Aquí he compartido consejos prácticos para el corte por láser de acero dulce que pueden mejorar su proceso de mecanizado y superar los desafíos a los que se enfrentaban anteriormente los maquinistas. Empecemos.
¿Cuáles son los diferentes tipos de acero dulce?
El acero dulce es simplemente un tipo de acero al carbono con el contenido de carbono más bajo. Por lo general, tiene de 0.04 a 3 por ciento en peso de contenido de carbon lo que le confiere propiedades únicas. Según el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI), se pueden agregar otros elementos como cromo, cobalto, manganeso, cobre, silicio, etc., para lograr las propiedades adecuadas del acero dulce.
El acero dulce es de bajo costo, gracias a las modernas técnicas de fabricación, y encontrará su uso en casi todos industrias generales de ingeniería. Además, hay muchos grados o tipos de acero dulce. Algunos se presentan en esta tabla.
| Grado de acero dulce (AISI) | Composición (% en peso) | Usos |
| 1010 | 0.1 C, 0.45 manganeso | Partes de automóvil. |
| 1020 | 0.2 C, 0.45 manganeso | Chapa, Tuberías. |
| A36 | 0.29 C, 1.00 Mn, 0.2 Cu | Arquitectura, Puentes, Barcos |
| A516 | 0.31 C, 1.00 Mn, 0.25 Si | Recipientes a presión |
| A440 | 0.28 C, 1.35 manganeso | cuchillo cuchillas |
| A633 | 0.22 C, 1.35 manganeso | Caldera, Industria Química |
| S275 | 0.17 C, 1.02 Mn, 0.21 Si | Puentes, Edificios |
| S355 | 0.16 C, 1.3 Manganeso, 0.2 Si, 0.04 Cu | Construcción, Industria Offshore |
Beneficios del corte por láser de acero dulce
La tecnología de corte por láser ha mejorado los múltiples procesos de mecanizado de acero dulce. Estos son algunos beneficios clave.
Velocidad y flexibilidad
Fibra y Máquinas láser de CO2 proporcionar una velocidad sin precedentes. Estas máquinas cuentan con un sistema de riel rápido y pórtico, el cual es controlado por control numérico computarizado (CNC). Dado que no hay herramientas físicas de corte involucradas, el movimiento es rápido. Sorprendentemente, las máquinas láser son compatibles con una amplia gama de metales. Esta flexibilidad le permite procesar diferentes grados de acero con pequeños ajustes.
Alta precisión
Los rayos láser, por defecto, son realmente precisos. Es un haz de luz amplificado que funde y evapora los metales con precisión. Dado que se trata de un corte térmico, no tendrá que preocuparse por la formación de virutas ni por los bordes ásperos.
El mecanizado láser es tan preciso que puede alcanzar una tolerancia de +-0.003 mm a 0.006 mm. En comparación, la precisión de los métodos tradicionales se encuentra dentro del rango de +-0.015 mm a 3 mm.
Trabajos complejos
La alta precisión permite a los operadores realizar trabajos complejos e intrincados utilizando acero dulce. Esto aporta una mayor precisión al proceso de mecanizado al mismo tiempo que controla el costo. El corte por láser de metal ayuda a hacer prototipos y piezas de prueba mucho más rápido que los cortadores tradicionales.
Antiguamente, las geometrías complejas requerían un mayor ajuste de la herramienta y un mayor nivel de habilidad del operador. Pero todo cambió con la tecnología láser que se puede ajustar fácilmente con solo presionar un botón.
Menor consumo de energía
Las máquinas láser consumen menos energía que las cortadoras tradicionales. Parte de ello se debe a la falta de piezas móviles en la maquinaria. Como resultado, las pérdidas por fricción, calor y vibraciones son cercanas a cero. También hay significativamente menos formación de virutas y desperdicio cuando el acero dulce se corta con láser. Por lo tanto, se utilizan menos recursos en la limpieza y el reciclaje del material de desecho. En general, el proceso de corte por láser es ecológico y sostenible.
Automatización
La automatización es donde el corte por láser realmente brilla. Están equipados con un sistema de control basado en software. Como resultado, estas máquinas pueden operar automáticamente con una supervisión mínima.
Hay varios tipos de automatización en la tecnología láser. Primero es corte bidimensional mediante un sistema de pórtico. Es rápido y eficaz. Las láminas de acero dulce se alimentan automáticamente y se controla el movimiento del cortador láser.
