La popularidad del corte por láser se ha disparado en las últimas décadas y ahora es una parte integral del comercio internacional. El corte por láser se utiliza en campos aparentemente infinitos, desde la fabricación hasta la medicina. Sus productos están disponibles en todas las tiendas imaginables. El silicio de los microchips se corta con láser, la cirugía ocular correctiva se realiza con láser y la carga de los cohetes se construye con láser.
Sin embargo, todavía queda mucha información sobre el corte por láser que aún debe ser divulgada al público en general. ¿Cuál es el mecanismo y cómo funciona? ¿De qué manera se puede utilizar? ¿De qué manera puede usted, como individuo o empresa, beneficiarse del método de corte por láser?
Aquí aprenderá todo lo que pueda desear saber sobre el corte por láser. Comenzando con los aspectos básicos de cómo funciona un cortador láser y avanzando hacia las diversas aplicaciones que puede tener, hay mucho que aprender. Afortunadamente, la tecnología es tan fácil de acceder para el cerebro como para la mano.
¿CÓMO FUNCIONA EL CORTE POR LÁSER?
Una máquina de corte por láser puede realizar las mismas funciones que una máquina CNC utilizando un láser de alta potencia en lugar de una computadora. El láser actuará como un riel para el material o el haz a medida que viaja a través del CNC y la maquinaria óptica. El CNC, o código G, dirigirá la máquina mientras corta el material.
Cuando se apunta a un objeto, el láser se derrite, se vaporiza y se quema. El uso de un chorro de gas para soplar el material permite producir un borde liso y acabado. La luz del láser se crea dentro de un recipiente sellado, activado por una lámpara o una descarga eléctrica.
La luz de un material luminiscente se puede amplificar si se refleja una parte de ella en sí mismo. Es posible repetir este proceso hasta que surja un haz de luz coherente de un solo color. Un espejo o una fibra óptica pueden concentrar la luz, iluminando enormemente un punto pequeño.
En su punto más estrecho, el haz láser tiene un diámetro de menos de 0,32 milímetros. Por otro lado, el ancho de la incisión solo debe ser de unos 0,10 milímetros, si es necesario. Sin embargo, la respuesta depende del grosor del material. Se utiliza un procedimiento de perforación si se utiliza un cortador láser para cortar el material desde el centro hacia afuera en lugar de desde el borde.
TÉCNICAS Y MÉTODOS DE CORTE POR LÁSER
Un cortador láser es una herramienta de corte que utiliza calor o luz concentrados para vaporizar o fundir el material que se desea cortar. Sin embargo, los medios por los que se transmite esta potencia pueden variar.
Algunas aplicaciones típicas del corte por láser son las siguientes:
CORTE CON LLAMA
El corte por llama con láser, a diferencia del corte con oxiacetileno, utiliza oxígeno para ayudar en el proceso de corte al producir una reacción de oxidación exotérmica que ayuda a reducir las necesidades de energía del láser. El material fundido se expulsa físicamente del corte utilizando oxígeno. El término «corte por láser reactivo» describe este método.
FRACTURA POR ESTRÉS TÉRMICO
El corte mediante la producción de tensión en el material base se denomina fractura por tensión térmica. Una técnica utilizada para cortar nitruro de aluminio consiste en fundir una capa muy fina de material sobre la superficie del elemento para generar óxido de aluminio. Debido a sus diferentes índices de expansión térmica, el óxido de aluminio y el nitruro de aluminio base provocan un campo de tensión que agrieta la pieza a lo largo de la línea láser a medida que se enfrían a diferentes velocidades.
RASTERIZADO LÁSER
Al grabar imágenes sobre distintos materiales, el método preferido es el rasterizado láser. Este método implica tomar un mapa de bits y convertirlo en instrucciones que un cortador láser puede seguir. Luego, el láser graba permanentemente la imagen en la superficie del material.
La precisión y adaptabilidad del rasterizado láser permiten crear obras de arte con detalles extraordinarios. Este método permite obtener grabados magníficos en cualquier material, ya sea madera, metal, vidrio o piedra. El rasterizado láser, con su capacidad para reproducir imágenes complejas, se ha convertido en el método preferido para proyectos de grabado, ya que ofrece una fusión ideal de expresión artística con precisión de vanguardia.
