El láser se utilizó por primera vez para cortar en la década de 1970. En la línea de producción industrial moderna, el corte por láser se usa más ampliamente en el procesamiento de chapa, plástico, vidrio, cerámica, semiconductores, textiles, madera y papel y otros materiales.
En los próximos años, la aplicación del corte por láser en el campo del mecanizado de precisión y el micromecanizado también logrará un crecimiento sustancial.
Corte por láser
Cuando el rayo láser enfocado golpea la pieza de trabajo, la temperatura del área irradiada aumentará bruscamente para derretir o vaporizar el material. Una vez que el rayo láser penetra en la pieza de trabajo, comienza el proceso de corte: el rayo láser se mueve a lo largo de la línea de contorno mientras funde el material. Por lo general, se usa un chorro de aire para alejar la masa fundida de la incisión, dejando un espacio estrecho entre la parte cortada y el marco de la placa, que es casi tan ancho como el rayo láser enfocado.
Corte de llama
El corte con llama es un proceso estándar que se utiliza al cortar acero dulce, utilizando oxígeno como gas de corte. El oxígeno se presuriza hasta 6 bar y luego se sopla en la incisión. Allí, el metal calentado reacciona con el oxígeno: comienza a arder y oxidarse. La reacción química libera una gran cantidad de energía (hasta cinco veces la energía del láser) para ayudar al rayo láser a cortar.
Corte por fusión
El corte por fusión es otro proceso estándar que se utiliza al cortar metal. También se puede utilizar para cortar otros materiales fusibles, como cerámica.
Se utiliza nitrógeno o argón como gas de corte y se inyecta gas con una presión de 2 a 20 bares a través de la incisión. El argón y el nitrógeno son gases inertes, lo que significa que no reaccionan con el metal fundido en la incisión, sino que solo los arrojan al fondo. Al mismo tiempo, el gas inerte puede proteger el filo de la oxidación del aire.
Corte de aire comprimido
El aire comprimido también se puede utilizar para cortar placas delgadas. Una presión de aire de 5-6 bar es suficiente para eliminar el metal fundido en la incisión. Dado que casi el 80% del aire es nitrógeno, el corte con aire comprimido es básicamente un corte por fusión.
Corte asistido por plasma
Si los parámetros se seleccionan correctamente, aparecerán nubes de plasma en la incisión de corte y fusión asistida por plasma. La nube de plasma está compuesta de vapor de metal ionizado y gas de corte ionizado. La nube de plasma absorbe la energía del láser de CO2 y la transforma en la pieza de trabajo, de modo que se acopla más energía a la pieza de trabajo y el material se derrite más rápido, lo que resulta en un corte más rápido. Por lo tanto, este proceso de corte también se denomina corte por plasma de alta velocidad.
La nube de plasma es realmente transparente para el láser sólido, por lo que la fusión y el corte asistidos por plasma solo pueden usar láser de CO2.
Corte por vaporización
El corte por vaporización evapora el material, minimizando al máximo el efecto térmico sobre los materiales circundantes. El efecto anterior se puede lograr mediante el uso de un procesamiento láser de CO2 continuo para evaporar materiales con poco calor y alta absorción, como películas delgadas de plástico y materiales infusibles como madera, papel y espuma.
Los láseres de pulso ultracorto permiten aplicar esta tecnología a otros materiales. Los electrones libres del metal absorben el láser y se calientan violentamente. El pulso láser no reacciona con las partículas fundidas y el plasma, el material se sublima directamente y no hay tiempo para transferir energía a los materiales circundantes en forma de calor. Cuando el pulso de picosegundos realiza la ablación del material, no hay un efecto térmico obvio, no se derrite ni se forman rebabas.
Parámetros: ajustar el proceso de procesamiento
Muchos parámetros afectan el proceso de corte por láser, algunos dependen del rendimiento técnico del láser y de la máquina herramienta, mientras que otros son variables.
Grado de polarización
El grado de polarización indica qué porcentaje de la luz láser se convierte. El grado típico de polarización es generalmente alrededor del 90%. Esto es suficiente para un corte de alta calidad.
Diámetro de enfoque
El diámetro focal afecta el ancho de la incisión y el diámetro focal se puede cambiar cambiando la longitud focal de la lente de enfoque. Un diámetro focal más pequeño significa una incisión más estrecha.
Posición de enfoque
La posición focal determina el diámetro del haz y la densidad de potencia en la superficie de la pieza de trabajo y la forma de la incisión.
Poder del laser
La potencia del láser debe coincidir con el tipo de procesamiento, el tipo de material y el grosor. La potencia debe ser lo suficientemente alta como para que la densidad de potencia de la pieza de trabajo supere el umbral de procesamiento.
