El corte por láser es un medio de fabricación increíblemente versátil y preciso. De cortar láminas delgadas de aluminio Además de cortar espuma de goma gruesa, nada puede resistir el poder del rayo láser. Se pueden emplear diferentes procesos de corte por láser según su aplicación, elección del material, potencia del lasery resultado deseado.
En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de procesos de corte por láser, destacaremos sus aplicaciones y lo ayudaremos a elegir el mejor para su negocio.
¿Qué es la tecnología de corte por láser?
Corte por láser es un sin contacto Proceso de fabricación que utiliza un rayo láser enfocado para fundir selectivamente la pieza de trabajo. El cabezal de corte por láser es controlado por un CNC (controlado numéricamente por computadora) que dirige con exactitud y precisión el láser.
Este proceso es compatible con varias opciones de materiales, como rieles, plásticos, telas,, cerámica, madera, etc. En marcado contraste con las técnicas convencionales de procesamiento de materiales, el corte por láser es rápido, preciso, requiere menos posprocesamiento y es más confiable.
Tipos de cortadoras láser
Los equipos de corte por láser generalmente se clasifican según la fuente del láser.
- Láseres de gas (Láseres de CO2)
- Láser de fibra
- Láseres de estado sólido (Nd: Láseres YAG)
- Láseres de diodo directo
Cortadoras láser de dióxido de carbono (CO2) son una tecnología más antigua pero siguen siendo relevantes por su asequibilidad, potencia y conveniencia. Nd: láseres YAG(láseres de granate de itrio y aluminio dopados con neodimio) son opciones de baja potencia y alta confiabilidad que se utilizan principalmente en la industria médica para el tratamiento de la piel. Las cortadoras de estado sólido suelen denominarse cortadoras láser de cristal, ya que Nd:YAG está clasificado como cristal.
Las cortadoras por láser de diodo directo son máquinas compactas que pueden generar una cantidad impresionante de energía en un factor de forma pequeño. Por último, tenemos el Láser de Fibra, la tecnología con mayor versatilidad y potencial. Cortadores láser de fibra son lo mejor de ambos mundos, combinando la alta potencia del CO2 y el diseño compacto de las cortadoras láser de diodo.
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7 tipos diferentes de procesos de corte por láser
El corte por láser es una técnica de fabricación diversa y versátil que puede modificarse para adaptar el proceso a diferentes aplicaciones.
1. Corte por láser por fusión (corte por fusión)
Corte por fusión láser son los modo de funcionamiento estándar para una cortadora láser. Utiliza un rayo láser de alta intensidad para introducir mucho calor en un área pequeña de la pieza de trabajo hasta que el metal alcanza un estado fundido. En este punto, un chorro de gas inerte (nitrógeno, helio o argón) elimina el metal fundido.
El proceso requiere que el rayo láser permanezca en un lugar durante mucho tiempo hasta que comienza la fusión. Como el material fundido es mucho más blando, el chorro de gas puede atravesarlo fácilmente. El gas o la mezcla de gases debe ser inerte para prevenir la oxidación del metal. También se le llama gas protector porque protege el material de trabajo del oxígeno circundante.
Aplicaciones
- Cortar materiales metálicos (aluminio, cobre, acero, níquel, titanio, etc.).
- Normalmente se utiliza para grandes volúmenes. Baja exactitud Producciones.
2. Corte por láser por vaporización (corte por sublimación por láser)
La vaporización es un proceso de corte no metálico que mantiene el rayo láser en un lugar hasta que el material de trabajo se calienta y se vaporiza. También utiliza un chorro de gas inerte. Sin embargo, el objetivo principal es eliminar las partículas vaporizadas y no prevenir la oxidación.
Los materiales más gruesos requieren más calor y tiempos de exposición al láser más prolongados, lo que provoca una mayor vaporización y, por tanto, una mayor pérdida de material. Vaporización láser Se puede utilizar para metales de bajo punto de fusión como estaño o plomo. Sin embargo, estos metales se adaptan mejor a las técnicas de procesamiento tradicionales.
Aplicaciones
- Corte de materiales no metálicos (papel, tejidos, madera, plástico, caucho, etc.).