CORTE POR FUSIÓN
Cuando un rayo láser crea un corte en un material, se utiliza un chorro de alta presión de un gas inerte, como argón o nitrógeno, para expulsar el material fundido, lo que da como resultado un corte limpio. Dado que el gas se introducirá en el metal fundido, debe ser inerte. El gas inerte también actúa como gas protector, protegiendo el borde fundido de fuerzas externas.
CORTE REMOTO
El corte remoto de materiales finos o delicados, también conocido como sublimación o evaporación, es común. El corte con láser elimina la necesidad de gas y, por lo general, se utiliza un escáner galvo para mover el láser en la dirección deseada a través de un conjunto de espejos. En lugar de gas, el láser vaporiza o extirpa el material. El corte remoto de materiales finos puede ser muy rápido.
CORTE VECTORIAL
El corte por láser en forma de «corte vectorial» se realiza en componentes con líneas rectas y geométricas. Los carteles publicitarios son un buen ejemplo de ello. El láser suele realizar cortes limpios y rectos.
TIPOS DE CORTE POR LÁSER
Existen principalmente tres tipos de láseres que se utilizan para cortar: el de dióxido de carbono (CO2), el de neodimio, itrio y aluminio granate (Nd:YAG) y el de fibra. El material desde el que se emite la luz láser los diferencia.
LÁSERES DE DIÓXIDO DE CARBONO
Los láseres de este tipo utilizan un medio de descarga gaseoso compuesto de helio, hidrógeno, xenón y una pequeña cantidad de dióxido de carbono (entre un 10 y un 20 %). Para «bombear» el láser se utiliza una corriente de descarga, en lugar de luz.
A medida que la descarga pasa a través de la fuente de luz, aumenta el nivel de energía de las moléculas de nitrógeno que se encuentran allí. A diferencia de lo que se dijo anteriormente, las moléculas de nitrógeno excitadas no sufren pérdida de energía a través de la emisión de fotones.
En lugar de ello, utiliza sus modos vibracionales para impartir energía a las moléculas de CO2. Este procedimiento se repite hasta que la gran mayoría de las moléculas de CO2 han entrado en la fase transportable. Las moléculas de dióxido de carbono emiten luz infrarroja a 10,6 o 9,6 micrones, lo que reduce su energía.
Por este motivo, se construyen espejos resonantes para reflejar la luz en estas longitudes de onda específicas de forma adecuada. Un espejo es un tipo de reflector parcial que permite que escape el haz infrarrojo utilizado para cortar el material.
Cuando la luz infrarroja se disipa, la energía se transfiere a los átomos de helio dopados y la molécula de CO2 se relaja hasta su estado fundamental. A continuación, el sistema de refrigeración del láser devuelve la temperatura a los átomos de helio, que antes estaban fríos. En comparación con otros láseres, la eficiencia de los láseres de CO2, de alrededor del 30 %, es significativamente mayor.
LÁSERES DE FIBRA
Los láseres de fibra son una innovación relativamente reciente en la industria láser, ya que la luz se emite a través de fibras ópticas en lugar de gases (láseres de CO2) o cristales. Los láseres de fibra, al igual que los láseres de cristal, son dispositivos de estado sólido que emiten luz mediante fibras ópticas.
El erbio y el iterbio se encuentran entre los elementos dopados en la fibra óptica. Las longitudes de onda de la luz emitida por el erbio varían de 1528 a 1620 nm. Las longitudes de onda de la luz emitida por el iterbio son 1064 nm, 1030 nm y 1080 nm.
Está comprobado que una fibra óptica puede transmitir luz con una pérdida de energía insignificante. Por eso, las fibras ópticas son más fiables que otros materiales que necesitan un posicionamiento preciso.
LÁSERES DE CRISTAL (RUBÍ, ND Y ND-YAG)
A diferencia de los láseres de CO2, este láser es un dispositivo de estado sólido en el que los cristales sintéticos sirven como medio emisor de luz. Los cristales YAG (Y3Al5O12) que contienen un 1% de neodimio ionizado (Nd3+) son los más utilizados.
Los iones Nd han sustituido a los iones Y en la estructura cristalina. Cada varilla tiene entre 6 y 9 centímetros de diámetro y 10 centímetros de longitud. El sistema resonador consta de varillas YAG con revestimientos altamente reflectantes en sus extremos.