Modo operativo
El modo continuo se utiliza principalmente para cortar contornos estándar de metales y plásticos de milímetros a centímetros de tamaño. Para fundir la perforación o producir un contorno preciso, se utiliza un láser pulsado de baja frecuencia.
Velocidad cortante
La potencia del láser y la velocidad de corte deben coincidir. Las velocidades de corte demasiado rápidas o demasiado lentas darán como resultado un aumento de la rugosidad y la formación de rebabas.
Diámetro de la boquilla
El diámetro de la boquilla determina el flujo y la forma del gas que sale de la boquilla. Cuanto más grueso sea el material, mayor será el diámetro del chorro de gas y, en consecuencia, mayor será el diámetro de la boquilla.
Pureza y presión del gas
El oxígeno y el nitrógeno se utilizan a menudo como gases de corte. La pureza y la presión del aire afectan el efecto de corte.
Cuando se utiliza el corte por llama de oxígeno, la pureza del gas debe alcanzar el 99,95%. Cuanto más gruesa sea la placa de acero, menor será la presión de gas utilizada.
Cuando se usa nitrógeno para fundir y cortar, la pureza del gas debe alcanzar el 99,995% (idealmente 99,999%) y se requiere una mayor presión de aire para fundir y cortar placas de acero gruesas.
Ficha técnica
En la etapa inicial del corte por láser, los usuarios deben decidir la configuración de los parámetros de procesamiento por sí mismos mediante una operación de prueba. Ahora, los parámetros de procesamiento maduros se almacenan en el dispositivo de control del sistema de corte. Para cada tipo de material y espesor, hay datos correspondientes. La tabla de parámetros técnicos permite que incluso aquellos que no están familiarizados con esta tecnología operen el equipo de corte por láser sin problemas.
Factores de evaluación de la calidad del corte por láser
Existen muchos criterios para juzgar la calidad de los bordes cortados con láser. Los estándares como la forma de las rebabas, la depresión y el grano se pueden juzgar a simple vista; La verticalidad, la rugosidad y el ancho de corte deben medirse con instrumentos especiales. La deposición del material, la corrosión, el área afectada por el calor y la deformación también son factores importantes para medir la calidad del corte por láser.
Perspectivas amplias
El éxito continuo del corte por láser supera a la mayoría de las demás empresas. Esta tendencia continúa hoy. En el futuro, las perspectivas de aplicación del corte por láser serán cada vez más amplias.
Corte por láser
Cuando el rayo láser enfocado golpea la pieza de trabajo, la temperatura del área irradiada aumentará bruscamente para derretir o vaporizar el material. Una vez que el rayo láser penetra en la pieza de trabajo, comienza el proceso de corte: el rayo láser se mueve a lo largo de la línea de contorno mientras funde el material. Por lo general, se usa un chorro de aire para alejar la masa fundida de la incisión, dejando un espacio estrecho entre la parte cortada y el marco de la placa, que es casi tan ancho como el rayo láser enfocado.
Corte de llama
El corte con llama es un proceso estándar que se utiliza al cortar acero dulce, utilizando oxígeno como gas de corte. El oxígeno se presuriza hasta 6 bar y luego se sopla en la incisión. Allí, el metal calentado reacciona con el oxígeno: comienza a arder y oxidarse. La reacción química libera una gran cantidad de energía (hasta cinco veces la energía del láser) para ayudar al rayo láser a cortar.
Corte por fusión
El corte por fusión es otro proceso estándar que se utiliza al cortar metal. También se puede utilizar para cortar otros materiales fusibles, como cerámica.
Se utiliza nitrógeno o argón como gas de corte y se inyecta gas con una presión de 2 a 20 bares a través de la incisión. El argón y el nitrógeno son gases inertes, lo que significa que no reaccionan con el metal fundido en la incisión, sino que solo los arrojan al fondo. Al mismo tiempo, el gas inerte puede proteger el filo de la oxidación del aire.
Corte de aire comprimido
El aire comprimido también se puede utilizar para cortar placas delgadas. Una presión de aire de 5-6 bar es suficiente para eliminar el metal fundido en la incisión. Dado que casi el 80% del aire es nitrógeno, el corte con aire comprimido es básicamente un corte por fusión.
Corte asistido por plasma
Si los parámetros se seleccionan correctamente, aparecerán nubes de plasma en la incisión de corte y fusión asistida por plasma. La nube de plasma está compuesta de vapor de metal ionizado y gas de corte ionizado. La nube de plasma absorbe la energía del láser de CO2 y la transforma en la pieza de trabajo, de modo que se acopla más energía a la pieza de trabajo y el material se derrite más rápido, lo que resulta en un corte más rápido. Por lo tanto, este proceso de corte también se denomina corte por plasma de alta velocidad.
