Corte por láser: materiales, tipos y aplicaciones

“El proceso de corte por láser transforma materiales en diseños complejos con la mayor precisión y exactitud. Proporciona acabados suaves y de alta calidad que necesitan poco o ningún posprocesamiento”. 

Corte por láser es un proceso CNC que utiliza potencia láser de alta energía para cortar diferentes materiales. Esta técnica produce un haz de luz concentrado estimulando el material láser con una descarga eléctrica en un recipiente cerrado. La óptica se utiliza para concentrar el rayo láser en la pieza de trabajo, lo que a su vez permite cortar mediante fusión, vaporización o quemado. La tecnología CNC regula el movimiento exacto del rayo láser.

Introducción al corte por láser

El corte por láser es un proceso térmico sin contacto que utiliza un rayo láser enfocado y de alta potencia para cortar una amplia gama de materiales. Este proceso es conocido por su precisión, velocidad y flexibilidad, lo que lo convierte en una opción ideal para diversas industrias. El corte por láser se puede utilizar en materiales como metales, plásticos, vidrio y cerámica, entre otros.

La tecnología detrás del corte por láser ha evolucionado significativamente desde su creación en la década de 1960. Hoy en día, hay tres tipos principales de láseres que se utilizan para cortar: láseres de CO2, que son ideales para cortar materiales no metálicos; los láseres Nd:YAG, que son perfectos para cortar metales y algunos materiales no metálicos; y láseres de fibra, que están ganando popularidad debido a su eficiencia energética y su capacidad para cortar metales reflectantes.

Además del tipo de láser, también existen diferentes corte de chapa métodos, como Corte por láser CNC (control numérico computarizado), que utiliza una computadora para controlar el láser y el movimiento del material. Esto garantiza un alto nivel de precisión y repetibilidad, lo que lo convierte en una opción popular para la producción en masa.

Además, puedes leer más sobre ventajas del corte por láser y sus desventajas en comparación con otras técnicas de corte, así como si se ajusta o no a sus necesidades.

Comprender el proceso de corte por láser

El proceso de corte por láser comienza con la creación de un archivo de diseño digital que define la forma y las dimensiones deseadas del corte. Este archivo se envía a la máquina de corte por láser, donde el láser incide sobre la superficie del material. El calor del láser funde, vaporiza o quema el material, creando un corte preciso con bordes limpios.

Durante el proceso de corte, se utiliza una corriente de gas, como oxígeno, nitrógeno o aire, para eliminar el exceso de material y enfriar el borde recién cortado. Este gas también ayuda a evitar que el material se caliente demasiado, lo que podría provocar deformaciones u otros daños.

Hay varios factores a considerar al determinar el mejor método de corte por láser para un trabajo específico, como el tipo y el grosor del material, la calidad de corte deseada y la velocidad de producción. Por ejemplo, los materiales más gruesos pueden requerir una velocidad de corte más lenta para garantizar un corte limpio, mientras que los materiales más delgados se pueden cortar más rápidamente. Además, algunos materiales, como los metales, requieren más potencia para cortar, mientras que otros, como los plásticos, requieren menos.

Materiales utilizados en el corte por láser

El corte por láser es una técnica versátil que se utiliza en diversos materiales como papel, madera, metal y roca. Sin embargo, su aplicación principal radica en la fabricación de chapa, particularmente para materiales de corte por láser me gusta;

• Corte por láser de aluminio 
• Corte por láser de acero
• corte por láser de acero dulce
• Corte por láser de acero inoxidable 
• Corte por láser de cobre 
• Corte por láser de latón
• Corte por láser de plástico

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Beneficios y limitaciones del corte por láser

Las cortadoras láser son las mejores para manipular chapas finas, con un espesor máximo normalmente de hasta 6 mm para el aluminio y 15 mm para el acero. Pueden mantener la precisión con tolerancias de 0, 2 a 0, 1 mm. Del mismo modo, existen otros muchos Ventajas del corte por láser.

