Con el crecimiento constante de la industria pesada, la tecnología de corte por láser ha avanzado desde el corte de placas delgadas hasta el corte de placas grandes y gruesas.
El corte por láser ha entrado ahora en la era de la alta potencia.
Esta nueva era exige mayor precisión, velocidad y espesor a la hora de cortar láminas metálicas fabricadas industrialmente. Como resultado, la potencia de las máquinas de corte por láser aumenta continuamente.
Desde una perspectiva industrial, las máquinas de corte por láser de alta potencia no sólo son una progresión natural en su desarrollo, sino que también se alinean con la tendencia general del desarrollo industrial.
01 Prefacio
En la industria de procesamiento de chapa las ventajas de las máquinas de corte por láser son muy importantes. Su alta precisión, rapidez y calidad han propiciado la paulatina sustitución de los métodos de procesamiento tradicionales y su consolidación como principal equipo de corte de chapa.
Desde la llegada de las máquinas de corte por láser, el uso de máquinas de corte por láser de fibra ha superado al de las máquinas de YAG y CO2, y ha surgido la tendencia hacia máquinas de corte por láser de alta potencia. Estas máquinas de alta potencia se han convertido en la norma para cortar chapas gruesas y aumentar la eficiencia del corte.
Recientemente, las máquinas de corte por láser de alta potencia se han convertido en un tema popular en el campo del corte por láser, y muchas empresas han introducido equipos de corte por láser de fibra con niveles de potencia superiores a 10.000 vatios.
Para la industria de procesamiento de chapa, la introducción de máquinas cortadoras de alta potencia ha mejorado significativamente el espesor y la eficiencia de corte de la chapa. Estas máquinas superan constantemente los límites del espesor de corte del material.
Esto, combinado con la reducción del coste de procesamiento de placas gruesas, crea un ciclo positivo e impulsa la expansión de las aplicaciones de corte por láser.
02 Breve introducción de la máquina de corte por láser de alta potencia.
(1) Introducción de la máquina cortadora de alta potencia.
Las máquinas de corte por láser se pueden clasificar en tres categorías según su potencia: baja potencia, media potencia y alta potencia.
Las máquinas de corte por láser de baja potencia son adecuadas para cortar acero inoxidable y acero al carbono de espesor general.
Las máquinas de corte por láser de alta potencia son ideales para cortar láminas gruesas y maximizar la eficiencia del corte.
Como resultado, las máquinas de corte por láser con una potencia láser de 10.000 vatios o más se denominan comúnmente máquinas de corte por láser de alta potencia. (Ver Figura 1)
Fig.1 Máquina de corte por láser de alta potencia
(2) Especificaciones de potencia del láser de fibra
De acuerdo con el espesor variable de las placas metálicas sometidas a corte por láser, las especificaciones de potencia del láser de fibra utilizado en la máquina cortadora de alta potencia también deben variar.
La tendencia actual en el mercado de procesamiento de metales muestra que las empresas grandes, medianas y pequeñas se están actualizando gradualmente a diversas especificaciones, como se indica en la Tabla 1.
Tabla 1 Especificaciones del láser de fibra de alta potencia
| Potencia/Kw | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| Observación | Normal | Normal | Normal | Crudo | Crudo | Crudo | Crudo |
(3) Especificación del gas utilizado
Cuando la máquina de corte por láser de alta potencia funciona, es fundamental mantener la precisión, la velocidad y la calidad del corte. Para lograr estos beneficios, el oxígeno utilizado debe tener un alto grado de pureza, generalmente del 99,99%.
03 Características de la máquina de corte por láser de alta potencia.
3.1 Avance tecnológico
(1) Máquina cortadora de alta velocidad con rendimiento dinámico mejorado
Esta máquina herramienta, equipada con un láser de fibra de 10.000 vatios, presenta una nueva estructura de haz triangular que ofrece los siguientes beneficios:
① El peso se ha reducido en un 30%, lo que resulta en un mejor rendimiento dinámico.
② Puede alcanzar una velocidad máxima de movimiento de 200 m/min y tiene una aceleración de 4G.
③ El peso de la base se ha aumentado aproximadamente un 20% para cambiar la forma en que se sujeta la máquina herramienta y eliminar cualquier impacto que la alta aceleración pueda tener en su rendimiento.
(2) Nuevo sistema de software
El software y el sistema de control de una máquina herramienta actúan como su cerebro y centro de comando. Actualizar el hardware puede aportar beneficios adicionales, pero la principal diferencia en el rendimiento de la máquina está en el software y el sistema de control, que pueden variar mucho.
(3) Puede realizar un corte estable a una velocidad de 100 M/min.
① El tiempo de respuesta del sensor capacitivo es tres veces más rápido que el de un cabezal de corte tradicional.