- Se utiliza para trabajos de diseño y fabricación no industriales, como arte, diseño de muebles, etc.
3. Corte por láser remoto
Corte por láser remoto es un proceso de fabricación basado en sublimación que vaporiza material metálico sin necesidad de un chorro de gas. Como no hay un chorro de gas para ayudar en la eliminación del material, las máquinas de corte remoto se limitan principalmente a finas láminas de metal.
Aplicaciones
- Corte de chapa (aluminio y acero).
- Cortar diseños geométricos simples.
4. Corte por láser de oxígeno
El corte por láser fundido estándar está limitado a un espesor del material de 0.6 ″ (15 mm) con una potencia láser inferior a 2 kW y 1 ″ (25 mm) para cualquier valor superior a 2 kW. Corte con oxígeno asistido por láser (LASOX) permite que las cortadoras láser estándar de 2 kW corten materiales extra gruesos de 2″-4″ (50 mm a 100 mm).
Fuente de imagen: ResearchGate
Como su nombre indica, el oxígeno sustituye a los gases inertes habituales que se utilizan en el corte por láser. El oxígeno actúa como combustible, aumentando el calor del láser en el punto focal y elevando significativamente la temperatura. LASOX también mejora las velocidades generales de corte para materiales gruesos.
Aplicaciones
- Corte de materiales gruesos (acero, acero inoxidable y aluminio).
- Fabricación de piezas en bruto de metal (formas rugosas para su posterior procesamiento).
- Fabricación de maquinaria pesada.
5. Corte por láser con llama
Corte por llama láser utiliza un chorro de mezcla de oxígeno y gas combustible para aumentar las capacidades de calentamiento y vaporización del cortador láser. Las opciones comunes de combustible de gas incluyen propano, gas natural o acetileno. Este proceso también se conoce como corte por láser con oxiacetileno u oxicombustible.
A diferencia de LASOX, una técnica de fabricación patentada que solo usa oxigeno, el oxicorte es un proceso genérico, no registrado, compatible con diversas mezclas de combustibles. La diferencia clave aquí es la mezcla de gases utilizada para aumentar el rayo láser.
La mezcla de oxígeno y acetileno produce una llama más caliente, igualando corte por plasma capacidades. El oxicorte admite un espesor máximo de material de 10 ″ (270 mm).
Aplicaciones
- Corte de materiales gruesos (acero y aluminio).
- Procesamiento de palanquillas y lingotes de metal.
6. Corte por láser de ancho cero (corte por láser de estrés térmico)
Corte por láser de ancho cero (ZWLC) usos láseres de fibra (ráfagas controladas) junto con un chorro de enfriamiento (agua o refrigerante) para iniciar tensiones térmicas internas en el material para iniciar microfisuras. Estas microfisuras controladas rompen el material a lo largo de la línea de trazado deseada (ancho cero) sin ninguna pérdida de material.
Las microfisuras se generan por una diferencia en la tasa de expansión de un material. El ancho cero calienta materiales como vaso lo suficiente para iniciar la expansión térmica. El chorro de enfriamiento que lo acompaña enfría el vidrio, creando un gradiente entre las partes más calientes y más frías, lo que resulta en altas tensiones de tracción térmica interna.
El corte por fusión con láser elimina (vaporiza) material igual al diámetro del punto (punto de enfoque del láser). Esta pérdida de material disminuye la precisión de corte general de la cortadora láser. Por lo tanto, el corte por láser de ancho cero se utiliza para precisión de alta dimensión de proyectos.
Aplicaciones
- Aplicación de alta precisión dimensional.
- Materiales frágiles como láminas de vidrio y cerámica.
7. Corte por láser de fractura controlada
Máquinas de corte por láser de fractura controlada funcionan induciendo tensiones térmicas en materiales frágiles. A diferencia de ZWLC, inicia grietas. sin necesidad de refrigerante. Ocasionalmente será necesario un choque mecánico para separar los dos lados del material.
Las cortadoras láser de fractura controlada estándar utilizan láseres de dióxido de carbono (CO2) para calentar el material, lo que hace que se expanda e induzca tensión de compresión. Durante el enfriamiento, el material del calentador se contrae y termina en un estado de tensión de tracción.
