Los procesos de corte son necesarios para que los materiales experimenten cambios microestructurales en la superficie. El corte por láser se utiliza ampliamente en la industria del mecanizado para cortar diversos materiales. Es útil para realizar patrones de acuerdo con los planos y los resultados deseados. Este método utiliza un potente rayo láser para fundir, quemar y vaporizar sustancias. El corte por láser tiene muchas ventajas, pero también tiene algunas desventajas que deben tenerse en cuenta.
Un cortador láser utiliza un haz láser estrecho y enfocado para realizar cortes limpios en una variedad de materiales. Solo es posible comenzar a cortar con un objetivo claro, que puede determinar a partir de sus diseños o patrones. Algunos materiales son extremadamente duros y difíciles de fabricar. Sin embargo, esto se ha vuelto sencillo con la llegada del cortador láser.
En este blog te enseñaremos todo lo que quieres saber sobre el corte por láser. Se comentan las ventajas y desventajas del corte por láser, así como su funcionamiento.
¿CUÁL ES EL PROCESO DE CORTE POR LÁSER?
Aprender los conceptos básicos del corte por láser es un requisito previo para analizar sus ventajas y desventajas. Las máquinas de corte por láser funcionan de manera análoga a las máquinas de control numérico computarizado (CNC), pero emplean un láser de alta potencia. El láser utilizará el CNC y la óptica para dirigir el material o el haz en la dirección deseada. El CNC o el código G proporcionado cortará el material y regulará el movimiento del dispositivo.
Una vez enfocado el haz láser, se produce la fusión, vaporización y combustión. Además, si se sopla el material con un chorro de gas, se puede obtener una superficie de borde con acabado de alta calidad. Un haz láser se produce en una cámara de vacío cuando los materiales que emiten láser se excitan mediante lámparas o una descarga eléctrica.
Los materiales que emiten el láser se amplifican tras ser reflejados internamente por un espejo parcial. Este proceso continúa hasta que se almacena suficiente energía en un flujo de luz monocromático coherente para liberarla. El uso de fibra óptica o espejos para concentrar la luz en el espacio de trabajo aumenta su eficacia.
El punto más estrecho de un rayo láser tiene un diámetro de menos de 0,32 mm. Por otro lado, el ancho de corte puede ser de hasta 0,10 mm. Sin embargo, el grosor de la sustancia es un factor aquí. Utilice el método de perforación si el material que está cortando con un cortador láser no tiene un borde limpio desde el cual comenzar a cortar.
El láser puede perforar el material con gran fuerza gracias al método de perforación. A modo de ejemplo, se necesitan entre 5 y 15 segundos para fundir por completo una lámina de acero inoxidable de 13 mm.
¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS DEL CORTE POR LÁSER?
El uso de la tecnología de corte por láser ofrece una amplia gama de beneficios. A continuación, se detallan algunos de ellos:
ALTA PRECISIÓN Y EXACTITUD
El haz de luz concentrado del láser permite eliminar material con extrema precisión. El láser es compacto y potente, pero su precisión a la hora de fundir y evaporar materiales no tiene rival. Las tolerancias del láser suelen oscilar entre 0,003 y 0,006 mm.
Los cortadores de plasma tienen una mayor tolerancia (alrededor de 0,02 mm) que los cortadores láser. Se encuentran niveles de tolerancia similares de 1 a 3 mm en otras herramientas de corte.
En la fábrica se necesita una máquina de gran precisión y exactitud. En este tipo de situaciones, se utilizan con frecuencia cortadoras láser. Por ello, el corte láser se utiliza en la industria aeroespacial, que tiene requisitos de tolerancia estrictos.
SIN CONTAMINACIÓN MATERIAL
Cuando se utiliza una fresa rotatoria para procesar materiales, es habitual utilizar refrigerantes. Las piezas cortadas pueden contaminarse con el refrigerante y requerir desengrasado. Las operaciones de rectificado pueden requerir el uso de un refrigerante o lubricante. Los gránulos de carburo, que quedan después de la ablación de la muela de rectificado, suponen un riesgo para muchos productos terminados. También queda polvo de granate cuando se utiliza una fresa de agua. No existe posibilidad de contaminación del material en el corte por láser porque solo se utilizan energía y gases.