El proceso da como resultado una pequeña zona afectada por el calor. Por lo tanto, se reduce la necesidad de un tratamiento térmico posterior adicional. El corte por láser es único entre otros métodos de corte de chapa metálica debido a su precisión y versatilidad en diferentes materiales, aunque no es tan versátil como el corte por chorro de agua. El mecanizado por láser es el más popular debido a su adaptabilidad a los materiales, precisión y capacidad para realizar tareas tanto de corte como de grabado, que son imposibles con el corte por chorro de agua. Además, cargos de corte por láser Suelen ser más baratos que el corte por chorro de agua. Leer más:Corte por láser frente a corte por chorro de agua

Tres tipos de láseres para cortar

La tecnología láser tiene muchas funciones, como cortar, perforar y grabar, que están determinadas por factores como la potencia del láser, el material primario utilizado para generar el rayo láser y el material que se procesa. El mecanizado por láser es el proceso principal para la producción de piezas de chapa. 

diferente tipos de corte láser Existen diversas técnicas, como los láseres de CO2 (láseres de gas), los láseres de fibra y los láseres de cristal de vanadato Nd:YAG o Nd:YVO (láseres de cristal de vanadato). Estos láseres utilizan longitudes de onda continuas y distintas técnicas para su estimulación, ya sea mediante una mezcla de gases con carga eléctrica o diodos físicos.

1. Láser de CO2

Corte por láser de CO2

Un láser de CO2 envía electricidad a través de un tubo lleno de una mezcla de gases para producir rayos de luz. El tubo tiene espejos en ambos extremos, uno de los cuales es totalmente reflectante y el otro parcialmente reflectante, para dejar pasar algo de luz. La mezcla de gases suele estar compuesta por dióxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno y helio, que a su vez produce luz invisible en el rango del infrarrojo lejano del espectro luminoso. 

Aunque los láseres de CO2 industriales pueden alcanzar varios kilovatios de potencia (aunque son menos comunes), el mecanizado habitual de los láseres de CO2 oscila entre 25 y 100 vatios con una longitud de onda de 10.6 micrómetros. Estos láseres se suelen utilizar para trabajar con madera, papel y plásticos acrílicos (e). gramo. , Polimetilmetacrilato), cuero, telas, papel pintado y algunos alimentos como queso, castañas y plantas. 

Los láseres de CO2 se utilizan principalmente para materiales no metálicos, pero también pueden procesar algunos metales, como láminas delgadas de aluminio y otros metales no ferrosos. Aumentar el contenido de oxígeno puede potenciar el haz de CO2, pero solo los usuarios experimentados deben hacerlo para evitar posibles riesgos. Leer más:Corte láser de tubo

2. Láser de fibra

Láser de fibraLos láseres de fibra, que pertenecen a la categoría de láseres de estado sólido, utilizan un láser semilla y amplifican el haz mediante fibras de vidrio alimentadas por diodos de bombeo. Funcionan a una longitud de onda de aproximadamente 1 µm. El diámetro focal de la lente es de 064 micrómetros, lo que significa que es muy pequeña. Por lo general, los láseres de fibra son los más caros de todos los dispositivos de corte por láser. 

Los láseres de fibra requieren poco mantenimiento y tienen una vida útil de al menos 25,000 horas de láser, que es más larga que la vida útil de otros tipos de láser. Generan haces fuertes y estables que pueden soportar intensidades 100 veces superiores a los láseres de CO2 con la misma potencia media. Además, los láseres de fibra tienen diferentes modos operativos, como haces continuos, configuraciones cuasi pulsadas o pulsadas, lo que los hace adaptables. 

Un MOPA, un subtipo de láser de fibra, puede ajustar la duración del pulso, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones. Los láseres de fibra son los mejores en el campo del marcado de metales mediante recocido, grabado y marcado de termoplásticos. Son adecuados para metales, aleaciones y no metales como vidrio, madera y plásticos. Aunque son perfectos para materiales finos, los láseres de fibra se pueden utilizar para una variedad de materiales dependiendo de la potencia, pero los materiales más gruesos pueden necesitar máquinas de mayor potencia.