Una técnica alternativa implica el uso de Láseres de CO2 y fibra en conjunto. Los láseres de fibra producen un potente rayo láser enfocado que atraviesa fácilmente los materiales más resistentes. Los láseres de CO2 proporcionan un calor más suave que calienta la pieza de trabajo sin iniciación.
Aplicaciones
- Materiales de alta dureza (cerámica de alúmina, vidrio, carburo de silicona, etc.)
- Cortar gemas (circonia, rubí, etc.)
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Elegir el proceso de corte por láser adecuado
Elegir el proceso de corte por láser adecuado tiene que ver con la preferencia de aplicación y la compatibilidad del material. Aquí hay algunos factores importantes que lo ayudarán a decidir.
1. Aplicación y propiedades del material
Describa las aplicaciones actuales de su empresa e identifique las necesidades futuras a medida que se expande y crece. Empresas que se ocupan principalmente de Corte de metales Las aplicaciones se beneficiarán de Procesos de fusión y oxicorte.. Para todo lo demás, el corte por vaporización será perfectamente adecuado.
2. Grosor del material
el espesor del material Por lo general, no es una preocupación para la mayoría de las industrias. Las máquinas de corte por láser pueden manipular la mayoría de los materiales con facilidad. Sin embargo, la única opción adecuada para placas de metal con un espesor de 1 ″ o más es un proceso de corte por láser acelerado por gas, como el corte por oxígeno o por llama.
3. Fuente láser
dióxido de carbono y láseres de fibra son las dos fuentes más comunes de cortadoras láser. El CO2 generalmente se recomienda para aplicaciones de bajo costo y alto rendimiento. Los láseres de fibra son mejores para tareas orientadas a la alta precisión, versatilidad y confiabilidad.
4. Costos de operacion
El oxicorte ofrece una mayor versatilidad y puede cortar una gama más diversa de metales. Pero los costes operativos son significativamente mayores debido principalmente al gas combustible. Los consumibles como el oxígeno o el acetileno pierden eficacia cuando están estancados en un tanque de gasolina y requieren un control frecuente.
5. Tamaño de la máquina de corte por láser
Algunos procesos requieren una mayor cama de trabajo, que tiene sus propios desafíos logísticos. Asegúrese de que el proceso de corte por láser elegido sea compatible con el espacio de su fábrica.
6. Retorno de la inversión (ROI)
El inversión inicial en un proceso específico de corte por láser siempre será significativamente mayor. Un buen retorno de la inversión para una sola cortadora láser es raproximadamente el 30%, pero para una fábrica grande que trabaja con múltiples cortadoras láser, una ROI anual del 10% es aceptable.
Preguntas Frecuentes
1. ¿Qué gas se utiliza en el corte por láser?
La mayoría de las máquinas de corte por láser ofrecen un chorro de gas inerte (nitrógeno o argón) que evita la oxidación del metal. Algunas cortadoras láser utilizan una mezcla de oxígeno y gas combustible (acetileno, propano o gas natural) para aumentar la producción de calor de la cortadora láser. Haga clic aquí para obtener más información sobre gases para corte por laser.
2. ¿Cuál es la forma completa de LÁSER?
LASER significa Amplificación de la Luz mediante la Emisión Estimulada de Radiación. El tipo de láser está determinada por su medio de amplificación. Por ejemplo, los láseres de fibra se refieren a luz amplificada por un sistema de fibra óptica.
3. ¿Por qué se utiliza nitrógeno en las cortadoras láser?
Nitrógeno Es un gas no reactivo que no interfiere con el proceso de corte por láser. Evita que entre oxígeno en el área de corte, lo que previene la decoloración y oxidación.
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Conclusión
El corte por láser es todo un campo de técnicas de fabricación basadas en láser. Ofrece muchos beneficios sobre los procesos de fabricación tradicionales, como un factor de forma más pequeño, una compatibilidad de materiales más amplia y una precisión excelente.
El corte por láser aumenta aún más su productividad al ofrecer una amplia selección de procesos de corte que se adaptan a diferentes mercados. Por lo tanto, no sorprende que casi todos los procesos de fabricación industriales modernos utilicen una máquina de corte por láser.
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