FLEXIBILIDAD
En comparación con otras tecnologías de corte, el corte por láser tiene muchas ventajas. Se elimina la necesidad de cambiar de herramienta entre cortes, lo que constituye una gran ventaja. Una vez calibrado, un cortador láser puede cortar de forma rápida y precisa una amplia gama de formas a partir de una única lámina del mismo grosor. Esto resulta útil cuando hay varios cortes o diseños complicados.
El corte por láser también se puede utilizar para realizar cortes precisos y detallados. La precisión y exactitud del rayo láser permiten cortar diseños complejos sin sacrificar la calidad. El corte por láser es una gran opción, ya que estos diseños son difíciles de cortar a mano.
ASEQUIBILIDAD Y BAJO COSTO
Una de las ventajas de la tecnología láser es el ahorro de costes en comparación con máquinas CNC de capacidad similar. El corte por láser elimina la necesidad de fabricar un dispositivo único. Como no se necesitan herramientas de corte adicionales, no es necesario modificar el dispositivo para ningún proyecto.
Gracias a la falta de contacto directo, la superficie también está protegida contra el deterioro. Como el cortador láser tiene relativamente pocas piezas móviles, requiere menos mantenimiento que otras tecnologías de mecanizado. Los costes operativos de la máquina también son inferiores a los de los métodos de fabricación más convencionales.
ALTA VELOCIDAD
El corte por láser es una de las tecnologías de fabricación más rápidas que existen. Un láser de 12 kW asistido por oxígeno puede cortar rápidamente una lámina de acero de 40 mm, lo que convierte al corte por láser en un proceso realmente asombroso. El corte con láser puede ser entre 50 y 100 veces más rápido que con un método con cable y hasta diez veces más rápido que con una sierra de cinta.
Dado que el corte por láser puede completar tareas con tanta rapidez, es una excelente opción para entornos industriales que requieren altos niveles de productividad en poco tiempo. El corte por láser proporciona una velocidad y una productividad inigualables, lo que lo hace ideal para proyectos a gran escala y producciones de gran volumen.
AUTOMATIZACIÓN
Los equipos de corte láser modernos están tan mecanizados que solo se necesita un pequeño número de personas para completar la tarea. Un operador de máquina capacitado sigue desempeñando un papel importante a la hora de determinar la calidad final. Aun así, la menor necesidad de mano de obra y el aumento de la velocidad de corte suponen un importante ahorro de costes en comparación con los métodos de corte alternativos. Muchas máquinas tienen sistemas de alimentación integrados y cintas transportadoras posteriores. Naturalmente, estas configuraciones dan como resultado un cortador láser más caro.
SE UTILIZA PARA TRABAJOS DE EXTREMA COMPLEJIDAD
En comparación con otras tecnologías de corte, las cortadoras láser simplifican muchas tareas que de otro modo serían difíciles. La tecnología láser se puede utilizar incluso en los bordes más delicados. Una cortadora láser puede producir rápidamente geometrías complejas, pero puede causar distorsiones o deformaciones en el área de corte. El corte por láser tiene una amplia gama de materiales permitidos y una alta tolerancia.
VARIEDAD DE MATERIALES
El acrílico y otros polímeros, el acero dulce, el titanio, el acero inoxidable, el Hastelloy y el tungsteno son solo algunos de los muchos materiales que se pueden cortar de manera eficiente mediante el corte por láser, gracias a la adaptabilidad de la tecnología. A medida que la tecnología avance, esta adaptabilidad solo aumentará. Se puede utilizar una frecuencia de corte independiente para la fibra y otra para el agente adhesivo.
CALIDAD
Cuando los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono se ajustan correctamente, las cortadoras láser dejan solo una pequeña rebaba. En muchos casos, no es necesario eliminarla. Todo depende de las particularidades, como el grosor y el tipo de material.
Una ventaja adicional es que el calor afecta a una zona restringida. Al minimizar el tamaño de la ZAT, se mejora la previsibilidad y la fiabilidad, ya que se altera menos la microestructura a lo largo de la ZAT.
