La clasificación principal y las características del corte por láser

1. Principio y clasificación del corte por láser.

● Principio del corte por láser.

El Corte por láser utiliza un haz enfocado de alta densidad de potencia para funcionar, de modo que el material irradiado se funde, vaporiza, elimina o enciende rápidamente, y el material fundido es expulsado por un flujo de aire de alta velocidad coaxial con el haz, cortando así la pieza de trabajo.

Cuando el rayo láser interactúa con el material, se producen varios procesos.El intenso calor generado por el rayo láser eleva rápidamente la temperatura del material, provocando que se derrita, se vaporice o sufra una reacción química.La interacción específica depende de las propiedades del material, como su coeficiente de absorción y punto de fusión, así como de los parámetros del láser, como la densidad de potencia y la duración del pulso.

Para materiales con puntos de fusión bajos, como los plásticos, el rayo láser puede derretir el material a medida que lo corta.Luego, el material fundido es expulsado por un chorro de gas, creando una ranura (el ancho de corte).En el caso de materiales con puntos de fusión más altos, como los metales, el rayo láser vaporiza el material directamente, creando un corte estrecho y preciso.

La asistencia de gas se utiliza comúnmente en el corte por láser para mejorar el proceso de corte.Se sopla un gas, como oxígeno o nitrógeno, a través de la boquilla del cabezal de corte sobre la superficie del material.El gas ayuda a eliminar el material fundido o vaporizado de la zona de corte, enfría el material y evita la aparición de rebabas o escoria.La elección del gas depende del material a cortar y de la calidad de corte deseada.

El ancho de la sangría, o el ancho del corte, está determinado por varios factores, incluida la potencia del láser, el tamaño del punto focal, el grosor del material y la velocidad de corte.El ancho de la ranura se puede controlar ajustando estos parámetros para lograr la precisión de corte deseada.Además, el corte por láser puede dar como resultado un fenómeno llamado conicidad, donde el corte tiene una forma ligeramente cónica.El ángulo del cono depende de las propiedades del material y de los parámetros del láser y puede minimizarse optimizando las condiciones de corte.

●Conceptos básicos del láser:

Un láser (Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que produce un haz concentrado de luz coherente.Consta de tres componentes principales: un medio activo, una fuente de energía y un resonador óptico.El medio activo, que puede ser sólido, líquido o gaseoso, emite fotones cuando es energizado por la fuente de energía.El resonador óptico refleja los fotones de un lado a otro a través del medio activo, amplificando y alineando las ondas de luz.Este proceso conduce a la formación de un rayo láser potente y coherente.

● Clasificación de corte por láser.

Existen varios tipos de láseres que se utilizan en las máquinas de corte por láser, incluidos los láseres de CO2, los láseres Nd:YAG y los láseres de fibra.Los láseres de CO2 son el tipo más común y utilizan una mezcla de dióxido de carbono, nitrógeno y helio como medio activo.Los láseres Nd:YAG utilizan un cristal de estado sólido, como el granate de itrio y aluminio dopado con neodimio, como medio activo.Los láseres de fibra, por el contrario, utilizan como medio activo una fibra óptica dopada con elementos de tierras raras.Cada tipo de láser tiene sus propiedades únicas y es adecuado para aplicaciones de corte específicas.

1) Láseres de CO2

Se utiliza comúnmente para cortar materiales no metálicos como madera, plástico, vidrio y textiles. También puede cortar metales como acero dulce, acero inoxidable y aluminio con la configuración adecuada.

2）Corte por vaporización por láser

La pieza de trabajo se calienta mediante un rayo láser de alta densidad de energía, la temperatura aumenta rápidamente, el punto de ebullición del material se alcanza en muy poco tiempo y el material comienza a vaporizarse para formar vapor.Estos vapores se expulsan a alta velocidad y se forma una hendidura en el material mientras se expulsa el vapor.El calor de vaporización del material es generalmente grande, por lo que se requiere una gran potencia y densidad de potencia para el corte por gasificación con láser.