② Se ha aumentado la velocidad del eje z, lo que resulta en un funcionamiento más suave e ininterrumpido. Esto condujo a un aumento de más del 30% en la eficiencia de corte de hojas, una mejor función de alimentación y una mejor función de adaptación de la aceleración.
③ Se han mejorado las funciones de perforación rápida, perforación precisa y diagnóstico remoto, y se ha agregado una interfaz inteligente para facilitar la implementación de las funciones de la “Industria 4.0”.
3.2 Características del cabezal cortador
El cabezal de corte de alta potencia es el componente clave para garantizar la estabilidad durante el funcionamiento continuo de alta potencia. Tiene:
① Sellado mejorado y sistema de enfriamiento mejorado, así como un rango de enfoque más amplio y lentes resistentes a altas temperaturas.
② Para superar el problema de la desviación del enfoque causada por el efecto de la lente térmica de alta potencia durante el uso a largo plazo, el cabezal de corte de alta potencia adoptó una nueva estructura de diseño de trayectoria de gas y reemplazó la boquilla con un nuevo diseño, mejorando la velocidad de corte y la estabilidad.
3.3 Capacidad de corte por láser de alta potencia
(1) El espesor de corte de placas gruesas está aumentando
El cabezal de corte de alta potencia es el componente clave para garantizar la estabilidad durante el funcionamiento continuo de alta potencia. Tiene:
① Sellado mejorado y sistema de enfriamiento mejorado, así como un rango de enfoque más amplio y lentes resistentes a altas temperaturas.
② Para superar el problema de la desviación del enfoque causada por el efecto de la lente térmica de alta potencia durante el uso a largo plazo, el cabezal de corte de alta potencia adoptó una nueva estructura de diseño de trayectoria de gas y reemplazó la boquilla con un nuevo diseño, mejorando la velocidad de corte y la estabilidad.
Fig. 2 Pieza para cortar chapa gruesa
(2) Multiplicación de la eficiencia de corte de láminas delgadas
① Al cortar placas de acero inoxidable con un espesor de 3 a 10 mm, la velocidad de corte de una máquina de corte por láser de 10.000 W es más del doble que la de una máquina de 6.000 W.
② En la aplicación de corte de acero al carbono, una máquina de corte por láser de 10.000 W puede lograr un corte de superficie rápido y brillante a una velocidad de 18 a 20 mm/s, que es el doble de la velocidad de corte estándar común.
③ Las placas de acero al carbono de hasta 12 mm de espesor se pueden cortar con aire comprimido o nitrógeno, lo que da como resultado una eficiencia de corte de 6 a 7 veces mayor que con oxígeno.
3.4 Características de la cama
(1) El equipo está equipado con una estructura mecánica súper resistente.
Las máquinas de corte de alta potencia tienen una base de fundición fundida de una sola pieza mediante fundición de grafito laminar, con una resistencia mínima a la tracción de 200MPa. Esto da como resultado mejoras significativas en el contenido de carbono, la resistencia a la compresión, la amortiguación de vibraciones y la resistencia al desgaste (como se muestra en la Figura 3).
Fig.3 Base de la máquina
(2) Características de la cama de hierro fundido.
① La base tiene un excelente rendimiento de lubricación, es altamente resistente a la corrosión y tiene una notable estabilidad dimensional, minimizando los errores de mecanizado causados por las vibraciones de la base.
② Esto da como resultado una reducción de la pérdida de equipo durante el uso y una mejora del coeficiente de estabilidad en más del 30%. La precisión de la calidad también ha aumentado en más de un 30 % y la vida útil de la cama se ha ampliado en más de 70 años.
3.5 Reemplazo automático de boquillas
(1) Modo de cambio de boquilla manual
Al cortar se debe cambiar la boquilla según el espesor y tipo de material a cortar.
En el pasado, el reemplazo de las boquillas se realizaba manualmente, lo que no solo requería mucho tiempo y esfuerzos repetidos por parte de los técnicos, sino también un desafío para garantizar la precisión y la estabilidad después del reemplazo.
Encontrar un método eficiente y rápido para reemplazar la boquilla y al mismo tiempo garantizar que cada reemplazo sea seguro y preciso es un desafío técnico en el campo del corte por láser.
(2) Tecnología de reemplazo automático de boquillas
La máquina de corte por láser de alta potencia tiene reemplazo automático de boquillas.
Dispone de varias funciones, como sustitución automática de boquillas, calibración del cabezal láser y limpieza de boquillas, reduciendo la necesidad de trabajo manual.
Para reemplazar la boquilla, simplemente utilice el comando apropiado en la pantalla táctil.
Los beneficios de esta tecnología de reemplazo automático de boquillas incluyen:
- Reducción de la intensidad de mano de obra y mayor precisión de posicionamiento y estabilidad durante el reemplazo de la boquilla.
