El corte por láser implica el uso de un rayo láser de densidad de alta potencia para concentrar la luz en un punto pequeño, calentando rápidamente el material hasta que alcanza su punto de ebullición y se vaporiza para formar una cavidad. Luego, el rayo láser se mueve a lo largo de la superficie del material, creando un corte y completando el procesamiento del objeto.
El corte por láser es un tipo de método de corte térmico, que se puede dividir en cuatro categorías: corte por gasificación por láser, corte por fusión por láser, corte por fusión asistido por oxígeno por láser y corte por fractura controlada.
Principio de funcionamiento del corte por láser.
En comparación con otros métodos de corte, el corte por láser destaca por su rápida velocidad de corte y sus resultados de alta calidad.
Los beneficios del corte por láser incluyen:
- Excelente calidad de corte: el pequeño punto láser, la alta densidad de energía y la rápida velocidad de corte dan como resultado una mejor calidad de corte.
- Incisiones finas y estrechas: Las incisiones realizadas mediante corte con gas láser son finas y estrechas, con lados paralelos y buena perpendicularidad a la superficie.
- Superficies lisas y atractivas: las superficies de corte son lisas y visualmente atractivas y, en algunos casos, pueden usarse como paso de procesamiento final sin necesidad de mecanizado adicional.
- Impacto mínimo en las propiedades del material: el ancho de la zona afectada por el calor es pequeño después del corte con láser, lo que significa que las propiedades del material cerca del corte apenas se ven afectadas. Además, la deformación de la pieza es mínima, lo que garantiza una alta precisión de corte.
En la siguiente tabla se muestra una comparación de la velocidad de corte entre el corte por láser y otros métodos de corte para láminas de acero con bajo contenido de carbono.
Comparación de la velocidad de corte de varios métodos de corte:
| Método de corte | Corte con laser | corte por plasma | Corte con oxiacetileno | Corte por chorro de agua |
| Velocidad cortante | Muy rapido | Rápido | Lento | Muy lento |
- Alta velocidad de corte: por ejemplo, un láser de 2500 W puede cortar una placa de acero al carbono laminada en frío de 1 mm de espesor a una velocidad de 16 a 19 metros por minuto.
- Corte sin contacto: El corte por láser es un proceso sin contacto, lo que significa que no hay contacto físico entre la boquilla y la pieza de trabajo, lo que elimina la necesidad de preocuparse por el desgaste de la herramienta.
1. El corte por láser representa el 39% del mercado de equipos láser.
El mercado del láser creció en 2020, pero la tasa de crecimiento se desaceleró en comparación con los dos años anteriores. Los ingresos por ventas de equipos láser en el mercado (incluidas las importaciones) en todos los sectores fueron de 69.200 millones de yuanes, lo que representa un aumento interanual del 5,17%.
Debido a la incierta tendencia económica mundial, se proyecta que los ingresos totales por ventas del mercado de equipos láser de China ascenderán a 74.000 millones de yuanes en 2021, con un aumento interanual del 6,94%.
En el mercado de equipos láser industriales, el corte por láser es la aplicación más utilizada y representa el 39% del mercado. El marcado y la soldadura ocupan el segundo y tercer lugar, con un 19% y un 12% del mercado, respectivamente.
2. Avanzando hacia una alta potencia, una alta precisión y un gran formato
En los últimos años, la tecnología de las máquinas de corte por láser domésticas ha experimentado avances significativos y ahora avanza hacia una mayor potencia, mayor precisión y capacidades de mayor formato.
En línea con el impulso de China hacia la producción inteligente, el sector industrial está experimentando una transformación del procesamiento tradicional a la producción de alta calidad. Como resultado, se espera que la escala de mercado de la industria de corte por láser de China continúe su rápida trayectoria de crecimiento.
3. Aplicación del aire comprimido en corte por láser.
Las máquinas de corte por láser son capaces de satisfacer los requisitos de corte de una amplia variedad de materiales y formas complejas. Además de un láser de alta energía, también se necesitan gases auxiliares para completar el proceso de corte.
Los gases auxiliares comúnmente utilizados para el corte por láser incluyen oxígeno (O2), nitrógeno (N2) y aire comprimido. El aire comprimido es la opción más económica y económica en comparación con el oxígeno y el nitrógeno. A menudo se utiliza como gas auxiliar para el corte por láser.
La calidad del aire comprimido tiene un impacto directo en la calidad del corte por láser de metales. Factores como el tamaño y la estabilidad de la presión del gas pueden afectar el resultado del corte.
Al seleccionar el tamaño del compresor de aire utilizado para soportar la máquina de corte por láser, es importante tener en cuenta el diseño del cabezal de corte por láser, la presión del gas auxiliar requerida y el tamaño de la boquilla para garantizar la mejor combinación entre los compresor de aire y máquina de corte por láser.
4. Comparación del corte por láser con diferentes gases auxiliares
Al realizar el corte por láser, la elección del gas de corte depende del tipo de material a cortar. La selección del gas de corte y su presión pueden afectar significativamente la calidad del proceso de corte por láser.
Los gases auxiliares más utilizados para el corte por láser incluyen oxígeno (O2), nitrógeno (N2), aire comprimido y, en algunos casos, argón (Ar).
El gas de corte se puede clasificar en gas de alta presión y gas de baja presión según su presión.
Las funciones principales de los gases auxiliares del corte por láser incluyen favorecer la combustión y la disipación de calor, eliminar los residuos fundidos generados durante el corte, evitar que los residuos fundidos regresen a la boquilla y proteger la lente de enfoque.