El corte por vaporización por láser se utiliza a menudo para cortar materiales metálicos y no metálicos muy finos.

3）Corte por fusión por láser

Cuando el láser se funde y corta, el material metálico se funde mediante calentamiento con láser, y luego el gas no oxidante se rocía a través de una boquilla coaxial con el haz de luz, y el metal líquido se descarga por la fuerte presión del gas para formar una hendidura.La fusión y el corte por láser no necesitan vaporizar completamente el metal, y la energía requerida es solo 1/10 del corte por vaporización.

El corte por fusión por láser se utiliza principalmente para cortar algunos materiales no oxidables o metales activos.

4）Corte con oxígeno por láser

El principio del corte con oxígeno por láser es similar al del corte con oxiacetileno.Utiliza un láser como fuente de calor de precalentamiento y utiliza un gas activo como el oxígeno como gas de corte.Por un lado, el gas inyectado actúa sobre el metal de corte provocando una reacción de oxidación para liberar una gran cantidad de calor de oxidación;por otro lado, el óxido fundido y la masa fundida se expulsan de la zona de reacción para formar una hendidura en el metal.Dado que la reacción de oxidación durante el proceso de corte genera una gran cantidad de calor, la energía requerida para el corte por oxidación con láser es solo la mitad del corte por fusión y la velocidad de corte es mucho mayor que la del corte por vaporización por láser y el corte por fusión.

El corte con oxígeno por láser se utiliza principalmente para acero al carbono, acero de titanio y materiales metálicos tratados térmicamente, como el tratamiento térmico.

5）Cortado por láser y control de fracturas

El corte con láser consiste en escanear la superficie del material quebradizo con un láser de alta densidad de energía, de modo que el material se evapore en una pequeña ranura mediante calor, y luego se aplica una cierta presión y el material quebradizo se agrieta en la pequeña ranura. .Los láseres para trazado láser son generalmente láseres de conmutación Q y láseres de CO2.

El control de la fractura es una distribución de temperatura pronunciada generada por el grabado láser, que genera tensión térmica local en el material frágil, lo que provoca que el material se descontinue.

●Proceso de corte por láser

El proceso de corte por láser consta de varios pasos.Primero, el rayo láser es generado por la fuente láser y guiado a través de una serie de espejos y lentes hasta el cabezal de corte.El cabezal de corte contiene ópticas de enfoque que concentran el rayo láser en un punto pequeño.A continuación, el rayo láser enfocado se dirige al material a cortar.

2. Funciones de corte por láser

● Ventaja

1) Buena calidad de corte

El corte por láser puede lograr una mejor calidad de corte debido al pequeño punto láser, la alta densidad de energía y la rápida velocidad de corte.

2) Alta eficiencia de corte

Debido a las características de transmisión del láser, la máquina de corte por láser generalmente está equipada con múltiples mesas de trabajo de control numérico y todo el proceso de corte puede realizar control numérico.Al operar, simplemente cambie el programa NC, puede aplicar el corte de diferentes formas de piezas, puede realizar cortes bidimensionales y puede realizar cortes tridimensionales.

3) Velocidad de corte rápida

El corte por láser no requiere materiales de fijación de accesorios, lo que ahorra accesorios y ahorra tiempo auxiliar de carga y descarga.

4) Corte sin contacto

No hay contacto entre la antorcha y la pieza de trabajo durante el corte por láser y no hay desgaste de la herramienta.Para mecanizar piezas de diferentes formas, no es necesario cambiar la 'herramienta', simplemente cambie los parámetros de salida del láser.El proceso de corte por láser tiene poco ruido, baja vibración y no contamina.

● Desventaja

Corte por láser Debido a la limitación de la potencia del láser y el volumen del equipo, el corte por láser solo puede cortar placas y tubos de espesor mediano y pequeño, y la velocidad de corte disminuye significativamente a medida que aumenta el espesor de la pieza de trabajo.

El equipo de corte por láser es costoso y requiere una inversión única.