Las operaciones de corte son un aspecto esencial de la producción de piezas en el sector manufacturero. Una de las técnicas de mecanizado más importantes es el corte por láser de chapa. Es adecuado para cortar piezas metálicas, aleadas y no metálicas.
El corte por láser de chapa es un proceso de corte térmico en el que se dirigen haces de luz (láseres) a la pieza de trabajo para fundir o vaporizar los materiales hasta lograr la forma deseada. Esta técnica es una de las más efectivas para cortar láminas de metal.
Este artículo proporcionará información importante sobre el corte por láser de chapa antes de usarlo. Empecemos de inmediato.
¿Qué es el corte por láser de chapa?
Los procesos de fabricación sustractiva son fundamentales para modificar materiales para producir piezas. El corte por láser de chapa es uno de los métodos estándar para cortar y retirar componentes de una pieza de trabajo. Esta técnica consiste en cortar piezas de material mediante rayos láser.
La tecnología de corte por láser se basa en la tecnología de control numérico por ordenador (CNC), lo que garantiza su impecable precisión. Antes del proceso de corte CNC o láser, el operador debe ingresar códigos o programas con diseños o patrones detallados en la computadora.
El proceso de corte por láser de chapa
El corte de metales con láser utiliza rayos láser para fundir metales y aleaciones, creando cortes suaves y nítidos. El proceso de corte por láser consta de dos operaciones sincrónicas.
En primer lugar, el material absorbe el rayo láser enfocado: la energía que provoca el corte. En segundo lugar, la boquilla de corte dispuesta concéntricamente con respecto al láser suministra el gas de proceso necesario para el corte. El gas protege el cabezal de mecanizado de vapores y salpicaduras y ayuda a eliminar el exceso de gas del espacio de corte.
Básicamente, existen tres métodos para cortar chapa con láser.
1. Corte por fusión con rayo láser
El corte por fusión por láser utiliza un gas protector, generalmente nitrógeno. El gas de proceso de baja reacción evapora continuamente el material en la ranura de corte. Cuando se retira el material fundido, el gas protector evita la oxidación en el filo sin afectar el proceso.
Este proceso de corte por láser es adecuado para cortar láminas planas y delgadas de aleaciones de aluminio y acero inoxidable donde se requiere un alto nivel estético y menos operaciones de posprocesamiento.
2. Corte por sublimación láser
Como sugiere el nombre, el corte por sublimación láser vaporiza el material. En lugar de fundir el material como ocurre con otros procesos de corte por láser, se transfiere inmediatamente del estado sólido al estado gaseoso: la sublimación.
Al igual que el corte por fusión, el corte por sublimación por láser utiliza gases inertes para expulsar el vapor del material cortado. Esto significa que no hay agentes oxidantes en el filo. Es muy utilizado para cortar materiales orgánicos como madera, cuero, textiles, etc.
3. Corte por llama con rayo láser
El corte con llama por láser utiliza un gas inflamable (oxígeno) para expulsar el material fundido. El láser calienta la pieza y crea una combustión espontánea después de fundir el material. El gas oxígeno proporciona más energía para el proceso de corte mediante oxidación, una reacción exotérmica.
El oxicorte es ideal para cortar acero al carbono y materiales fusibles como la cerámica. Este proceso de corte puede provocar quemaduras en la superficie de corte porque el gas es un agente oxidante. La optimización adecuada de los parámetros del proceso ayuda a prevenir la formación de rebabas.
Tipos de láser para corte de chapa
Los fabricantes suelen utilizar tres tipos diferentes de láseres para cortar materiales. Cada tipo de láser tiene características diferentes y es más adecuado para cortar determinados materiales. A continuación se muestra una descripción general de los tres tipos de láseres para corte.
1. Láser de fibra
Las máquinas de corte por láser de fibra utilizan fibra de vidrio para cortar. Generan una potencia muy alta para cortes potentes y precisos. Este láser forma parte de una familia de láseres de estado sólido que consta de un "láser de semilla" amplificado por fibras de vidrio especiales.
