Debido a los avances técnicos, la gente está desarrollando cada vez más una variedad de métodos de corte. Requieren beneficio y productividad en su negocio. Nadie le impedirá convertirse en un próspero hombre de negocios si puede ahorrar tiempo y dinero en su línea de producción. A principios de 2021, llegaron a nuestro mercado muchos dispositivos de corte especializados, como máquinas CNC (taladrado, fresado, láser, fresado), rectificado, lijado, etc. Entre estas opciones, la tecnología de corte por láser es uno de los servicios más exigentes del mundo en la actualidad. Según la potencia de salida, estas máquinas láser son capaces de cortar casi cualquier material. Además, el corte por láser es comparativamente más rápido y rentable que otras máquinas de grabado. Y así, les traemos este artículo sobre la increíble tecnología de corte por láser para establecer una mejor investigación.
Introducción a la tecnología de corte por láser
LÁSER o amplificación de luz por emisión estimulada de radiación es un dispositivo que libera luz amplificándola a través de un proceso óptico sobre la descarga estimulada de radiación electromagnética. Utilizando estos procesos, los industriales están fabricando muchas herramientas láser para diferentes instalaciones. En consecuencia, una máquina de grabado láser amplifica el rayo láser de alta potencia en un rango tal que es capaz de cortar, fundir o quemar una hoja de material. De acuerdo con la especificación de diseño, un proceso de corte por láser enfoca el haz de luz en el punto específico para cortar y grabar el material de la hoja. Una máquina de grabado láser puede cortar varios materiales sólidos utilizando esta tecnología, como metal, madera, acrílico, plásticos, etc. Por lo tanto, los dispositivos de corte láser son capaces de fabricar piezas y mecanismos complicados.
Por otro lado, el proceso de corte por láser no es para operación humana. Un dispositivo de control numérico por computadora opera la pistola láser en una dirección específica. En la cámara interna, hay una lente de amplificación de luz y entrada de gas láser. El rayo láser amplificado estimulado cae sobre la superficie del metal, quema el punto específico que golpea. De esta manera, el rayo estimulado funde gradualmente el espesor del material de la hoja.
La manipulación CNC es similar a las otras máquinas operadas por computadora. Estos dispositivos utilizan un lenguaje de máquina llamado programa CNC que controla la velocidad del motor paso a paso. Por lo general, la mayoría de las máquinas CNC son bidimensionales. Entonces, la pistola de corte necesita dos ejes diferentes para las direcciones X e Y. En los dispositivos de corte por láser CNC, la pistola láser no necesita moverse en el eje Z porque el rayo proyectado incide por igual en la superficie del material. En este caso, hay algunos casos excepcionales que tienen un movimiento láser tridimensional.
Métodos populares de corte por láser
Los dispositivos de corte por láser pueden diferir en función de la fuente de láser, manteniendo el mismo principio de funcionamiento. Primero está la cortadora láser de CO2 CNC, que utiliza gas CO2 que se mezcla con el rayo láser. En este caso, hay otros gases disponibles, como nitrógeno, helio, xenón e hidrógeno. El segundo es el cortador láser de cristal CNC. Este tipo de cortadora láser utiliza cristales para la descarga eléctrica del láser. El tercero es el cortador láser de fibra CNC. Este tipo de cortadora láser utiliza un cable de fibra óptica para transferir el rayo láser a la pistola láser.
Sin embargo, dependiendo de estos dispositivos de corte por láser, los industriales han clasificado diferentes métodos de corte por láser. Sigue leyendo; los mencionaremos a modo de resumen.
Corte por fusión
Por lo general, la mesa de corte por láser tiene dos etapas diferentes, la etapa superior y la inferior. La pistola láser derrite parcialmente el lugar particular durante el método de corte por fusión, y el flujo de aire expulsa el material fundido a la parte inferior de la platina. Este fenómeno ocurre en estado líquido, por lo que el proceso es famoso como método de corte por fusión. Sin embargo, durante este proceso, los gases inertes de alta pureza acompañan al rayo láser provocando que el material fundido abandone el escenario. Aquí, el gas inerte no participa en el corte. En este caso, la potencia del láser en un nivel específico donde la presión del aire es el factor limitante en la etapa y la conductividad térmica.
Ventajas y desventajas
- El corte por fusión es más rápido que el método de gasificación.
- En este método, el material solo absorbe determinados rayos láser.
- El corte por láser de fusión necesita alta potencia para grabar metales, como el acero necesita 104-105 W / cm2. En este caso, la velocidad máxima de corte depende de la potencia máxima del láser; si aumenta la potencia del láser, aumenta la velocidad de corte y viceversa.
- No recibe incisión de oxidación para hierro, acero y titanio.