La nube de plasma es realmente transparente para el láser sólido, por lo que la fusión y el corte asistidos por plasma solo pueden usar láser de CO2.
Corte por vaporización
El corte por vaporización evapora el material, minimizando al máximo el efecto térmico sobre los materiales circundantes. El efecto anterior se puede lograr mediante el uso de un procesamiento láser de CO2 continuo para evaporar materiales con poco calor y alta absorción, como películas delgadas de plástico y materiales infusibles como madera, papel y espuma.
Los láseres de pulso ultracorto permiten aplicar esta tecnología a otros materiales. Los electrones libres del metal absorben el láser y se calientan violentamente. El pulso láser no reacciona con las partículas fundidas y el plasma, el material se sublima directamente y no hay tiempo para transferir energía a los materiales circundantes en forma de calor. Cuando el pulso de picosegundos realiza la ablación del material, no hay un efecto térmico obvio, no se derrite ni se forman rebabas.
Parámetros: ajustar el proceso de procesamiento
Muchos parámetros afectan el proceso de corte por láser, algunos dependen del rendimiento técnico del láser y de la máquina herramienta, mientras que otros son variables.
Grado de polarización
El grado de polarización indica qué porcentaje de la luz láser se convierte. El grado típico de polarización es generalmente alrededor del 90%. Esto es suficiente para un corte de alta calidad.
Diámetro de enfoque
El diámetro focal afecta el ancho de la incisión y el diámetro focal se puede cambiar cambiando la longitud focal de la lente de enfoque. Un diámetro focal más pequeño significa una incisión más estrecha.
Posición de enfoque
La posición focal determina el diámetro del haz y la densidad de potencia en la superficie de la pieza de trabajo y la forma de la incisión.
Poder del laser
La potencia del láser debe coincidir con el tipo de procesamiento, el tipo de material y el grosor. La potencia debe ser lo suficientemente alta como para que la densidad de potencia de la pieza de trabajo supere el umbral de procesamiento.
Modo operativo
El modo continuo se utiliza principalmente para cortar contornos estándar de metales y plásticos de milímetros a centímetros de tamaño. Para fundir la perforación o producir un contorno preciso, se utiliza un láser pulsado de baja frecuencia.
Velocidad cortante
La potencia del láser y la velocidad de corte deben coincidir. Las velocidades de corte demasiado rápidas o demasiado lentas darán como resultado un aumento de la rugosidad y la formación de rebabas.
Diámetro de la boquilla
El diámetro de la boquilla determina el flujo y la forma del gas que sale de la boquilla. Cuanto más grueso sea el material, mayor será el diámetro del chorro de gas y, en consecuencia, mayor será el diámetro de la boquilla.
Pureza y presión del gas
El oxígeno y el nitrógeno se utilizan a menudo como gases de corte. La pureza y la presión del aire afectan el efecto de corte.
Cuando se utiliza el corte por llama de oxígeno, la pureza del gas debe alcanzar el 99,95%. Cuanto más gruesa sea la placa de acero, menor será la presión de gas utilizada.
Cuando se usa nitrógeno para fundir y cortar, la pureza del gas debe alcanzar el 99,995% (idealmente 99,999%) y se requiere una mayor presión de aire para fundir y cortar placas de acero gruesas.
Ficha técnica
En la etapa inicial del corte por láser, los usuarios deben decidir la configuración de los parámetros de procesamiento por sí mismos mediante una operación de prueba. Ahora, los parámetros de procesamiento maduros se almacenan en el dispositivo de control del sistema de corte. Para cada tipo de material y espesor, hay datos correspondientes. La tabla de parámetros técnicos permite que incluso aquellos que no están familiarizados con esta tecnología operen el equipo de corte por láser sin problemas.
Factores de evaluación de la calidad del corte por láser
Existen muchos criterios para juzgar la calidad de los bordes cortados con láser. Los estándares como la forma de las rebabas, la depresión y el grano se pueden juzgar a simple vista; La verticalidad, la rugosidad y el ancho de corte deben medirse con instrumentos especiales. La deposición del material, la corrosión, el área afectada por el calor y la deformación también son factores importantes para medir la calidad del corte por láser.
Perspectivas amplias
El éxito continuo del corte por láser supera a la mayoría de las demás empresas. Esta tendencia continúa hoy. En el futuro, las perspectivas de aplicación del corte por láser serán cada vez más amplias.