La segunda es el uso de Brazos robóticos. Estos brazos pueden soldar o cortar en un espacio tridimensional.
Control de Daño
Los expertos dicen que el corte por láser causa el menor daño al material de todos los procesos de corte térmico. Porque incluso si la temperatura del rayo láser aumenta varios miles de grados, el punto de contacto sigue siendo estrecho. Además, esto no provoca envolturas ni distorsiones en el material.
Los cortes también son de alta calidad, lo que reduce los daños y ahorra muchos ingresos en la producción a gran escala de acero dulce.
Dado que la herramienta de corte no se desgasta, se minimizan los daños generales, lo que reduce el costo operativo.
¿Por qué es un desafío el proceso de corte por láser de acero dulce?
El acero dulce es excelente para varios procesos de mecanizado y se usa ampliamente en la vida diaria. Tiene aplicaciones en casi todos los sectores de fabricación. Pero algunos desafíos vienen con sus propiedades materiales superiores.
Ductilidad de materiales
El acero dulce tiene el contenido de carbono más bajo de cualquier otro tipo de acero. Hace que el material sea extremadamente dúctil, incluso más que el caucho. El acero bajo en carbono también es menos frágil, lo que evita fracturas.
Sin embargo, esto tiene un efecto secundario. Conduce a la formación de virutas largas en el proceso de corte tradicional. Sin embargo, no tanto en el corte por láser, ya que el láser evapora el metal. Pero aun así, la viruta larga puede interrumpir el proceso de mecanizado. Para controlar esta velocidad de avance, se reajustan la profundidad de corte, la velocidad de corte y otros parámetros.
Construcción de borde
De manera similar, los bordes se acumulan durante el proceso de mecanizado debido a la alta ductilidad. Puede dañar fácilmente la herramienta. La acumulación de bordes también se traduce en una calidad de corte deficiente.
Es posible que deba aumentar la frecuencia de mantenimiento, lo que conducirá a una parada innecesaria del proceso.
La construcción de borde también es un obstáculo en el proceso de automatización. Ajustar la plaquita, la broca de la herramienta y la velocidad de avance solucionaría el problema en los procesos tradicionales. Afortunadamente, con corte térmico, este efecto se reduce. Entonces, el corte por láser es menos propenso a esto.
Alta Temperatura y Vibraciones
El corte por láser es un proceso térmico que puede generar altas temperaturas en el borde cortado. Además, el corte por láser de acero dulce con oxígeno tiende a quemar los bordes en exceso. Para contrarrestar eso, el operador debe seleccionar la potencia del láser y ayudar a la presión del gas con cuidado.
El acero tiene mayor resistencia que otros metales, lo que significa que es más propenso a las vibraciones durante el proceso de mecanizado. En el fresado tradicional y el corte de listones, estas vibraciones afectan la calidad del trabajo.
Sin embargo, en el corte por láser de fibra, estas vibraciones se deben al juego inherente del cabezal del láser y de otros componentes. Las máquinas láser de mala calidad pueden causar un patrón de dientes de sierra en el corte del borde.
Consejos para obtener los mejores resultados al cortar con láser piezas de acero al carbono
1. Criterios de diseño
Todo proyecto debe tener un diseño base sólido. Máquinas láser de fibra use instrucciones de diseño en formato de archivo .dwg o .dxf. Las instrucciones claras en la fase de diseño pueden conducir a operaciones más rápidas y reducir el riesgo de daño al material.
Dado que las máquinas láser siguen vectores 2D, asegúrese de que las líneas no estén separadas. Cierra todos los bordes. Asegúrese de que el ancho de la muesca sea de al menos 1 mm del grosor y esté alejado de la esquina de la placa de metal. De esta manera, la integridad de la placa de metal permanece intacta.
Se recomiendan filetes en lugar de bordes afilados, ya que reduce la concentración de tensión. Por lo general, el radio del filete debe ser la mitad del tamaño del espesor.
Suponga que tiene múltiples características interiores y exteriores para cortar en una sola placa de acero dulce. Sepáralos adecuadamente en su lugar para que la calidad permanezca intacta. Si dos características están demasiado cerca una de la otra, el láser podría quemar el borde entre dos características.