Estos láseres son adecuados para cortar casi todos los materiales, desde metales hasta aleaciones y no metales como madera, vidrio y plásticos. Además de cortar, también son ideales para otras operaciones como el recocido y el grabado.
Además, son los láseres más duraderos, con una vida útil extendida de más de 25.000 horas y que requieren menos mantenimiento.
2. Láser CO 2
Con 2 Láseres se producen rayos láser haciendo pasar una corriente eléctrica a través de un tubo lleno de una mezcla de gases nobles, principalmente nitrógeno y helio. Son las formas de láser más comunes porque son eficientes, económicas y cortan muchos tipos de materiales a altas velocidades.
Sin embargo, producen menos potencia de corte en comparación con los láseres de fibra. Por tanto, no son una buena opción para el corte por láser de chapa. Normalmente, los fabricantes prefieren utilizarlos para cortar materiales no metálicos y orgánicos como madera, papel, acrílico, etc.
3. Láser de cristal (Nd:YAG o Nd:YVO)
Los láseres de cristal producen sus haces a partir de cristales de Nd:YAG (granate de itrio y aluminio dopado con neodimio) o cristales de Nd:YVO (ortovanadato de itrio dopado con neodimio, YVO4). Sin embargo, estos últimos son más comunes.
Estos cristales producen vigas con alto rendimiento de corte. Sin embargo, son caros y no duran mucho, ya que tienen una vida media baja, de unas 8.000 a 15.000 horas. Se utilizan ampliamente para cortar plásticos, metales y no metales, incluida la cerámica.
7 ventajas del corte por láser de chapa metálica
Exploremos los beneficios del corte por láser de chapa para el sector manufacturero.
1. Alta precisión y exactitud
El corte por láser es adecuado para cortar láminas metálicas debido a su extrema precisión. Las máquinas están equipadas con la capacidad de realizar cortes complejos con extrema precisión y exactitud. En la industria, el corte por láser es la técnica preferida para cortar chapa con detalles específicos que requieren tolerancias estrictas.
Algunas cortadoras pueden realizar cortes precisos con una precisión de hasta 0,0005 pulgadas. Por este motivo, es una aplicación importante en la mayoría de empresas manufactureras. Debido a que los láseres funden piezas metálicas, las cortadoras producen pocas o ninguna rebaba. En cambio, dejan un borde limpio, suave y crujiente.
2. Proceso automatizado
El corte por láser se realiza mediante sistemas CNC (Control Numérico por Computadora). Una vez que el operador técnico inserta los programas en la computadora, el proceso se ejecuta de forma independiente. Por lo tanto, se requiere menos intervención humana y mano de obra. Además, con una mayor eficiencia de corte, hay poco o ningún margen de error.
3. Prevención de daños
Existe la idea errónea de que el corte de metal con láser provoca deformación. Sin embargo, esto está mal. El calor del corte por láser sólo afecta a pequeñas partes del material y no afecta la tolerancia.
Además, el proceso de corte por láser es rápido; Los láseres calientan y funden las piezas que se van a retirar. Por tanto, el calor no tiene ningún efecto significativo sobre otras partes del material. En la mayoría de los casos, no habrá deformaciones ni deformaciones en su material.
4. Compatible con la mayoría de los materiales.
Otra ventaja importante de este método de fabricación sustractiva es la posibilidad de trabajar con una amplia variedad de materiales. Corta fácilmente cualquier material, ya sea cobre, aluminio, acero inoxidable o incluso titanio. Finalmente, se utilizan láseres a temperaturas muy altas para fundir el material.
5. Costo relativamente bajo
Las máquinas de corte por láser son caras. Sin embargo, en comparación con otras máquinas CNC, son más económicas. Es más, es una máquina única para todos, lo que significa que una sola máquina de corte por láser es ideal para todas sus necesidades de corte. No es necesario realizar modificaciones en la máquina para diferentes operaciones de corte.