3. Láseres Nd:YAG/Nd:YVO

Los láseres Nd:YAG y Nd:YVO son tecnologías basadas en cristales, y el Nd:YVO (ortovanadato de itrio dopado con neodimio) se utiliza ampliamente por su funcionamiento impecable. Estos láseres proporcionan una alta potencia de corte pero son relativamente caros debido a su coste de instalación inicial. Además, tienen una vida útil limitada (de 8,000 a 15,000 horas). Los diodos de la bomba también son la causa del aumento de los gastos totales.  

Estos dispositivos funcionan a una longitud de onda de 1.064 micrómetros. Los láseres Nd:YAG/Nd:YVO se utilizan en muchos campos de la ingeniería, como la medicina, la odontología, el ejército y la fabricación. El Nd:YVO, por el contrario, tiene una mayor absorción de bomba, un ancho de banda más amplio, pero una vida útil en el estado superior más corta que el Nd:YAG. Sin embargo, el Nd:YAG permite el uso de energías de pulso más altas y la vida útil es normalmente mayor que la del Nd:YAG. 

Además, estos láseres son capaces de procesar metales y no metales recubiertos y no recubiertos, como plásticos de grado de ingeniería y, en algunos casos, cerámica. Los cristales Nd:YVO4 se pueden mezclar con cristales de alto coeficiente NLO para cambiar los resultados de salida del infrarrojo cercano a verde, azul o UV.

La sustitución de iones de itrio, gadolinio o lutecio por iones de tierras raras activos con láser no afecta en gran medida la estructura de la red. Por tanto, se mantiene la alta conductividad térmica de los materiales dopados.

Defectos comunes de calidad del corte de metales con láser y medidas preventivas

A continuación se ofrece una breve descripción general de algunos defectos comunes que se enfrentan durante corte por láser de chapa.

1. Formación de rebabas

formación de rebabas 

En el corte por láser, las rebabas pueden aparecer como bordes elevados o superficies rugosas en las piezas cortadas, afectando así tanto el aspecto como la función de las piezas. Este problema puede deberse a factores como un enfoque láser incorrecto, una velocidad de corte demasiado alta o una presión del gas de asistencia demasiado baja. 

2. Medidas Preventivas 

El láser debe ajustarse al máximo enfoque y calidad del haz para obtener el mejor rendimiento de corte. 

• La posición del enfoque láser, la densidad de potencia y la velocidad de avance de la máquina se ajustan para obtener cortes limpios. 
• Utilice el gas auxiliar adecuado (p. ej., nitrógeno, dióxido de carbono, nitrógeno) y mantenga la presión en el nivel correcto para ayudar a eliminar el metal fundido. 

 3. Zona afectada por el calor (ZAT)

El corte por láser produce calor, lo que provoca una zona afectada por el calor a lo largo del borde cortado. Esta zona puede cambiar las propiedades del material, lo que a su vez puede afectar el rendimiento de la pieza. 

Medidas preventivas:

• Los parámetros de corte como la densidad de potencia del láser, la velocidad de corte y el enfoque deben optimizarse para reducir la entrada de calor. 
• Utilice equipos avanzados del más alto nivel de control óptimo de parámetros, como boquillas, lentes de enfoque y luz. 
• Considere tratamientos posteriores al corte, como recocido o alivio de tensiones, para reducir los efectos de la HAZ y preservar la integridad del material.

4. La adherencia de la escoria o escoria  

La escoria o escoria, el material fundido que se solidifica en la superficie inferior del corte, puede afectar la calidad del corte y, por lo tanto, tiende a generar requisitos de limpieza posteriores al corte.  

