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Corte a laser, plasma ou jato de água: que corte para que chapa?

Índice

Três processos, três princípios físicos

Cortar uma chapa consiste em separar o material ao longo de um contorno. Os três processos mais correntes não funcionam de todo da mesma maneira, o que explica as suas diferenças de precisão, de materiais e de custo.

  • O laser concentra um feixe luminoso que funde ou vaporiza o metal, expulso por um gás de assistência (oxigénio, azoto ou ar). O laser de fibra domina a chapa metálica; o laser de CO2 serve sobretudo para materiais não metálicos.
  • O plasma faz passar um arco elétrico num gás fortemente aquecido e ionizado, que funde o metal e o expulsa a grande velocidade. Só corta materiais condutores.
  • O jato de água erode o material com água a pressão muito elevada, carregada de um abrasivo (granada) para os materiais duros. É um corte a frio, sem calor.

Acresce o oxicorte, que queima o aço com chama e oxigénio: está limitado ao aço não ligado ou pouco ligado, mas continua económico em espessuras muito grandes. Muitas oficinas de serralharia de chapa e corte dispõem de vários processos, outras são especializadas: a boa pergunta não é «qual é o melhor processo?», mas «qual convém à minha chapa?». O guia sobre o preço do corte a laser e da quinagem completa este no que toca ao preço e à conceção.

Espessuras e materiais: o domínio de cada processo

ProcessoMateriaisEspessuras correntes (ordens de grandeza)A saber
Laser de fibraMetais: aço, inox, alumínio, latão, cobrede 0,5 mm a cerca de 20 mm para o aço, um pouco menos para o inox e o alumínio em oficina correnteO mais à vontade em chapa fina e média
PlasmaApenas metais condutoresde alguns milímetros a cerca de cinquenta milímetros, mais com fontes muito potentesCompetitivo em fortes espessuras
Jato de águaQuase tudo: metais, pedra, vidro, cerâmica, compósitos, borrachade 1 mm a cerca de cem milímetros e mais, consoante o materialSem efeito térmico, mas mais lento
OxicorteAço não ligado ou pouco ligadode cerca de 5 mm a mais de 200 mmEspessuras muito grandes em aço

Estes intervalos dependem da potência da máquina, do gás de assistência e da qualidade de bordo pretendida: confirme-os com a oficina que fabricará as suas peças. Entre 15 e 30 mm de aço, vários processos são possíveis; decidem então a qualidade de bordo exigida e a quantidade. Como as chapas são fornecidas em formatos standard, a disposição das peças na chapa (o aninhamento) determina as sobras, seja qual for o processo. O laser e o plasma também podem fazer chanfros (bordos inclinados, com uma cabeça de corte inclinável) para preparar soldaduras em V ou em X: mencione-o se a sua peça tiver de ser soldada topo a topo.

Precisão, conicidade e qualidade de bordo

A precisão depende do processo, mas também da máquina, do material e da espessura: quanto mais espessa a chapa, maior o desvio. Os valores abaixo são ordens de grandeza a confirmar com a oficina.

CritérioLaser de fibraPlasmaJato de água
Precisão correnteda ordem de ±0,1 a ±0,2 mm em chapa finada ordem de ±0,5 mm ou maisda ordem de ±0,1 a ±0,2 mm em pequena espessura
BordoQuase perpendicular, estrias finasLigeiramente inclinado, aresta superior arredondada, escórias possíveisMate, finamente estriado, ligeira conicidade
Retoque eventualRaramenteRebarbagem ou maquinagem se a tolerância for apertadaRaramente

O jato de água é um pouco mais largo à entrada do que à saída: esta conicidade acentua-se com a velocidade, e o jato «arrasta» nas curvas. As máquinas modernas compensam-na em parte com uma cabeça inclinável. Para a qualidade dos cortes térmicos (laser, plasma, oxicorte), a norma ISO 9013 classifica as tolerâncias dimensionais, a perpendicularidade e a rugosidade; para o jato de água, as oficinas falam antes de níveis de qualidade, do mais lento e mais fino ao mais rápido e mais rugoso (muitas vezes designados Q1 a Q5).

A precisão da máquina não é a tolerância que a sua peça exige: só especifique tolerâncias apertadas nas cotas funcionais e indique a classe de tolerâncias gerais do desenho (a ferramenta ISO 2768 ajuda a escolhê-la).

A zona afetada pelo calor e as suas consequências

Um processo térmico aquece o metal de um e do outro lado do corte: é a zona afetada pelo calor (ZAC). A sua largura e os seus efeitos dependem do processo, do material e da espessura.

  • Laser. A ZAC é estreita, pois o feixe é muito concentrado e a velocidade elevada. Cortado com oxigénio (aço espesso), o bordo fica oxidado, o que pode prejudicar a soldadura ou a pintura; cortado com azoto, fica limpo, mas o gás custa mais.
  • Plasma. A ZAC é mais larga. Consoante o gás e o aço, o bordo pode ficar endurecido ou enriquecido em azoto, fonte possível de porosidades na soldadura ou de dificuldades na roscagem: uma rebarbagem ou uma sobreespessura de maquinagem resolve o problema.
  • Jato de água. Nenhuma ZAC, nenhum endurecimento: as propriedades do material não mudam. É a escolha dos materiais sensíveis ao calor, como os compósitos ou certas ligas, e do titânio, cujo bordo se contamina a quente. Em contrapartida, o abrasivo pode incrustar-se nos materiais macios, e a perfuração inicial pode delaminar um compósito ou fissurar um material frágil: a oficina adapta os seus arranques.