Además, es duradero. El dispositivo no tiene contacto con los materiales que se cortan, por lo que hay poca o ninguna fricción o desgaste de la superficie. Además, no consta de varias piezas, por lo que requiere menos mantenimiento y servicios. En general, los costos operativos de una cortadora láser son menores en comparación con otras herramientas de fabricación tradicionales.
6. Alta versatilidad
Además de la compatibilidad del corte por láser con la mayoría de los materiales, el proceso es extremadamente versátil. A diferencia de otros dispositivos, puede utilizar una cortadora láser para múltiples funciones de corte, desde cortes simples hasta cortes complejos y aquellos que requieren tolerancias estrictas y diseños complejos. Esta característica lo convierte en una excelente opción para la mayoría de las industrias.
7. Bajo consumo de energía
De hecho, las cortadoras láser requieren electricidad para calentar y fundir materiales de manera efectiva durante el corte. Sin embargo, la tecnología de corte es más eficiente energéticamente que otros métodos de corte.
Además, a diferencia de otras máquinas, tiene menos piezas móviles, lo que significa menores necesidades energéticas. Además, la alta velocidad de la máquina permite realizar cortes rápidos, ahorrando tiempo y energía.
Las desventajas del corte por láser de chapa metálica
Las principales desventajas del corte de chapa por láser incluyen:
1. Requiere operador técnico
Para utilizar una máquina de corte por láser de forma eficaz, necesita un experto que comprenda todas sus funciones y pueda identificar rápidamente los problemas para realizar las correcciones adecuadas de manera oportuna. Si no configura el dispositivo correctamente, puede dañar sus materiales o la propia máquina. Por tanto, si quieres realizar un servicio de corte por láser, necesitas contratar a un profesional.
2. Limitaciones del espesor del metal.
Las cortadoras láser son altamente compatibles con la mayoría de los materiales, especialmente con láminas de metal. Sin embargo, cuando se trabaja con metales gruesos, se deben considerar otras técnicas de corte. En la mayoría de las industrias manufactureras, las cortadoras láser cortan láminas de aluminio con un espesor máximo de 15 mm y láminas de acero con un espesor de 6 mm.
3. Liberación de humos y gases nocivos
Descubrimos que el corte por láser utiliza calor para fundir los materiales cortados. A medida que los materiales se derriten, la máquina libera humos y gases nocivos al medio ambiente. Por tanto, se recomienda utilizar estas máquinas en ambientes bien ventilados.
4. Alta inversión inicial
Los costes de adquisición de una cortadora láser de alta calidad son elevados. Cuestan más de 2.000 dólares, casi el doble del precio de otras máquinas de corte como: B. cortadora por chorro de agua. Para administrar un negocio de corte por láser, debe estar dispuesto a realizar una inversión inicial.
Consejos importantes para cortar piezas por láser
Para cumplir con los requisitos de calidad y precisión del corte por láser de sus piezas, siga las pautas a continuación.
1. Elige los materiales adecuados
La selección de materiales es fundamental para cualquier proceso de fabricación. El material que elijas para tu pieza depende de las propiedades que quieras en el producto final. Además de las láminas de metal como el aluminio y el zinc, los plásticos y otros polímeros son buenas opciones para fabricar piezas según tus necesidades. Algunas propiedades que los fabricantes buscan a la hora de elegir un material son flexibilidad, conformabilidad, ductilidad, rigidez, etc.
2. Diseñar con software que crea archivos vectoriales
Las máquinas de corte por láser solo funcionan con archivos vectoriales. Por lo tanto, utilice software como Adobe Illustrator para vectorizar sus diseños. Estos archivos tienen formatos como .ai, .step, .eps, etc.
3. Piensa en el corte
El corte es la parte del material que se vaporiza cuando el rayo láser incide sobre la pieza. Al diseñar tu pieza, debes considerar el corte.
4. Los detalles no deben ser más pequeños que el espesor del metal.
El espesor del metal es un factor esencial a considerar al cortar con láser. Cuanto más gruesas son las láminas de metal, es menos probable que penetren los láseres.