- Un sistema de control avanzado que puede ajustar automáticamente el modelo de boquilla y las especificaciones según el material y el espesor de la placa, agilizando el proceso de reemplazo manual y aumentando la eficiencia de producción.
- El diseño protector completamente cerrado del sistema de reemplazo automático de boquillas proporciona un ambiente seguro tanto para el equipo de boquillas como para los operadores.
3.6 Perforación radial y formación de orificios límite
(1) Perforación relámpago
Tiene los beneficios de un tiempo de perforación corto, baja energía de enfoque térmico, un punto de partida estable y la preservación de la estabilidad en el servosistema, lo que resulta en un gran rendimiento de corte.
Las ventajas de la perforación flash se muestran en la Tabla 2.
| Artículo | Índice | Observación |
| tiempo de perforación | Reducido alrededor del 90% | Mejorar la eficiencia del procesamiento |
| Tasa de porosidad residual | De alrededor del 10% a alrededor del 0,3% | Mejorar la integridad de la pieza de trabajo |
| Ahorra gas y electricidad | Se reducen los daños causados por el láser y el cabezal de corte. | Mejorar el uso de materiales. |
(2) Orificio límite
La industria del corte por láser ha sostenido durante mucho tiempo que el espesor de la placa determina el diámetro mínimo del orificio de corte.
Sin embargo, con el uso de máquinas de corte por láser de alta potencia, es posible obtener un diámetro de orificio aún menor, con una relación tan baja como 0,15 veces el espesor de la lámina, como se muestra en la Figura 4.
Fig. 4 Muestra de corte de orificio mínimo
04 Ventajas de la máquina de corte por láser de alta potencia
(1) Alta velocidad
La velocidad de corte del láser superó los 20 m/min. La velocidad de movimiento de dos ejes de la máquina de corte y procesamiento puede alcanzar un máximo de 250 m/min y su aceleración durante el funcionamiento es de aproximadamente 10 g.
(2) Alta precisión
Una tabla de 1 mm de espesor se puede cortar en aproximadamente 500 piezas por minuto para un pequeño agujero de unos 10 mm de diámetro. El proceso de corte produce un error mínimo entre agujeros.
(3) Desarrollar hacia la placa gruesa.
La potencia de la máquina de corte por láser de alta potencia está aumentando gradualmente y el tamaño de la placa gruesa también está aumentando.
(4) Evolucionar hacia un gran tamaño
La gama de tamaños de procesamiento de la tecnología de corte por láser también está aumentando y la tecnología de corte por láser ha comenzado a desarrollarse hacia tamaños grandes.
(5) Automático no tripulado
Es crucial y apremiante avanzar en la tecnología de corte por láser automático y no tripulado.
① La integración de la tecnología de redes informáticas ha transformado el corte por láser en un proceso totalmente automático y no tripulado.
② La creciente demanda del mercado de esta tecnología está impulsando la necesidad de una automatización total en el corte por láser.
(6) Intelectualización
Siga el ritmo de la fabricación inteligente según las exigencias técnicas de la Industria 4.0. Este enfoque utiliza tecnología precisa de reconocimiento de gráficos y una interfaz fácil de usar para una interacción perfecta entre humanos y computadoras.
La combinación de control láser y por computadora, tecnología de control numérico, sistema óptico, dispositivos de posicionamiento automático de alta precisión y funciones integradas como descarga automática, base de datos de procesos de corte, diagnóstico remoto de fallas y control remoto permiten el procesamiento eficiente de piezas masivas y complejas.
Ultimas palabras
(1) Desarrollo de equipos de alta potencia.
El corte por láser se considera un método ideal en el procesamiento de corte y representa el avance de la tecnología moderna de procesamiento de metales. En la actualidad, las máquinas de corte por láser de alta potencia están experimentando una importante investigación y desarrollo en áreas como el corte tridimensional de alta velocidad, alta precisión y gran formato y el corte de materiales especiales para impulsar el avance técnico del corte por láser de alta potencia y satisfacer las crecientes demandas del mercado.
(2) Selección de equipos de alta potencia.
Al seleccionar equipos de corte por láser de alta potencia, las empresas deben considerar cuidadosamente varios factores: además de la velocidad y precisión del corte, la estabilidad y consistencia del corte continuo a máxima potencia, la capacidad de la máquina herramienta para igualar la velocidad, la calidad avanzada de la máquina herramienta También se debe evaluar la vida útil y la precisión.
No basta con comparar precios al comprar equipos de corte por láser de alta potencia. Este tipo de equipos requiere de una alta inversión, lo que trae consigo un mayor nivel de riesgo.
Por lo tanto, al ingresar al mercado de corte por láser de alto rendimiento, las empresas deben reconocer y comprender los riesgos involucrados.
