El corte por láser es un método de mecanizado sin contacto que ofrece un alto control de energía y densidad.
El rayo láser se enfoca para formar un punto de luz de alta densidad de energía y tiene muchas ventajas cuando se utiliza en el proceso de corte. El corte por láser utiliza principalmente cuatro métodos de corte diferentes para abordar diversas situaciones.
Corte por fusión
El corte por fusión con láser funde parcialmente la pieza de trabajo y expulsa el material fundido mediante un flujo de aire. Dado que la transferencia de material se produce sólo en estado líquido, el proceso se denomina corte por fusión por láser. El rayo láser va acompañado de un gas de corte inerte de alta pureza que hace que el material fundido salga de la ranura y el gas en sí no participa en el corte.
El corte por fusión con láser logra una velocidad de corte mayor que la gasificación porque la energía requerida para la gasificación suele ser mayor que la energía requerida para fundir el material. En el corte por fusión por láser, el rayo láser sólo se absorbe parcialmente. La velocidad máxima de corte aumenta con la potencia del láser y disminuye con el aumento del espesor de la placa y la temperatura de fusión del material.
Cuando la potencia del láser está por debajo de cierto nivel, el factor limitante es la presión del aire en la ranura y la conductividad térmica del material. El corte por fusión con láser puede crear una incisión no oxidante para el hierro, el acero y el titanio a medida que se funde, pero no puede lograr la densidad de potencia del láser necesaria para la gasificación. Para materiales de acero, esto está en el rango de 104 W/cm 2 a 105 W/cm 2 .
corte al vapor
En el proceso de gasificación por láser, la temperatura de la superficie del material aumenta hasta el punto de ebullición tan rápidamente que evita la fusión provocada por la conducción de calor. Parte del material se vaporiza, mientras que parte del material es expulsado por el flujo de gas auxiliar desde el fondo de la grieta. Este proceso requiere una potencia láser muy alta. Para evitar que el vapor del material se condense en la pared de la hendidura, el espesor del material no debe exceder el diámetro del rayo láser.
Este proceso solo es adecuado para aplicaciones donde es necesario evitar la eliminación de material fundido. Solo se usa en áreas pequeñas para aleaciones ferrosas y no se puede usar para materiales como la madera y ciertas cerámicas que no están en estado fundido y, por lo tanto, es menos probable que causen condensación en el material. Además, estos materiales generalmente requieren una incisión más gruesa.
En el corte por gasificación por láser, el enfoque ideal del haz depende del espesor del material y de la calidad del haz. La potencia del láser y el calor de gasificación sólo tienen un cierto efecto sobre la posición de enfoque ideal. En el caso de espesores de lámina inferiores a cierto número, la velocidad máxima de corte es inversamente proporcional a la temperatura de gasificación del material. La densidad de potencia del láser requerida es superior a 108 W/cm 2 y depende del material, la profundidad de corte y la posición de enfoque del haz.
Con determinados espesores de chapa, la velocidad máxima de corte está limitada por la velocidad del chorro de gas.
Corte controlado por fractura
El corte controlado por fractura mediante calentamiento por rayo láser es un método de corte controlable y de alta velocidad para materiales frágiles propensos a sufrir daños por calor.
El contenido principal de este proceso de corte consiste en calentar el rayo láser en una pequeña área del material frágil, provocando un gran gradiente térmico y graves deformaciones mecánicas en la región, lo que conduce al agrietamiento del material. Mientras se mantenga el gradiente de calentamiento equilibrado, el rayo láser puede guiar las grietas en cualquier dirección deseada.
Corte por fusión por oxidación (corte con llama por láser)
El corte por fusión generalmente utiliza un gas inerte. Si se utiliza oxígeno u otro gas reactivo, el material se ilumina bajo la irradiación del rayo láser y reacciona químicamente con el oxígeno, produciendo otra fuente de calor que calienta aún más el material. Este proceso se llama corte por fusión por oxidación.
Debido a este efecto, la velocidad de corte para el mismo espesor de acero estructural es más rápida que la del corte por fusión, pero las incisiones de corte pueden ser peores. Puede producir costuras de corte más anchas, rugosidad obvia, mayores zonas de impacto térmico y peor calidad de los bordes.
El corte por láser con llama no es adecuado para mecanizar modelos de precisión y bordes afilados, ya que existe el riesgo de quemar los bordes afilados. El láser de modo pulsado se puede utilizar para limitar el efecto del calor y la potencia del láser determina la velocidad de corte.
Para una determinada potencia del láser, los factores limitantes son el suministro de oxígeno y la conductividad térmica del material.
Conclusión
Estos son los cuatro métodos de corte por láser más utilizados y los usuarios pueden determinar el plano de corte en función de la potencia del equipo de corte, los requisitos de procesamiento y las características del material.