5. Distancia mínima entre líneas de corte
Para obtener resultados óptimos en el corte por láser, es fundamental una distancia suficiente. La distancia mínima para el corte de chapa con láser debe coincidir con el grosor de su material. Por ejemplo, si vas a cortar una hoja de 2 mm de espesor, debes dejar un espacio de 2 mm.
Aplicaciones de piezas de corte por láser
A continuación se muestran las aplicaciones del corte por láser.
1. Equipo médico
Carros, camas, instrumental quirúrgico, clavos ortopédicos, varillas, etc. Todos están hechos de metales cortados con láser. Aunque hoy en día muchos instrumentos quirúrgicos se fabrican mediante impresión 3D, el corte por láser es la técnica preferida para su fabricación.
2. Fabricación de joyas
La mayoría de los diseños de joyería contienen patrones complejos que se pueden recrear fácilmente con cortadores láser. Las joyas suelen estar hechas de materiales nobles. Por tanto, el corte por láser es adecuado para la fabricación de joyas.
3. Diseño de interiores
Las hojas cortadas con láser son excelentes para dividir ambientes, ya que pueden mejorar el aspecto general de una habitación y crear más espacio. Combinando la precisión del corte por láser con la creatividad del fabricante, podrás darle a tu espacio el aspecto personalizado que deseas.
4. Industria aeroespacial
Debido a su alta precisión dimensional, la industria aeroespacial es uno de los usuarios más importantes de la tecnología de corte por láser. La mayoría de las piezas de aviones y otros equipos, como detectores de metales, carros, transportadores, etc., se someten a algunas operaciones de corte durante la fabricación.
Concluyendo
Por último, es necesario tener amplios conocimientos sobre el corte por láser de chapa. Es un proceso de fabricación avanzado para producir grandes series y piezas con altas exigencias de precisión dimensional. Puede decidir si desea aplicar el método a sus necesidades de fabricación.
Si desea trabajar con una empresa que garantice servicios de corte por láser de alta calidad, el servicio de corte de chapa de WaKen es ideal para sus necesidades de fabricación. Somos una empresa con certificación ISO que ofrece servicios de fabricación de chapa metálica de clase mundial para una fabricación rápida y producción personalizada. No importa el plegado, estampado, soldadura, etc. de chapa metálica, podemos satisfacer todas sus necesidades de mecanizado.
Preguntas frecuentes
¿Pueden las cortadoras láser dañar mis materiales?
No. Mucha gente cree que las altas temperaturas durante el corte por láser pueden dañar los materiales. Sin embargo, las cortadoras láser son precisas y funcionan a velocidades increíbles, por lo que el rayo solo funde las partes que deseas cortar. Además, la alta velocidad significa que sus materiales no estarán expuestos a altas temperaturas por mucho tiempo.
¿Debo subcontratar o comprar mis piezas de chapa utilizando una máquina de corte por láser?
Las técnicas de corte por láser son esenciales para muchas operaciones de fabricación. Es un proceso extremadamente eficaz, adecuado para cortar la mayoría de materiales, especialmente chapa.
Si tiene un pequeño servicio de fabricación, lo mejor es subcontratar la operación de corte. En otras palabras, contrate un proveedor de servicios para sus necesidades de corte por láser. Esto le permite ahorrar costos que pueden invertirse en otros aspectos de la producción. Póngase en contacto con Waken para sus necesidades de corte por láser y fabricación de chapa metálica.
¿Qué procesos puedo elegir para mi proyecto además del corte por láser?
El corte por láser no es el único método de corte de alta precisión para la fabricación industrial. ¿Debería decidir no utilizar cortadoras láser para su fabricación o no está seguro de cómo cortar formas de su chapa? A continuación se presentan excelentes alternativas para elegir según sus necesidades de fabricación.
- EDM – Mecanizado por descarga eléctrica
- Corte por chorro de agua
- fresado CNC
- Puñetazo