Medidas preventivas:

• Los parámetros de corte deben optimizarse para reducir la escoria, por ejemplo, cambiando la velocidad de corte o aumentando la presión del gas auxiliar. 
• Se debe utilizar la composición del gas y el caudal adecuados para la expulsión del material fundido. 
•  El empleo de técnicas de limpieza post-corte (por ejemplo, limpiar la hoja con un paño) es imprescindible para garantizar la seguridad del usuario. gramo. , esmerilado, chorro de arena) para eliminar la escoria adherida, especialmente después de la soldadura láser para prolongar la vida útil de la máquina. 

 5. Rugosidad de borde o estrías

El corte por láser puede producir bordes ásperos o desiguales, afectando así la estética y funcionalidad de la pieza.  

Medidas de prevención:

• Ajuste los parámetros de corte de la máquina (potencia, velocidad, velocidad de avance, presión del gas auxiliar) para lograr cortes suaves. 
• El uso de ópticas de alta calidad y el control preciso de los parámetros del proceso en la máquina de corte por láser es esencial para evitar estos defectos de corte por láser.
•  Los tratamientos posteriores al corte (por ejemplo, aplicar loción, usar una crema hidratante, etc.) deben realizarse después de realizar el corte. gramo. , desbarbado, pulido) según sea necesario para una mejor calidad de los bordes. 

6. Decoloración del material

Además, el proceso puede decolorar u oxidar los bordes, afectando la apariencia y la calidad de la superficie de la pieza. 

Medidas de prevención:

Ajuste los parámetros de corte para reducir el aporte de calor y, por tanto, la decoloración (e). gramo. , potencia, posición del enfoque láser, velocidad). 

• La clave es utilizar el gas auxiliar adecuado para proteger el material de la oxidación durante el corte. 
• Los tratamientos poscorte (por ejemplo, antibióticos) son pasos adicionales que se toman después del corte para prevenir la infección, pasivación y mejorar los recubrimientos de la superficie. Estos métodos se utilizan para hacer que el objeto luzca estéticamente atractivo y detener la oxidación.

  7. El proceso de deformación o distorsión.

El corte por láser de materiales finos con alta potencia puede provocar deformaciones debido al intenso calor. 

Medidas de prevención:

• El uso de una cortadora láser con alta potencia y pulsaciones de frecuencia ayudará a reducir la entrada de calor y, por tanto, el riesgo de deformación. 
• Asegúrese de utilizar la sujeción o fijación adecuada para reducir el movimiento del material durante el corte.

8. Variación del ancho de la ranura

Corte por láser

El ancho de la ranura, que es muy importante para la precisión de las dimensiones y el ajuste, debe ser el mismo para evitar impactos negativos en las superficies de corte y las costuras. 

Medidas preventivas:

• Verificar la alineación y calibración de las máquinas láser. 
• La lente y la fuente láser deben comprobarse periódicamente para garantizar que la calidad del haz sea siempre constante. 
• Se deben implementar sistemas de retroalimentación de circuito cerrado para el monitoreo y ajuste en tiempo real de los parámetros de corte para mantener constante el ancho de corte.

9. El proceso de resolidificación del material. 

El mecanizado con láser a veces puede provocar que el material se vuelva a solidificar o fundir a lo largo de los bordes cortados, lo que a su vez provoca superficies rugosas. 

Medidas preventivas:

• Los parámetros de corte, como la posición del enfoque del láser, la potencia y la velocidad, deben optimizarse para reducir las posibilidades de resolidificación o refusión. 
• Elija la composición del gas de asistencia y el caudal adecuados para ayudar en la eliminación del material fundido. 
• Utilice tratamientos posteriores al corte (por ejemplo, aplicar una crema humectante o un ungüento curativo) después de realizar el corte. gramo. , esmerilado, lijado) para alisar las superficies rugosas. 

10. Optimización de la composición del gas

Para obtener mejores resultados de corte, los diferentes materiales necesitan composiciones de gas particulares. La composición incorrecta del gas puede provocar malos cortes, aumento de escoria o entrada excesiva de calor. 