2. Limpieza de superficies
Como sabemos, el acero dulce tiene diferentes grados, lo que significa que sus propiedades difieren. Algunos grados son menos resistentes a la corrosión que otros. Como resultado, se pueden acumular óxido y escamas en la superficie del metal. Incluso la capa más pequeña puede afectar negativamente la calidad del corte. Asegúrese de limpiar correctamente la placa de acero dulce antes del proceso.
3. Selección de la potencia del láser
La potencia del láser es el parámetro más importante en el corte por láser. Las salidas de potencia típicas de las máquinas láser son 1.5 KW, 2 KW, 3 KW y 6 KW.
La potencia del láser determina el grosor máximo de placa de acero dulce que puede cortar. El mejor enfoque es observar las pautas dadas por el fabricante de la máquina. De esa manera, evitará daños innecesarios.
Los láseres de fibra necesitan menos potencia que los láseres de CO2 para cortar a la misma profundidad teniendo en cuenta que todos los demás parámetros siguen siendo los mismos. Esto se debe a que los láseres de fibra tienen una mayor tasa de absorción.
4. Inspección de daños
Si su máquina está funcionando continuamente durante algunos días, se recomienda inspeccionar cualquier daño previo al componente de la máquina láser antes de comenzar otro trabajo. La lente láser, la boquilla, la antorcha, el flujo de gas, etc., son principalmente propensos a sufrir daños. A veces, los residuos se atascan en el láser y pueden afectar el rendimiento del corte.
5. Ajuste la configuración de corte
Los ajustes de corte de acero dulce incluyen potencia de salida, velocidad de corte, ajuste de perforación, selección de gas, presión, etc. Ajústelos de acuerdo con las pautas del fabricante para el grado específico de acero dulce.
La perforación es el primer paso y el más importante, ya que establecerá el tono adecuado para el resto del corte.
Asegúrate de use solo la configuración de energía recomendada porque una mayor intensidad puede dejar marcas de quemaduras en el material. Se sabe por observación que de 1 mm a 4 mm, un láser con oxígeno puede crear una buena perforación. Pero para acero dulce más grueso como 8 mm, el aire comprimido es mucho más adecuado para perforar acero dulce.
La perforación se realiza en la línea de corte si el diámetro del orificio coincide con el ancho de la línea. De lo contrario, se hace en el lado interior de la línea de corte.
6. Selección de gas adecuada
Debe tener en cuenta la selección, la presión y el caudal del gas auxiliar. Para el acero dulce, el oxígeno es más compatible. Sin embargo, en algunos casos también se utilizan nitrógeno y aire comprimido.
El acero dulce requiere ajustes de presión de gas y potencia más bajos para el mismo espesor en comparación con otros tipos de acero. Sorprendentemente, la velocidad de corte también es mayor para el acero dulce. Asegúrese de tener esto en cuenta al seleccionar los parámetros del gas.
El oxígeno produce un agujero perforado más ancho que el nitrógeno. Además, la investigación muestra que se puede usar nitrógeno en su lugar para perforar, y luego se puede continuar con el corte usando oxígeno. Con esta combinación se puede perforar en la línea de corte, reduciendo el desperdicio de material.
Otra investigación muestra las condiciones óptimas para el corte por láser de oxígeno de acero dulce para diferentes espesores.
| Espesor (mm) | Ancho promedio (mm) | Potencia (W) | Tasa de corte (mm/s) | O2 presión (bar) |
| 1 | 0.3 | 67 | 9.5 | 1 |
| 1.5 | 0.35 | 97 | 9.5 | 1 |
| 2 | 0.3 | 123 | 7.1 | 2 |
Si desea obtener más información sobre los gases auxiliares y su selección, lea el artículo “¿Qué gas es mejor para el corte por láser? Una guía fácil de seguir."
7. Calibración de la boquilla
Un rayo láser fluye a través de una boquilla de cobre en una máquina láser estándar. Sin embargo, si la boquilla está mal alineada, el láser se obstruirá. Esto se conoce como recorte de haz. Por lo tanto, alinee siempre el rayo láser para minimizar las pérdidas al cortar acero dulce.
Otro factor es la posición focal del rayo láser. Para el acero dulce, debe enfocarse en la superficie del material. La altura de la boquilla del láser varía según el grosor y el tipo de material. Lo ideal es que la boquilla esté a una distancia de 0.2 mm a 0.5 mm de la superficie del material.