El bombeo láser se puede realizar con un destello de criptón o un diodo láser. Los iones de neodimio se excitan a niveles de energía más altos gracias al bombeo láser. Los iones de neodimio excitados finalmente se relajan a un estado más bajo y más estable donde dejan de irradiar luz. Este proceso continúa hasta que los iones de Nd excitados pueblan todo el medio. Los iones de Nd degradados emiten una longitud de onda infrarroja de 1064 nm.
VENTAJAS DEL CORTE POR LÁSER
MÁS ASEQUIBLE Y DE MENOR COSTO
Una de las ventajas de la tecnología láser es que el corte por láser es más rentable que el de las máquinas CNC comparables. Gracias a la tecnología de corte por láser, ya no es necesario utilizar herramientas especializadas. Como no se necesitan herramientas de corte especiales, no es necesario adaptar el equipo para su uso en un proyecto determinado.
Además, no se produce abrasión debido a la falta de contacto directo. Las máquinas de corte por láser tienen menos piezas móviles que otras tecnologías de procesamiento, por lo que requieren menos mantenimiento. La máquina también tendrá un menor costo de operación que los métodos de fabricación más convencionales.
ALTO USO DE HOJAS Y DESPERDICIO MÍNIMO
El corte por láser genera una cantidad mínima de material de desecho al cortar materiales más gruesos. Por este motivo, el corte por láser es superior a otros métodos cuando se corta una cantidad sustancial de material. El uso de un cortador láser permite a las fábricas aprovechar al máximo sus materias primas. Se desperdicia menos material y los costos de producción disminuyen como resultado de un uso más eficiente de los recursos.
BAJO CONSUMO DE ENERGÍA
Si desea realizar un corte real, será de gran ayuda contar con una gran potencia. Por otro lado, las máquinas de corte por láser no tienen otras partes móviles, por lo que consumen mucha menos energía. Sin embargo, las máquinas con partes móviles suelen tener mayores requisitos de energía. Además, las cortadoras láser pueden cortar rápidamente cualquier material. Reduce la necesidad tanto de energía como de tiempo. Un menor uso de energía se traduce en menores costos operativos.
PRECISIÓN Y ALTA PRECISIÓN
Para cortar materiales con precisión, los láseres concentran un haz de luz. La potencia y el pequeño tamaño del láser lo hacen ideal para fundir y evaporar materiales con precisión. Las tolerancias de los láseres suelen estar entre 0,003 mm y 0,006 mm.
Las cortadoras de plasma tienen un nivel de tolerancia más alto que las cortadoras láser, de alrededor de 0,02 mm. Otras herramientas de corte también tienen niveles de tolerancia de hasta tres milímetros. Existe la necesidad de una máquina con una precisión y exactitud excepcionalmente altas en la fábrica.
Para este fin se suele utilizar un cortador láser. Dado que el corte por láser requiere mediciones tan precisas, se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial.
PARA TRABAJOS EXTREMADAMENTE DIFÍCILES
Dado que las máquinas de corte por láser pueden trabajar incluso en los bordes más pequeños del material, pueden simplificar muchos trabajos que de otro modo serían difíciles de realizar para otras tecnologías de corte. Es posible fabricar formas complejas con un cortador láser rápidamente. Sin embargo, el área de corte puede estar ligeramente deformada o torcida. El corte por láser tiene un rango de tolerancia flexible y se puede utilizar con muchos materiales.
PREVENCIÓN DE DAÑOS
El corte por láser tiene la ventaja de que minimiza el riesgo de dañar incluso los materiales más finos. Muchas personas tienen la falsa impresión de que el uso del dispositivo provocará inevitablemente la distorsión o degradación del material.
Este error común sostiene que es necesario un calor intenso para el proceso de corte por láser. El calor no afecta a las tolerancias y solo afecta a una pequeña parte del material. Las láminas se pueden cortar con láser en un tiempo récord, lo que reduce el tiempo de producción. Por lo tanto, se pueden evitar fácilmente las deformaciones y distorsiones durante la producción.
DESVENTAJAS DEL CORTE POR LÁSER
RIESGO DE INCENDIO
Los cortadores láser representan un peligro de incendio porque la luz que emiten puede provocar que los materiales inflamables cercanos se calienten hasta niveles peligrosos.