La elección del proceso de corte por láser y del gas auxiliar depende del material a cortar y de la potencia de la máquina de corte por láser.
A continuación se presenta un resumen de las características, usos y ámbito de aplicación de los diferentes tipos de gases auxiliares:
(1) Oxígeno (O 2 )
El oxígeno se utiliza principalmente para cortar materiales de acero al carbono. El calor generado por la reacción química entre el oxígeno y el hierro aumenta la fusión endotérmica del metal, mejorando así la eficiencia del corte y permitiendo el corte de materiales más gruesos. Esto aumenta significativamente la capacidad de procesamiento de las máquinas de corte por láser.
Sin embargo, la presencia de oxígeno da como resultado la formación de una película de óxido en la superficie de corte, provocando un efecto de enfriamiento en el material circundante y aumentando su dureza. Esto puede afectar el procesamiento posterior.
La superficie de corte de las placas de acero al carbono cortadas con oxígeno suele ser negra o amarilla oscura. Estas placas suelen cortarse con oxígeno a baja presión y luego perforarse.
(2) N nitrógeno (N 2 )
Cuando se utiliza nitrógeno como gas auxiliar en el corte, se crea una atmósfera protectora alrededor del metal fundido, evitando la oxidación y evitando la formación de una película de óxido. Esto da como resultado un corte libre de oxidación.
Sin embargo, el nitrógeno no reacciona con el metal, lo que provoca una falta de calor de reacción y una capacidad de corte más débil en comparación con el oxígeno. Además, el consumo de nitrógeno durante el corte con nitrógeno es varias veces mayor que el de oxígeno, lo que genera mayores costes de corte.
Los beneficios del corte no oxidativo incluyen soldadura directa, recubrimiento y una fuerte resistencia a la corrosión. La superficie de corte es blanca.
El nitrógeno se utiliza normalmente para cortar acero inoxidable, placas galvanizadas, placas de aluminio y aleaciones de aluminio, latón y otros materiales. Se pueden utilizar métodos de perforación a baja presión y corte a alta presión.
El flujo de gas tiene un impacto significativo en el corte durante el corte con nitrógeno. Para garantizar un corte óptimo, es importante mantener un flujo de gas suficiente y al mismo tiempo garantizar la presión del gas de corte.
(3) aire comprimido
El aire comprimido se puede obtener fácilmente y es mucho más económico que el oxígeno y el nitrógeno, ya que puede suministrarse directamente mediante un compresor de aire.
Aunque el aire solo contiene aproximadamente un 20% de oxígeno, lo que lleva a una menor eficiencia de corte en comparación con el corte con oxígeno, su capacidad de corte es similar a la del nitrógeno y ligeramente superior a la del corte con nitrógeno.
La superficie de corte del corte por aire es amarilla.
Cuando no existen requisitos estrictos sobre el color de la superficie del material cortado, utilizar aire comprimido para cortar es la opción más económica y práctica en comparación con el uso de nitrógeno.
(4) Argón (Aire)
El argón es un gas inerte comúnmente utilizado en el corte por láser para evitar la oxidación y la nitrificación. También se puede utilizar en procesos de soldadura. Sin embargo, cabe señalar que el coste del argón es mayor en comparación con el nitrógeno, lo que lo hace menos económico para las aplicaciones típicas de corte por láser.
El corte con argón se utiliza principalmente para cortar titanio y aleaciones de titanio, y la cara final de la ranura producida mediante el corte con argón es de color blanco.
Actualmente, el precio de mercado del nitrógeno líquido es de aproximadamente 1.400 yuanes por tonelada. Cuando se utiliza nitrógeno líquido para el corte por láser, se requieren latas Dewar, una lata típica que contiene 120 kg. El coste de 1 kg de nitrógeno líquido es de más de 3 yuanes.
Calculémoslo en 1.400 yuanes/tonelada.
120 × 1,4 = 168 yuanes, y la gravedad específica del nitrógeno en el estado estándar es 1,25 kg/m 3, por lo que el uso máximo de nitrógeno líquido en un tanque Dewar es de aproximadamente 120/1,25 = 96 Nm 3 , que se convierte en costo de nitrógeno por nm. : 168/96 = 1,75 yuanes / Nm3 .
Si se utiliza un compresor de aire de marca nacional para suministrar aire comprimido a 16 bar, entregando 1,27 m 3 por minuto, la potencia de entrada a plena carga de este tipo de compresor de aire es de 13,4 kW.
Si la tarifa de electricidad industrial se calcula como 1,0 yuanes/kWh, el coste del aire por m 3 es 13,4×1,0/ (1,27×60) = 0,176 yuanes/m 3 .
Si el consumo real de 0,5 m3 de gas por minuto y la máquina de corte por láser funciona 8 horas al día, el costo diario ahorrado mediante el corte con aire en comparación con el corte con nitrógeno es: (1,75-0,176)x8x60x0,5 = 378 yuanes.
Si la máquina de corte por láser funciona 300 días al año, el coste de gas ahorrado en un año será: 378 × 300 = 113.400 yuanes.
Está claro que utilizar aire comprimido en lugar de nitrógeno para cortar es una opción más económica y práctica. En los últimos años, la tecnología de corte por láser ha experimentado importantes avances, centrándose en la alta potencia, la alta precisión y las capacidades de gran formato.
A medida que China avanza hacia la producción inteligente, el sector industrial está experimentando una transformación del procesamiento tradicional a la producción de alta calidad.
Se espera que el mercado de corte por láser en China continúe su rápido crecimiento, ofreciendo amplias oportunidades de mercado para los compresores de aire láser.