Corte por vaporización
Durante este proceso de gasificación, la temperatura en la superficie sube al punto de ebullición tan rápido que puede evitar el estado de fusión del material. Algunos materiales se vaporizan en vapor en este momento, y el gas auxiliar es expulsado por algunos de los gases inertes utilizados para el cortador láser de gas. Este proceso de vaporización se conoce como proceso de corte por vaporización. Sin embargo, la materia prima no debe exceder el espesor requerido más que el diámetro del rayo láser.
Ventajas y desventajas
- El corte por vaporización requiere una potencia láser más alta que el corte por fusión para alcanzar el punto de ebullición instantáneamente. La potencia del láser de este proceso debe superar los 18 W / cm2 según el material, la profundidad de corte y la posición de enfoque.
- Este método no es adecuado para aquellos que no tienen puntos de fusión, como la madera y ciertas cerámicas. El proceso de vaporización es solo para áreas pequeñas como las aleaciones ferrosas.
- Los materiales utilizados para el proceso de vaporización deben alcanzar una incisión más gruesa.
- La potencia del láser y la vaporización tienen un efecto particular sobre la posición focal.
Corte controlado por fractura
Si sigue el mismo proceso de corte por láser, es posible que el corte de materiales quebradizos no funcione a la perfección. En este caso, estos tipos de materiales necesitan daño por calor a alta velocidad con un corte de fractura controlable a través del rayo láser que se conoce como corte controlado por fractura. En este proceso, la energía láser emitida crea una tensión mecánica que hace que el material se separe a lo largo de la trayectoria del rayo láser. Esta separación de materiales se puede controlar para el crecimiento de la fractura y es similar a una grieta extendida.
Sin embargo, durante el método de corte controlado por fractura, el rayo láser que golpea el área diminuta del material quebradizo provoca un gran gradiente térmico y una deformación mecánica significativa en esa región como resultado de la fisura del material.
Ventajas y desventajas
- Con el software ANSYS u otra versión, se puede obtener rápidamente la distribución de la tensión y la temperatura.
- Este proceso requiere una alta potencia de láser dependiendo de los tipos de material quebradizo.
- Un gradiente de calentamiento equilibrado puede guiar las grietas en cualquier dirección deseada.
Vaporización por fusión por oxidación
El gas oxígeno u otro gas reactivo es adecuado para este método de corte. Después de la cámara electromagnética, el rayo amplificado golpea la superficie del material a través de un entorno de gases reactivos. En este momento, el rayo amplificado reacciona químicamente con el oxígeno u otro gas reactivo, produciendo furiosamente una fuente de calor más alta. Este proceso de respuesta y método de corte se conoce como fusión-vaporización por oxidación. El modo de pulso limita el efecto de calor y la potencia del láser determina la velocidad de corte.
Ventajas y desventajas
- La velocidad de corte del mismo espesor de acero estructural más rápido que el corte por fusión debido al método de vaporización por fusión por oxidación.
- La vaporización por fusión por oxidación proporcionará un corte amplio, una rugosidad patente, zonas de impacto térmico raspadas y una peor calidad de los bordes.
- Este método de corte no es adecuado para maquinar modelos de precisión porque las esquinas afiladas pueden provocar quemaduras.
Estos son el método de corte por láser más común utilizado recientemente. El operador puede decidir el plan de corte en función de la potencia del equipo de corte, la capacidad de análisis, los requisitos de procesamiento y la composición del material. En este caso, la calidad del material es el factor más crítico a considerar. Si el material tiene diferentes impurezas puede tener un punto de fusión o ebullición más alto. En este caso, el cortador láser requiere un rayo láser de alta potencia para penetrar estos materiales.
Materiales de corte por láser
¿Listo para empezar a probar tu grabador láser? Primero, deberá reunir todo el equipo necesario para usar. Por lo general, el rayo láser puede penetrar casi todo tipo de materiales, pero es necesario conocer mejor la potencia nominal. Sin embargo, pruebe su máquina de grabado láser con varios tipos diferentes de materiales que se mencionan a continuación para ver cómo funcionan. En este caso, debe revisar las especificaciones de su máquina. Como ya hemos dicho, dependiendo de la potencia del láser, debes determinar los materiales del láser. Otra cosa importante que debes considerar es que los diferentes materiales pueden emitir varios humos, por lo que es mejor asegurar una buena zona de ventilación para estar seguro.
- Madera: Uno de los materiales de corte por láser más comunes es la madera. Los principiantes e incluso los profesionales a menudo usan un cortador láser para madera para cortar piezas para ensamblar, grabar regalos y tallar diseños intrincados en una pieza de madera.
