Como escolher a potência do fiber laser para a sua fábrica: 3 kW ou mais?

Potência é a primeira pergunta, e não é a mais importante

Quem começa a orçar um fiber laser pergunta primeiro pelos kW. Faz sentido: a potência da fonte é o número que diz até que espessura a máquina corta e a que velocidade, e é o que mais mexe no preço. Só que é fácil comprar potência que a fábrica não vai usar, e é fácil deixar de olhar o que decide o corte na chapa fina, que é onde a serralheria, a comunicação visual e boa parte da metalúrgica passam o turno.

Este artigo faz o caminho ao contrário do catálogo. Primeiro o que os kW compram e onde eles não aparecem; depois como levantar o mix de espessura da sua fábrica; e por fim os perfis de fábrica e a potência que cabe em cada um. Os números de referência são os da tabela de corte da Fiber EF 3015N, a fonte de 3 kW da Etools, que é a porta de entrada da linha.

O que os kW compram: espessura e velocidade na chapa grossa

A fonte derrete o metal; quanto mais potência, mais metal ela derrete por segundo. Isso aparece de dois jeitos: a espessura máxima que a máquina atravessa sobe, e a velocidade em cada espessura sobe junto. A tabela de corte da fonte de 3 kW mostra a escada:

São velocidades de referência da fonte de 3 kW, e variam com o bico, o foco, a pressão do gás e a qualidade da chapa. O que a tabela mostra é a forma da escada: de 1 para 3 mm a velocidade cai quase dez vezes; de 3 para 6, mais uma vez pela metade; e a partir de 10 mm o corte anda a menos de 1,5 m/min. É nessa faixa, da chapa média para cima, que cada kW a mais aparece como velocidade a mais e como um degrau a mais na espessura máxima. Uma fonte maior corta os 12 mm de aço carbono várias vezes mais rápido que os 3 kW e atravessa espessuras que os 3 kW não atravessam.

Onde os kW não aparecem: a chapa fina

Na chapa de 1 a 3 mm a fonte de 3 kW já corta a 30 ou 40 m/min. Nessa velocidade a máquina raramente está cortando em linha reta: ela está freando, virando e acelerando entre um furo e outro, e quem manda é a mecânica. A EF 3015N tem 100 m/min de deslocamento e aceleração de 1,0 G, com guias lineares e cremalheira, e é isso que conta numa chapa perfurada com centenas de furos. Uma fonte de mais potência na mesma mecânica corta a chapa fina praticamente no mesmo tempo.

O outro limite na chapa fina é o piercing, o furo de entrada antes de cada contorno: leva décimos de segundo em chapa fina e 1 a 3 segundos em chapa grossa. Numa peça com 50 furos são 50 piercings, e é em chapa grossa que a fonte maior compensa, porque fura mais rápido. Em chapa fina o piercing já é curto em 3 kW.

Regra prática: se a sua produção é chapa fina, a potência a mais compra pouco. O que compra é aceleração, cabeçote com foco motorizado, sensor de altura e controle de gás.

O gás muda a conta

A potência não trabalha sozinha. O gás de assistência que sai pelo bico é metade do corte. O oxigênio reage com o ferro e libera calor extra: é por isso que 3 kW atravessam 20 mm de aço carbono, e é por isso que a borda sai com uma película escura de óxido, que a tinta não segura bem e a solda não gosta. O nitrogênio não reage: só expulsa o metal fundido, e a borda sai prateada, pronta para a solda e para a pintura. É a única opção para inox e alumínio, e a escolha para o aço carbono fino que vai ficar aparente. Custa pressão e consumo alto. O ar comprimido corta chapa fina de aço, alumínio e galvanizado com borda um pouco oxidada a custo quase zero, com compressor de alta pressão, secagem e filtro de óleo.

Isso muda a escolha da potência de dois jeitos. Primeiro, a espessura máxima "no catálogo" costuma ser com oxigênio, e a borda não é a mesma: quem quer aço carbono médio com borda limpa, em nitrogênio, precisa de mais potência que a tabela de oxigênio sugere. Segundo, o consumo de nitrogênio sobe com a espessura e com a pressão, e na EF 3015N as válvulas proporcionais AVENTICS liberam só a vazão que o corte pede, até 40% menos gás que a regulagem manual. Em fábrica que corta inox o dia inteiro, o gás pesa mais na conta mensal do que a diferença de potência pesou na compra.

Como levantar o mix de espessura da sua fábrica

Antes de pedir orçamento, um levantamento de duas semanas responde quase tudo. Para cada pedido que passou pela fábrica, ou que foi mandado cortar fora, anote material, espessura e metros de corte ou quantidade de peças. No fim, monte a distribuição: quanto por cento do trabalho está em até 3 mm, quanto em 3 a 6, quanto em 6 a 12, quanto acima.

