando baratos desenvolvimento
tecnológico.