Medidas de prevención:

Se deben consultar las especificaciones del material y las pautas del fabricante para determinar la composición adecuada del gas. 

• Modifique la composición del gas si es necesario, por ejemplo, utilizando una mezcla de nitrógeno y oxígeno para acero inoxidable. corte por láser de acero. 
• La composición del gas debe comprobarse y mantenerse periódicamente para garantizar su precisión y coherencia. 

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Aplicaciones industriales del corte por láser

La vanguardia aplicaciones de corte por láser están muy extendidos en las industrias de fabricación de materiales. A continuación se muestran algunos usos comunes de las industrias del láser cnc que se mencionan a continuación;

1. Industria automotriz

El corte por láser se ha convertido en una herramienta indispensable para la industria automotriz porque proporciona precisión y flexibilidad para producir una amplia gama de componentes interiores de automóviles. Las estrictas tolerancias de esta industria se cumplen perfectamente con la tecnología láser. Por lo tanto, su aplicabilidad en patrones de diseño y creación de piezas complicadas es invaluable e imposible de lograr mediante métodos convencionales de estampado o troquelado. Las láminas de metal cortadas por láser se utilizan en la industria automotriz para fabricar diferentes artículos, como piezas de automóviles, componentes, piezas fundidas a presión, forjadas y estampadas. 

2. Industria de dispositivos médicos

La industria de dispositivos médicos está utilizando el corte por láser para producir productos necesarios como marcapasos, stents y catéteres. Los rayos láser derriten, vaporizan o queman material con precisión, proporcionando así cortes limpios y precisos esenciales para los diseños complejos requeridos en los dispositivos médicos. Las especificaciones del material y del producto final determinan el método de corte por láser a utilizar; Los componentes de acero inoxidable suelen cortarse con láseres de CO2, mientras que los plásticos suelen cortarse con láseres de fibra.

3. industria de la belleza 

  La industria de la joyería, que está llena de historia, ha aceptado la tecnología de corte por láser para cambiar su artesanía. El corte por láser, que antes se hacía manualmente, ahora ha hecho que el diseño de joyas sea más preciso e intrincado. Esta tecnología es especializada en crear patrones complejos en metales, cortar piedras preciosas y grabar texto o imágenes en piezas de joyería. Los artículos de joyería más comunes como anillos, colgantes, aretes y pulseras se encuentran entre los que se crean con corte láser, por lo que la industria ha encontrado una nueva forma de ser creativa y diseñar joyas.

4. Fabricación de cerámica 

 La fabricación de cerámica es el proceso de dar forma y cocer materiales cerámicos para producir diferentes productos. El corte por láser es el factor más importante en este proceso porque ofrece las formas exactas y los diseños intrincados en la cerámica. Corte por láser de CO2, famoso por su precisión y velocidad, es el método más popular para fabricar elementos decorativos, azulejos, cerámica y esculturas con patrones complejos. Esta tecnología ha hecho que el proceso de producción de cerámica sea más rápido y sencillo, por lo que la creación de diseños intrincados ha sido posible a gran velocidad.

5. Industria del silicio

El corte por láser es un utensilio crucial en la industria del silicio, especialmente en la producción de obleas de silicio. Estas obleas suelen utilizarse ampliamente en la fabricación de dispositivos electrónicos. En general, los láseres CNC de CO2 se utilizan de manera importante para dar forma a estas complejas características de las obleas. Algunos ejemplos básicos incluyen; componentes de circuitos integrados, células solares y chips semiconductores.

6. Industria del embalaje

Las empresas de embalaje utilizan máquinas de corte láser CNC para la producción de diferentes productos de embalaje como cajas, contenedores y tapas. Se utilizan dos tipos principales de tecnologías de corte láser: los láseres de CO2 se utilizan para cortar cartón, papel y plásticos delgados, mientras que los láseres de fibra se utilizan para materiales de embalaje más gruesos y duros. Estas tecnologías son la razón por la que ahora es posible producir las soluciones de embalaje exactas y eficientes que necesita la industria, por lo que pueden cumplir con los requisitos de durabilidad y personalización. El proceso de embalaje es el procedimiento de cubrir los productos para su seguridad y transporte. El corte láser es la herramienta principal para producir productos de embalaje como cajas, contenedores y tapas. Se utilizan dos tecnologías principales de corte láser: los láseres de CO2 se utilizan para cartón, papel y plásticos delgados, y los láseres de fibra se utilizan para materiales más gruesos.