CREA POLVO Y HUMOS PELIGROSOS
La eliminación adecuada de estos del espacio de trabajo es necesaria para garantizar la seguridad de los operadores y del equipo industrial.
MAESTRO, PUEDE QUE TOME ALGÚN TIEMPO.
Puede llevar algún tiempo volverse competente en el uso de un cortador láser porque hay mucha información que aprender sobre las distintas configuraciones y cómo afectan el corte y porque hay muchas configuraciones.
PODRÍA SER CARO
La inversión inicial en una cortadora láser puede ser sustancial y los costos operativos (como la cantidad de energía consumida) también pueden acumularse rápidamente.
REQUIERE UNA BUENA CANTIDAD DE MANTENIMIENTO
Los espejos y lentes deben mantenerse limpios, alineados y calibrados periódicamente por expertos.
APLICACIÓN DEL CORTE POR LÁSER
Como ya se ha mencionado, el campo del corte por láser es un campo fascinante y en constante desarrollo.
A continuación se enumeran algunas de las aplicaciones actuales más comunes del corte por láser.
INDUSTRIA AUTOMOTRIZ
Gracias a la velocidad y precisión del corte por láser a la hora de producir piezas duplicadas, se ha hecho un hueco en el sector de la automoción. En la industria del automóvil, la reproducción precisa de piezas de formas y tamaños variados es esencial. Los metales y los plásticos se cortan con láser para crear paneles de automóviles, botones y componentes electrónicos.
Las máquinas de corte por láser también pueden grabar botones en el interior de los vehículos para dejar pasar la luz y registrar de forma permanente los números de serie y de piezas. Los láseres también pueden cortar los moldes que se utilizan para fabricar los distintos componentes.
Los componentes hidroformados se pueden cortar con un cortador láser. Suelen ser tubos sólidos que proporcionan soporte estructural al vehículo. Los bastidores de motor y los paneles de instrumentos son aplicaciones comunes para estos componentes.
FABRICACIÓN DE SILICIO
El silicio tiene muchos usos y es otro material que se puede cortar con láser. Los ingenieros pueden utilizar el corte de precisión para crear componentes de silicio de menor tamaño que los fabricados con métodos de corte alternativos.
El silicio puede soportar altas temperaturas y no se degrada con el tiempo; además, es muy maleable. Los lugares más comunes donde se encuentra silicio son los productos electrónicos, las computadoras, los textiles, los artículos para el hogar, los vehículos y los materiales de construcción.
INDUSTRIA DE MOLDES Y HERRAMIENTAS
Como se mencionó anteriormente, los moldes para componentes duplicados se pueden hacer mediante corte por láser. Dado que el láser puede cortar metal a distintas profundidades, se pueden hacer moldes precisos para piezas estampadas y reutilizarlos repetidamente en un proceso de troquelado confiable.
La copia de moldes mediante corte por láser es un método de duplicación rápido y preciso. La precisión de los moldes de inyección es comparable a la de los moldes fabricados mediante corte por láser.
Esto agiliza el proceso de fabricación de moldes, permitiendo una reproducción de moldes más rápida y menos costosa con mayor precisión.
Las cortadoras láser tienen una amplia gama de aplicaciones en la industria de herramientas, desde el marcado y grabado en el sector automovilístico hasta la producción de herramientas manuales sencillas. Las cortadoras láser pueden ser superiores al troquelado en metales duros debido a su mayor eficiencia. El caucho es tan adaptable que la mayoría de los mangos de las herramientas pueden tener logotipos de empresas e información grabada con láser.
FABRICACIÓN DE CERÁMICA
Los ingenieros pueden aprovechar la amplia gama de propiedades de la cerámica en una gran variedad de contextos. Debido a su baja conductividad térmica y eléctrica, son excelentes aislantes. Tienen un punto de fusión alto, son increíblemente resistentes y no reaccionan con otros productos químicos.
Los láseres se utilizan con frecuencia para cortar cerámica rápidamente sin comprometer la calidad del corte. Los componentes cerámicos se utilizan en diversas máquinas y electrodomésticos, incluidos motores de aviones, motores eléctricos, altavoces, generadores, auriculares, ollas arroceras e incluso bombillas incandescentes.