O gás de assistência do laser faz, portanto, parte do pedido: o oxigénio acelera o corte do aço macio mas oxida o bordo, o azoto dá um bordo limpo no inox e no alumínio ao preço de um consumo de gás mais dispendioso, e o ar comprimido é um compromisso económico em chapas finas quando o aspeto do bordo é secundário.

O calor também deforma: uma peça fina, muito vazada, ou comprida e estreita pode empenar no corte térmico. Se a planeza for importante, especifique-a no seu pedido.

Custo relativo: o que realmente conta

Não indicamos qualquer preço: o custo ao metro varia demasiado com a espessura, o material, o gás, a máquina e a carga de trabalho da oficina. Podem, em contrapartida, descrever-se as tendências.

ChapaLaser de fibraPlasmaJato de água
Fina (até cerca de 6 mm)O mais económico: velocidade elevada, bordo limpoPossível, mas menos preciso do que o laserMais caro: processo lento
Média (cerca de 6 a 20 mm)Económico, velocidade a diminuir com a espessuraCompetitivo se a precisão não for críticaMais caro, mas sem retoque
Grossa (acima de 20 mm)Lento ou fora de alcance consoante a máquinaMuitas vezes o mais económico (oxicorte para o aço)Lento, mas sem ZAC nem deformação

O jato de água consome abrasivo e energia para a bomba de alta pressão, o que explica um custo ao metro geralmente mais elevado. Mas o preço de uma peça não se resume ao corte: soma o material (logo as sobras), os retoques (rebarbagem, rebarbagem fina, maquinagem de acabamento) e os manuseamentos. Um processo mais caro ao metro pode dar uma peça mais barata se eliminar um retoque; um processo económico pode custar mais se impuser uma maquinagem para respeitar a cota.

Que processo para que chapa? Oito casos concretos

CasoProcesso frequentemente escolhidoPorquê
Aço macio de 1 a 6 mm, peças precisas, sériesLaser de fibraVelocidade, precisão, bordo limpo.
Inox de 2 mm, bordo limpo para soldadura ou aspetoLaser de fibra com azotoBordo sem oxidação.
Alumínio de 8 mmLaser de fibra ou jato de águaConsoante o bordo pretendido e a quantidade.
Aço de 30 mm destinado a ser soldado (caldeiraria, estrutura)Plasma ou oxicorteCusto; os bordos serão retomados na soldadura.
Aço de 80 mmOxicorte, plasma potente ou jato de águaEspessura fora do domínio do laser corrente.
Titânio, liga sensível ao calorJato de águaSem contaminação térmica do bordo.
Compósito, pedra, vidro, borrachaJato de águaNenhum aquecimento.
Material em bruto a retomar em maquinagem com tolerância apertadaPlasma ou oxicorte com sobreespessuraA maquinagem final fixa a cota.

Esta tabela dá tendências, não regras: a oficina escolhe o processo que domina e de que dispõe. O corte é muitas vezes seguido de quinagem: o guia sobre o preço da quinagem de chapa explica como esta é orçamentada.

O que deve especificar no seu pedido de orçamento

  • o material, a qualidade e a espessura, com o certificado do material se necessário;
  • os ficheiros: DXF limpo (escala 1:1, contornos fechados) e desenho PDF cotado; o guia sobre os formatos de ficheiros CAD detalha o que enviar;
  • as tolerâncias: cotas críticas e classe de tolerâncias gerais;
  • a qualidade de bordo exigida e a utilização posterior: soldadura, pintura, roscagem, maquinagem;
  • as restrições térmicas: material sensível ao calor, planeza a respeitar;
  • a quantidade em vários escalões, e o prazo;
  • as operações associadas: rebarbagem, quinagem, roscagem, tratamento de superfície;
  • o controlo e os documentos esperados.

Se hesitar entre dois processos, deixe a oficina propor o seu, especificando a qualidade de bordo e a tolerância exigidas: comparará depois propostas equivalentes. Na Meaflow, publicar um pedido é gratuito e sem comissão: recebe as propostas de várias oficinas e troca mensagens antes de escolher.

Perguntas frequentes

Laser ou plasma: qual escolher para uma chapa de aço de 15 mm?

Nesta espessura, ambos são possíveis. O laser dá um bordo mais limpo e tolerâncias mais finas; o plasma é muitas vezes mais económico ao metro se a precisão não for crítica e se o bordo for retomado ou soldado. Especifique a tolerância, a utilização do bordo e a quantidade: a oficina proporá o processo adequado.

O jato de água aquece a peça?

Não: é um corte a frio, sem zona afetada pelo calor nem deformação térmica. Convém aos materiais sensíveis ao calor e às grandes espessuras, mas é mais lento e mais dispendioso ao metro. A fenda é ligeiramente cónica, o que algumas máquinas compensam.

Qual é a precisão do corte a laser?

Em chapa fina, obtém-se correntemente da ordem de ±0,1 a ±0,2 mm, consoante a máquina, o material e a espessura. A precisão degrada-se quando a espessura aumenta. Confirme com a oficina e só especifique uma tolerância apertada nas cotas funcionais.

Pode soldar-se diretamente uma peça cortada a laser ou a plasma?

Muitas vezes sim, mas o bordo pode estar oxidado (laser com oxigénio) ou enriquecido em azoto (plasma), o que pode provocar defeitos de soldadura. Uma ligeira rebarbagem ou um corte a laser com azoto bastam geralmente. Indique a soldadura prevista no seu pedido: a oficina adaptará o gás de corte e o retoque.

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