Três perguntas a mais decidem a potência:

• A espessura mais grossa é frequente ou é exceção? Se os 12 mm aparecem uma vez por mês, cortar devagar naquele dia custa menos que pagar por eles todo dia. Se aparecem toda semana em volume, a fonte maior se paga pelo tempo.
• A borda vai para pintura, solda ou fica aparente? Isso decide oxigênio ou nitrogênio, e o nitrogênio pede mais potência para a mesma espessura.
• Quantas horas por dia a máquina vai cortar? Fábrica que vai rodar dois turnos com fila de serviço aproveita potência; fábrica que vai internalizar o corte que hoje terceiriza e rodar quatro horas por dia aproveita menos.

Três perfis de fábrica

Serralheria e comunicação visual. Chapa de 1 a 6 mm, aço carbono, galvanizado, inox e alumínio, letra caixa, guarda-corpo, brise, suporte, chapa perfurada. Quase tudo em nitrogênio ou ar. É o perfil da fonte de 3 kW: a chapa fina sai em alta velocidade, o inox até 12 mm e o alumínio até 8 mm entram na rotina, e a mecânica de 1,0 G é o que decide o tempo. Mais potência aqui é dinheiro parado.

Metalúrgica com chapa média. Peça de máquina, caldeiraria leve, estrutura, flange, com aço carbono de 6 a 16 mm em volume e alguma coisa acima. Os 3 kW cortam, mas a 1 a 3 m/min, e a fila cresce. É o perfil em que a fonte de mais potência se paga pela hora de máquina, e onde vale conversar sobre as potências acima de 3 kW da linha. A Etools indica a configuração a partir do material, da espessura e das horas por dia.

Caldeiraria e chapa grossa. Aço carbono acima de 16 mm como rotina. A fonte de 3 kW não é a máquina: ela chega a 20 mm com oxigênio a 0,5 a 0,7 m/min, e o piercing em chapa grossa consome lente e tempo. Aqui a potência alta é o que define a compra, e a conversa começa pela chapa mais grossa da fábrica, não pela mais comum.

O que sobe junto com a potência

Comprar mais kW não é só o preço da fonte. Sobe junto o chiller, que precisa tirar mais calor da fonte e do cabeçote; a demanda de energia no quadro, porque a fonte de mais potência puxa mais da rede de 380 V; o consumo de gás, porque chapa mais grossa pede mais pressão e mais vazão de nitrogênio; e o consumo de bico e de lente de proteção, porque o piercing em chapa grossa é o que respinga na óptica. A escória na borda inferior, quando aparece, também não se resolve com potência: é pressão do gás, bico, foco e velocidade, e mais potência derrete mais metal para o gás expulsar.

Nada disso é motivo para não comprar potência quando o mix pede. É motivo para não comprar quando ele não pede.

Tubo: quando o eixo rotativo entra

Serralheria que faz estrutura, guarda-corpo e móvel de metal corta tubo o dia inteiro na serra e fura na furadeira. O fiber laser com quarto eixo faz o rasgo, o furo e o encaixe de canto no tubo, que sai pronto para a solda. Na linha da Etools essa é a versão com eixo rotativo, que corta tubo em cima da mesma mesa de chapa. É uma decisão separada da potência: o tubo de serralheria é parede fina, e a fonte de 3 kW o corta; o que muda é a máquina ter o eixo A e o espaço no galpão para o tubo entrar e sair inteiro.

A pergunta final

Depois do levantamento, a escolha se resume a uma pergunta: a espessura que vai ocupar a máquina na maior parte do tempo está em que faixa da tabela? Se está na parte de cima, até 6 mm, a fonte de 3 kW com a mecânica de 1,0 G é a compra certa, e o dinheiro a mais vai para o controle de gás e para o cabeçote. Se está no meio, de 6 a 16 mm em volume, a potência a mais se paga pela hora. Se está embaixo, acima disso, a potência alta é o ponto de partida.

Uma comparação que ajuda: o artigo sobre solda a laser de 1500 W, 2000 W ou 3000 W faz o mesmo raciocínio para a solda, e a lógica é a mesma. Potência se escolhe pelo mix, não pelo maior número da tabela.

Qual máquina Etools entra aqui

A Fiber EF 3015N é a fonte de 3 kW, MAX ou Raycus, na mesa de 3000 x 1500 mm: cabeçote Raytools com foco motorizado e sensor de altura, comando Cypcut com a tabela de corte por material e espessura, controle de gases AVENTICS com troca automática entre oxigênio, nitrogênio e ar, 100 m/min de deslocamento e 1,0 G de aceleração. É a máquina da serralheria, da comunicação visual e da metalúrgica que quer parar de terceirizar o corte.

A Linha Fiber Laser tem outras potências e a versão com eixo rotativo para tubo. Informe o material, a espessura e as horas de corte por dia, e a Etools indica a fonte. E o que o corte separa a Linha Solda a Laser junta: letra caixa e peça de inox saem do fiber para a solda com a borda limpa do nitrogênio.