CONCLUSIÓN
El corte por láser se ha convertido en una parte integral del comercio internacional y se utiliza en diversos campos, como la fabricación, la medicina y el transporte de carga para cohetes. Su popularidad se ha disparado en las últimas décadas, y los láseres se utilizan en silicio para microchips, cirugía ocular correctiva y transporte de carga para cohetes. El corte por láser funciona utilizando calor o luz concentrados para vaporizar o fundir el material de destino, con diversas técnicas y métodos. Algunas aplicaciones típicas incluyen el corte por llama, la fractura por tensión térmica, el rasterizado láser, el corte por fusión, el corte remoto y el corte vectorial.
Existen tres tipos principales de láseres que se utilizan para el corte: dióxido de carbono (CO2), granate de aluminio, itrio y neodimio (Nd:YAG) y fibra. Los láseres de dióxido de carbono utilizan un medio de descarga de gas compuesto de helio, hidrógeno, xenón y una pequeña cantidad de dióxido de carbono (entre el 10 y el 20 %). El láser utiliza sus modos vibracionales para impartir energía a las moléculas de CO2, reduciendo su energía. Los láseres de fibra emiten luz a través de fibras ópticas, en las que se añade erbio e iterbio.
Los láseres de cristal son dispositivos de estado sólido que emiten luz mediante cristales sintéticos, siendo los más utilizados los cristales YAG (Y3Al5O12) que contienen un 1% de neodimio ionizado (Nd3+). Estos láseres son más fiables que otros materiales que necesitan un posicionamiento preciso debido a su insignificante pérdida de energía.
En resumen, el corte por láser es una herramienta versátil y versátil que se puede utilizar en diversos campos, incluidos la fabricación, la medicina y el transporte de carga de cohetes. Comprender los mecanismos, las técnicas y las aplicaciones del corte por láser es esencial tanto para las personas como para las empresas. El corte por láser es una tecnología de corte que utiliza iones de neodimio para reemplazar los iones Y en la estructura cristalina. Estos iones de neodimio se excitan a niveles de energía más altos, lo que da como resultado un punto de fusión alto y una abrasión reducida. Las máquinas de corte por láser tienen menos piezas móviles, lo que requiere menos mantenimiento y menores costos operativos que los métodos de fabricación convencionales.
El corte por láser es más asequible y de menor costo que las máquinas CNC comparables, lo que elimina la necesidad de herramientas especializadas y reduce la abrasión. También tiene un alto consumo de chapa y un desperdicio mínimo, lo que lo hace superior a otros métodos para cortar grandes cantidades de material. Las máquinas de corte por láser tienen un bajo consumo de energía, lo que las hace más eficientes y rentables.
El corte por láser es ideal para fundir y evaporar materiales, con tolerancias que van desde 0,003 mm hasta 0,006 mm. Se utiliza mucho en la industria aeroespacial para realizar mediciones precisas y es adecuado para trabajos extremadamente difíciles. También se puede utilizar para fabricar formas complejas, pero el área de corte puede estar ligeramente deformada o torcida.
Sin embargo, el corte por láser tiene algunas desventajas, como el riesgo de incendio, la creación de polvo y humos peligrosos, la necesidad de tiempo para dominarlo, el alto coste y la necesidad de un mantenimiento regular.
El campo del corte por láser está en constante desarrollo y tiene aplicaciones en la industria automotriz, la fabricación de semiconductores, moldes y herramientas y la fabricación de cerámica. En la industria automotriz, el corte por láser se utiliza para producir piezas duplicadas de diversas formas y tamaños, mientras que en la industria de moldes y herramientas, los cortadores láser se utilizan para crear moldes precisos para piezas estampadas.
En la industria de fabricación de cerámica, las cortadoras láser se utilizan para cortar cerámica rápidamente sin comprometer la calidad del corte. Estos materiales se utilizan en diversas máquinas y electrodomésticos, como motores de aviones, motores eléctricos, altavoces, generadores, auriculares, ollas arroceras y bombillas incandescentes.
Enlace：¿QUÉ ES EL CORTE POR LÁSER?
Etiquetas importantes: fundicion a la cera perdida, Torneado CNC, Mecanizado CNC de 5 ejes