PREVENCIÓN DE DAÑOS
Otra ventaja del corte por láser es que no deja marcas ni siquiera en los materiales más finos. Existe la idea errónea de que el uso del dispositivo deformará o dañará inevitablemente los materiales. La creencia popular sostiene que se necesita calor extremo durante el corte por láser.
Tenga en cuenta que el calor solo afecta a una región localizada del material y no afecta la tolerancia. La velocidad de corte ultrarrápida del láser permite cortar rápidamente láminas gruesas. De este modo, se pueden evitar fácilmente las deformaciones y las distorsiones durante la producción.
¿CUÁLES SON LAS DESVENTAJAS DEL CORTE POR LÁSER?
El corte por láser se utiliza para fabricar componentes en casi todos los sectores, pero tiene sus inconvenientes. El proceso de corte por láser tiene una serie de ventajas, pero hay algunos inconvenientes que conviene tener en cuenta.
CIERTOS MATERIALES SE EVAPORAN
Algunos materiales, como los plásticos, tienden a evaporarse al cortarlos. Este es un gran inconveniente de utilizar un cortador láser. Sin embargo, los operadores de máquinas profesionales pueden solucionar este inconveniente fácilmente.
Los expertos realizan ajustes en la configuración del dispositivo para evitar este problema, pero el elevado coste actual de implementar estos cambios es un gran inconveniente.
LIMITACIONES DEL ESPESOR DEL MATERIAL
La potencia típica de un cortador láser es de alrededor de 6 kilovatios. Solo pueden cortar metal de hasta 12 mm de espesor (a una velocidad de 10 mm/s). Solo se puede llegar hasta los límites de corte incluso de los equipos más grandes. Sin embargo, el corte por chorro de agua y por erosión por hilo están sujetos a las mismas limitaciones. Estos tres métodos permiten realizar cortes más profundos más rápido que cualquier otro método.
SE NECESITA EXPERIENCIA
Para sacar el máximo partido a una máquina de corte por láser, es necesario contar con un operador profesional que conozca sus funciones y pueda detectar rápidamente cualquier problema. El equipo de corte por láser y los materiales cortados pueden sufrir graves daños si la máquina no está correctamente configurada. Contratar a un operador experimentado es esencial para lograr la máxima eficiencia y evitar errores costosos.
Sin embargo, los profesionales cualificados pueden necesitar más suministros, lo que aumenta los precios del servicio. A pesar de ello, es fundamental invertir dinero en un operador cualificado para maximizar la producción, reducir los residuos y prolongar la vida útil de la máquina de corte por láser.
ALTO CONSUMO DE ENERGÍA
En comparación con otros tipos de herramientas de corte, las máquinas de corte por láser tienen un consumo de energía mucho mayor. La energía que utiliza una máquina CNC de 3 ejes para eliminar piezas en bruto de placas de acero de 40 mm es aproximadamente una décima parte de la que requiere una máquina. Sin embargo, la cortadora láser necesaria utiliza solo la mitad de energía que la CNC si el tiempo de procesamiento es la mitad (1 minuto frente a 20 minutos). En este sentido, cada componente tendrá un perfil único y analizar las diferencias puede ser un desafío.
CREACIÓN DE GASES Y HUMOS PELIGROSOS
El corte por láser tiene muchos usos debido a la amplia gama de materiales que puede procesar. Sin embargo, hay algunas cosas que se deben tener en cuenta al trabajar con tanta flexibilidad. El corte por láser de materiales que se derriten fácilmente, como los plásticos, puede liberar humos y gases tóxicos. Los compuestos tóxicos se liberan cuando la acción de corte térmico del láser corta estos materiales.
Trabajar con estos materiales requiere una ventilación adecuada y todas las medidas de seguridad adecuadas. El corte por láser se puede realizar de forma segura y eficiente en una amplia gama de materiales si se toman las medidas adecuadas para contener y eliminar los humos que suponen riesgos para la salud de los trabajadores.
