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
| Processo | Materiais | Espessuras correntes (ordens de grandeza) | A saber |
|---|---|---|---|
| Laser de fibra | Metais: aço, inox, alumínio, latão, cobre | de 0,5 mm a cerca de 20 mm para o aço, um pouco menos para o inox e o alumínio em oficina corrente | O mais à vontade em chapa fina e média |
| Plasma | Apenas metais condutores | de alguns milímetros a cerca de cinquenta milímetros, mais com fontes muito potentes | Competitivo em fortes espessuras |
| Jato de água | Quase tudo: metais, pedra, vidro, cerâmica, compósitos, borracha | de 1 mm a cerca de cem milímetros e mais, consoante o material | Sem efeito térmico, mas mais lento |
| Oxicorte | Aço não ligado ou pouco ligado | de cerca de 5 mm a mais de 200 mm | Espessuras 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.
| Critério | Laser de fibra | Plasma | Jato de água |
|---|---|---|---|
| Precisão corrente | da ordem de ±0,1 a ±0,2 mm em chapa fina | da ordem de ±0,5 mm ou mais | da ordem de ±0,1 a ±0,2 mm em pequena espessura |
| Bordo | Quase perpendicular, estrias finas | Ligeiramente inclinado, aresta superior arredondada, escórias possíveis | Mate, finamente estriado, ligeira conicidade |
| Retoque eventual | Raramente | Rebarbagem ou maquinagem se a tolerância for apertada | Raramente |
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.
| Chapa | Laser de fibra | Plasma | Jato de água |
|---|---|---|---|
| Fina (até cerca de 6 mm) | O mais económico: velocidade elevada, bordo limpo | Possível, mas menos preciso do que o laser | Mais caro: processo lento |
| Média (cerca de 6 a 20 mm) | Económico, velocidade a diminuir com a espessura | Competitivo se a precisão não for crítica | Mais caro, mas sem retoque |
| Grossa (acima de 20 mm) | Lento ou fora de alcance consoante a máquina | Muitas 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
| Caso | Processo frequentemente escolhido | Porquê |
|---|---|---|
| Aço macio de 1 a 6 mm, peças precisas, séries | Laser de fibra | Velocidade, precisão, bordo limpo. |
| Inox de 2 mm, bordo limpo para soldadura ou aspeto | Laser de fibra com azoto | Bordo sem oxidação. |
| Alumínio de 8 mm | Laser de fibra ou jato de água | Consoante o bordo pretendido e a quantidade. |
| Aço de 30 mm destinado a ser soldado (caldeiraria, estrutura) | Plasma ou oxicorte | Custo; os bordos serão retomados na soldadura. |
| Aço de 80 mm | Oxicorte, plasma potente ou jato de água | Espessura fora do domínio do laser corrente. |
| Titânio, liga sensível ao calor | Jato de água | Sem contaminação térmica do bordo. |
| Compósito, pedra, vidro, borracha | Jato de água | Nenhum aquecimento. |
| Material em bruto a retomar em maquinagem com tolerância apertada | Plasma ou oxicorte com sobreespessura | A 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.