7. Industria de fabricación de metales

Estos sectores dependen en gran medida de los avances tecnológicos, especialmente en el campo del corte por láser. El trabajo de metales es el proceso de dar forma al metal utilizando diversas herramientas. El corte por láser es el proceso principal en la producción de vigas, columnas, tuberías, tubos y láminas de metal para industrias como la de la construcción, la automotriz y la aeroespacial. 

Servicios de corte por láser CNC de precisión en Prolean

El corte por láser CNC requiere láseres potentes y estrictos protocolos de seguridad para garantizar la calidad, pero puede implicar altos costos iniciales. La subcontratación a profesionales experimentados como Pro-lean, que cumplen con los estándares ISO 9001:2015, garantiza servicios de fabricación de primer nivel con atención al detalle y tiempos de respuesta rápidos. Nuestro avanzado servicios de corte por láser adaptarse a diversos requisitos de proyectos, entregando siempre resultados de primera calidad. 

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Recapitulación 

El corte por láser se ha convertido en una herramienta indispensable en muchas industrias manufactureras. El corte por láser de la chapa ha cambiado la fabricación, por lo que ha hecho que la producción de piezas metálicas con un diseño intrincado sea muy eficiente y versátil. Los consejos dados mejoran la productividad de sus proyectos de corte por láser. 

El proceso es muy flexible ya que puede cortar chapas de diferentes espesores, desde láminas finas hasta placas gruesas. Su flexibilidad es la razón por la que se utiliza en diferentes industrias como la automotriz, aeroespacial, electrónica y otras.

Preguntas Frecuentes

P1. ¿Cuánto cuesta el corte por láser?

Los servicios de corte y grabado por láser se pagan a £1 por minuto de tiempo de producción. Por ejemplo, un trabajo de 30 minutos costaría £30 más cargos adicionales por materiales y configuración del arte. Un trabajo de una hora costaría £60. Dependiendo de su intensidad y complejidad, se podrán otorgar descuentos para trabajos de mayor tamaño.

P2. ¿Qué tan preciso es el corte por láser?

El corte por láser tiene una precisión dimensional notable, generalmente dentro de ±0. 5 pulgadas, con un ancho de corte delgado o corte tan delgado como 0. 004 pulgadas, que es el resultado de la potencia del láser y el espesor del material. La capacidad de la tecnología para enfocarse hasta 10-20 micrones muestra su capacidad para realizar trabajos intrincados y detallados, lo cual es muy importante en las industrias aeroespacial, electrónica y automotriz, donde la precisión es la clave.

P3. ¿Cuál es la diferencia entre corte por láser y corte por plasma?

El corte por láser es el más rápido, preciso y tiene mejores acabados superficiales en comparación con el corte por plasma. Es bueno para realizar cortes intrincados y diseños detallados. Sin embargo, las máquinas de corte por plasma necesitan menos mantenimiento y suelen ser más económicas que los equipos de corte por láser.

P4. ¿Consideraciones de diseño para una precisión óptima de corte por láser?

El procedimiento para obtener los cortes láser correctos se basa en la elección de los materiales adecuados, la comprensión de las capacidades de su cortadora láser y la eliminación de los problemas relacionados con el calor en sus diseños. Diseñe la secuencia de corte, utilice guías para mayor precisión y asegúrese de que los ajustes sean óptimos y que la máquina esté bien mantenida para lograr la misma precisión. Los operadores que son los que se encargan del ajuste de las configuraciones y los procedimientos para obtener los niveles de precisión deseados son los expertos.