COSTOS INICIALES
La compra de una máquina de corte por láser puede suponer un desembolso económico considerable. Las máquinas de corte por láser suelen ser más caras que otras tecnologías de corte, como el corte por plasma, y sus precios son aproximadamente el doble que los de las máquinas de corte por plasma. Los costes asociados a la compra de una cortadora láser suelen ser elevados, pero conviene pensar en los beneficios a largo plazo.
El corte por láser es superior a los métodos tradicionales por su mayor eficiencia, precisión, adaptabilidad y velocidad. A largo plazo, una máquina de corte por láser puede ser una inversión rentable para las empresas debido al ahorro económico, la mayor eficiencia y las nuevas posibilidades que ofrece.
CONCLUSIÓN
El corte por láser es un proceso de mecanizado muy utilizado para crear patrones en diversos materiales, lo que permite realizar cambios microestructurales en la superficie. Utiliza un potente rayo láser para fundir, quemar y vaporizar sustancias, lo que permite realizar cortes limpios en diversos materiales. El proceso implica un láser de alta potencia, que utiliza CNC y óptica para dirigir el material o el rayo en la dirección deseada. El rayo láser se produce en una cámara de vacío cuando los materiales que se someten a corte láser se excitan mediante lámparas o una descarga eléctrica. El punto más estrecho del rayo láser tiene un diámetro de menos de 0,32 mm y el ancho de corte puede ser de hasta 0,10 mm.
Las ventajas del corte por láser incluyen alta precisión y exactitud, ausencia de contaminación del material, flexibilidad, asequibilidad, bajo costo, alta velocidad, automatización y versatilidad. El corte por láser elimina la necesidad de fabricar un dispositivo único, lo que requiere menos mantenimiento y menores costos operativos en comparación con los métodos de fabricación convencionales. También es una de las tecnologías de fabricación más rápidas disponibles, con un láser asistido por oxígeno de 12 kW que corta una lámina de acero de 40 mm entre 50 y 100 veces más rápido que un método con cable y diez veces más rápido que una sierra de cinta.
El corte por láser es ideal para proyectos a gran escala y producciones de gran volumen, ya que proporciona una velocidad y una productividad inigualables. Se utiliza para trabajos con geometrías extremadamente complejas y puede producir geometrías complejas sin distorsión ni deformación en el área de corte. La variedad de materiales que se pueden cortar de manera eficiente mediante el corte por láser es enorme, y se pueden cortar fácilmente materiales como acrílico, polímeros, acero dulce, titanio, acero inoxidable, Hastelloy y tungsteno.
En conclusión, el corte por láser ofrece numerosos beneficios, entre ellos, alta precisión, flexibilidad, asequibilidad y versatilidad. Sin embargo, es esencial tener en cuenta las particularidades de cada material y las necesidades específicas del trabajo. El corte por láser ofrece varias ventajas, entre ellas, menor exposición al calor, prevención de daños y mayor velocidad de corte. También es conocido por no dejar marcas ni siquiera en los materiales más finos, lo que evita deformaciones y distorsiones. Sin embargo, existen algunas desventajas que se deben tener en cuenta, como la posibilidad de que ciertos materiales se evaporen durante el corte, las limitaciones de espesor del material y la necesidad de un operador experto.
Un operador profesional es esencial para lograr una eficiencia óptima y evitar errores costosos. Las máquinas de corte por láser tienen un índice de consumo de energía más alto que otras herramientas de corte, pero utilizan solo la mitad de energía que las máquinas CNC. Además, los materiales que se cortan con láser y que se derriten fácilmente, como los plásticos, pueden liberar humos y gases tóxicos. Es necesario contar con una ventilación adecuada y medidas de seguridad para trabajar con estos materiales de forma segura.
Los costos iniciales de una máquina de corte láser pueden ser altos, pero vale la pena considerar los beneficios a largo plazo. El corte láser es superior a los métodos tradicionales debido a su mayor eficiencia, precisión, adaptabilidad y velocidad. A largo plazo, una máquina de corte láser puede ser una inversión rentable para las empresas debido al dinero que se ahorra, la mayor eficiencia y las nuevas posibilidades que ofrece.
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