8. Velocidad de corte
La velocidad de corte es un parámetro crucial en el control de la calidad del proceso. El problema más común con el acero dulce es el efecto de estrías en el borde del corte, que se relaciona principalmente con la velocidad de corte.
La estriación son las líneas paralelas y los surcos que se forman durante el corte. Aumenta la rugosidad de la superficie y afecta negativamente el acabado del corte. Más tarde, también puede plantear un problema en la soldadura.
Las investigaciones muestran una velocidad de corte crítica en la que el efecto de estrías es mínimo durante el corte con láser de oxígeno de acero dulce.
Comience aumentando gradualmente la velocidad de corte hasta que alcance la velocidad óptima sin estrías. Luego, mantenga esta velocidad durante el resto del trabajo. Además, la máquina debe tener al menos 1 KW de salida o más.
9. Minimización de la Zona Afectada por el Calor (HAZ)
La disipación de calor desigual puede causar defectos en el material durante corte por láser de fibra. Es especialmente cierto para el acero dulce. Estas zonas se originan donde el calor no derrite el material pero es lo suficientemente caliente como para cambiar la microestructura.
Puede plantear todo tipo de problemas, como resistencia a la fatiga reducida, fracturas tempranas y distorsión. La selección correcta de gas de asistencia también disminuye la ZAT a medida que enfría la superficie.
Los dos factores más significativos que afectan la ZAT son potencia y velocidad de corte.
La regla general es que la HAZ se puede minimizar aumentando la velocidad de corte del láser y disminuyendo la potencia del láser. Sin embargo, no es tan simple. Una mayor velocidad de corte también puede crear una mayor rugosidad en la superficie. Así que tienes que equilibrar la velocidad crítica.
10. Crear una pieza de prueba
Clavar la configuración de corte por láser de fibra en el primer intento es difícil. Claro, puede lograr un nivel básico de éxito, pero necesita crear piezas de prueba para una mayor calidad. Estos son el prototipo del trabajo real. Si tiene que completar un pedido de cien piezas, primero hace algunas piezas de prueba para obtener los parámetros láser ideales.
11. Examine la parte cortada
El patrón en un borde cortado puede decir mucho sobre la deficiencia en la configuración de la máquina láser. Idealmente, un equilibrio perfecto entre potencia, velocidad y flujo de gas es clave para un borde de corte suave. Así que comience con un corte de prueba y examínelo visualmente.
Siga los ajustes recomendados por el fabricante. Optimice los ajustes de corte aumentando o disminuyendo la velocidad de alimentación, la presión del gas y la potencia en pequeños incrementos. Éstos son algunos de los defectos a tener en cuenta.
| Defectos de corte | Posibles razones |
| Zona más afectada por el calor. | El poder es demasiado. |
| Kerf estrecho con oxidación en la parte inferior. Escoria excesiva en el borde de corte inferior | Punto focal bajo, alta velocidad de corte, baja presión de gas (oxígeno), tamaño de boquilla pequeño. |
| Kerf más ancho, efecto estriado, mayor rugosidad, bordes quemados. | Punto focal más alto, presión de gas más alta (oxígeno), velocidad de corte lenta, boquilla defectuosa. |
Pensamientos Finales
Los consejos útiles mencionados anteriormente están destinados a aumentar su productividad y eficiencia. El acero con bajo contenido de carbono o acero dulce es el material de mecanizado más común con el que se encontrará. Conocer las estrategias correctas puede mejorar drásticamente la calidad y la tasa de producción. Esto le ayudará a generar mayores ganancias y éxito. Estos consejos se aplican por igual a las máquinas de láser de fibra y láser de CO2.
Baison Laser ofrece la mejor solución para el corte por láser de acero dulce
La creación de un producto de la más alta calidad generalmente depende de una maquinaria de primera calidad y un operador hábil. En Baison Laser, fabricamos máquinas láser de alta tecnología en nuestras instalaciones de producción avanzadas.
Nuestras máquinas láser de fibra y láser de CO2 están equipadas con componentes de calidad superior, lo que hace que el proceso de mecanizado sea mucho más eficiente. Puede navegar a través de nuestro amplio catálogo. tenemos láser corte, soldadura, marcado y constante sistemas a precios competitivos en el mercado.
Además, nuestros expertos están listos para personalizar el pedido de acuerdo con su proyecto. puedes tener un evaluación gratuita de su proyecto y pedido prueba de muestra gratis .
¿Entonces, Qué esperas? Vamos colaboran.