- Plástico y acrílico: Los letreros, joyas, adornos, arte mural y mucho más pueden ser una excelente opción para crear a partir de materiales plásticos y acrílicos. También puede usar plexiglás, plexiglás de colores salvajes, un acrílico estándar, para producir hermosas obras de arte estilo vidriera. Viene en una variedad de espesores, al igual que la madera.
- Espuma: La creación de inserciones y sellos de espuma es lo mejor para los proyectos de niños. Para hacer rompecabezas divertidos y personalizados, puede usar un cortador láser para cortar trozos de espuma gruesa. Aunque no es tan común como otros materiales para proyectos domésticos, sigue siendo una opción viable a considerar.
- Hoja de metal: Es un poco complicado cortar láminas de metal en la máquina de grabado láser. La fuerza de atracción molecular dentro del metal es mucho mayor que la de la madera o el acrílico. Entonces, para derretir los bordes de las láminas de metal, necesitamos una fuente láser de alta potencia.
- Cuero: Después de haber practicado un buen rato con su máquina de corte láser, puede probar el cuero, aunque es un material caro. Sin embargo, puede crear carteras, cinturones, carteras, pulseras de joyería y obras de arte.
- Cartulina: Uno de los materiales de corte por láser más rentables es el cartón. También es uno de los más fáciles de usar. Puede hacer cualquier cosa, desde tarjetas de visita llamativas hasta piezas de construcción de modelos.
No hay muchos materiales que no puedas usar en general. Si está grabando, debe mantenerse alejado del vidrio. Tampoco se recomienda ningún contenido que contenga cloro, como vinilo o PVC.
Ventajas y desventajas de la tecnología de corte por láser.
Los ingenieros prefieren los servicios de grabado láser debido a las ventajas que ofrece. Los importantes beneficios de la tecnología de corte por láser: Flexibilidad, corte de precisión, repetibilidad, velocidad, rentabilidad, sin contacto, versatilidad, posibilidades de automatización, excelente calidad, etc.
- En la línea de producción, el corte por láser es fácil de integrar.
- La tecnología de corte por láser ofrece una variedad de materiales de corte.
- Tiene libertad de diseño desde piezas de 1.5 x 1.5 cm hasta 94 x 94 cm.
- La tecnología de corte por láser es un proceso confiable y siempre proporciona el mismo resultado.
- Proporciona diferentes opciones de grabado.
- Es capaz de cortar diseños muy complicados.
Las desventajas de la tecnología de corte por láser son las siguientes:
- La máquina de corte por láser de alta potencia necesita un operador experimentado.
- Un cortador láser específico no puede cortar todo tipo de espesores de metal. En este caso, los diferentes espesores de metal requieren otras cortadoras láser motorizadas.
- El método de corte térmico generó vapores peligrosos, por lo que debe garantizar una mejor ventilación en la habitación.
¿La tecnología de corte por láser es dañina para el cuerpo humano?
La tecnología de corte por láser puede ser dañina si olvida tomar las precauciones necesarias durante y después de la operación. Ciertamente, existen algunos riesgos correspondientes a los cortadores láser, como humos tóxicos, incendios y lesiones corporales. Afortunadamente, existen algunas formas rápidas y fáciles de escapar de estos peligros y realizar proyectos de forma limpia y segura.
Aplicación de la tecnología de corte por láser
Todos los países del mundo están utilizando tecnología de corte por láser en diferentes campos de la ingeniería. Mencionaremos algunas de las aplicaciones en las que los ingenieros suelen utilizar la tecnología de corte por láser.
- Aeroespacial: La aviación y los viajes espaciales deben lograr un motor de alto rendimiento y reducir el consumo de combustible. La tecnología de corte por láser ha demostrado ser la forma más eficiente de lograr el diseño más preciso de la historia.
- Paneles fotovoltaicos: La fabricación de paneles fotovoltaicos necesita varias capas delgadas de materiales conductores y fotoactivos. La tecnología de corte por láser elimina los bordes de las células solares de película delgada.
- Moda: La tecnología de corte por láser es más común en la colección de pasarelas de seda y cuero cortadas con láser o en los minoristas. El corte por láser funciona mejor en tejidos sintéticos.
- Robótica: La tecnología láser ofrece una forma eficiente para todos los materiales utilizados en la industria de los robots. Los drones y los robots a menudo requieren el uso de tecnología de corte por láser para componentes electrónicos.
- Otros: La tecnología de corte por láser también es famosa en cirugía láser, corte por láser para marcado y grabado, embalaje, cerámica y corte de no metales.
Resumen
Una máquina de corte por láser es una tecnología de corte que utiliza energía enfocada proporcionada por especialidades láser y lentes enfocados para derretir y gasificar el material de la superficie. Tiene una alta calidad de corte, una velocidad de corte rápida, una amplia gama de materiales de corte y un alto rendimiento.