La elección del método de corte depende de la situación específica. Además del corte por láser, existen otros métodos como el corte con agua, el corte por plasma y el corte con alambre. ¿Cuándo se utilizan?
Según un ingeniero de corte:
- Actualmente, los principales láseres de fibra y los láseres de dióxido de carbono están siendo eliminados gradualmente debido a su alto consumo de energía, pero todavía existe mercado para ellos en el campo no metálico.
- El precio de los equipos de fibra óptica ha bajado significativamente en la gama de media y baja potencia, sobre todo desde que comenzaron a fabricarse en China.
- Además de los métodos de corte por láser, existe una demanda relativamente grande de corte por plasma y alambre. El corte con alambre se utiliza principalmente en la industria de troqueles, mientras que el corte por plasma se utiliza con mayor frecuencia para láminas gruesas o requisitos de baja precisión. El corte con agua ya no es común en la industria metalúrgica, pero se utiliza ampliamente en el sector no metálico.
- En el futuro, se espera que el corte por láser domine el mercado del corte de chapa. También se espera que el corte por láser ocupe una parte importante del mercado de corte no metálico.
Analizaremos estas diversas técnicas de corte con más detalle.
Definición de corte por láser, corte por chorro de agua, corte por plasma y corte por alambre
Corte con laser
El corte por láser es un proceso en el que un rayo láser enfocado de alta densidad de potencia se dirige a la pieza de trabajo, lo que hace que el material se derrita, se vaporice, se apague o se encienda. Luego, el material fundido se elimina mediante una corriente de aire de alta velocidad que es coaxial con el haz de luz, lo que produce el corte de la pieza.
Actualmente, los láseres pulsados de CO 2 y los láseres de fibra son los tipos de láser más utilizados para corte. El corte por láser se considera uno de los métodos de corte térmico.
Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua, también conocido como cuchilla de agua, es una máquina cortadora que utiliza un flujo de agua a alta presión para cortar materiales. Bajo control por computadora, tiene la capacidad de esculpir la pieza como se desee con un impacto mínimo en la calidad del material.
El corte con agua se divide en dos métodos: corte sin arena y corte con arena.
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Corte por plasma
El corte por arco de plasma es un proceso que utiliza el calor generado por un arco de plasma de alta temperatura para fundir y vaporizar el metal en el filo de la pieza de trabajo. Luego se utiliza el impulso del plasma de alta velocidad para eliminar el metal fundido y formar un corte.
corte de alambre
El mecanizado por descarga eléctrica de cables (WEDM), también conocido como mecanizado por descarga eléctrica con corte de cables, es un tipo de procesamiento eléctrico. Se puede dividir en corte de alambre rápido, corte de alambre medio y corte de alambre lento. El corte rápido de alambre WEDM tiene una velocidad de desplazamiento del alambre de 6 a 12 m/s, y el alambre se mueve hacia adelante y hacia atrás a alta velocidad con una precisión de corte relativamente baja.
El corte de alambre WEDM medio es una técnica más nueva que ofrece funciones de corte multifrecuencia basadas en un corte rápido de alambre WEDM. El corte lento de alambre WEDM tiene una velocidad de desplazamiento del alambre de 0,2 m/s. El alambre del electrodo se mueve a baja velocidad y de forma unidireccional, lo que da como resultado una precisión de corte muy alta.
En las siguientes secciones haremos una comparación detallada de estos métodos de corte.
Varias comparaciones de corte por láser, corte por chorro de agua, corte por plasma y corte por alambre.
Comparación de aplicaciones
Las máquinas de corte por láser tienen una amplia gama de aplicaciones y pueden cortar materiales tanto metálicos como no metálicos. Por ejemplo, los materiales no metálicos como telas y cuero se pueden cortar con una cortadora láser de CO2. Cuando se trata de corte de metales, se prefiere una máquina de corte por láser de fibra debido a su capacidad para producir una deformación mínima de la placa.
El corte con agua se considera un método de corte en frío y no produce deformación en caliente. Produce una superficie de corte de alta calidad y elimina la necesidad de mecanizado secundario. Además, es fácil de reprocesar si es necesario. El corte con agua puede cortar cualquier material de manera eficiente, con una velocidad de corte rápida y un tamaño de procesamiento flexible.
Las máquinas de corte por plasma son capaces de cortar acero inoxidable, aluminio, cobre, hierro fundido, acero al carbono y otros materiales metálicos. Sin embargo, el corte por plasma tiene un efecto térmico notable y una baja precisión, lo que dificulta el reprocesamiento de la superficie cortada.
El corte de alambre solo se puede utilizar para cortar materiales conductores y requiere refrigerante de corte durante el proceso. Como resultado, con este método no se pueden cortar materiales no conductores, como papel y cuero, o materiales sensibles a la contaminación del agua o del refrigerante.
Comparación de espesor de corte
El uso del corte por láser para acero al carbono en la industria suele limitarse a espesores inferiores a 20 mm, con una capacidad de corte generalmente inferior a 40 mm.
Para cortar acero inoxidable, el límite típico es inferior a 16 mm y la capacidad de corte es generalmente inferior a 25 mm. A medida que aumenta el espesor de la pieza, la velocidad de corte disminuye significativamente.
El corte por chorro de agua tiene la capacidad de cortar materiales con espesores que van desde 0,8 mm hasta 100 mm y, en algunos casos, incluso materiales más gruesos.
El rango de espesor de corte para cortadoras de plasma es de 0 mm a 120 mm. Las cortadoras de plasma que pueden cortar metal con un espesor de 20 mm se consideran las de mejor desempeño en términos de costo.
El corte de alambre suele tener un rango de espesor de 40 mm a 60 mm, con la capacidad de alcanzar hasta 600 mm para los cortes más gruesos.
Comparación de velocidades de corte
Si se corta una placa de acero dulce de 2 mm de espesor con una potencia láser de 1200 W, la velocidad de corte puede alcanzar los 600 cm/min. Para un tablero de resina de polipropileno de 5 mm de espesor, la velocidad de corte puede alcanzar los 1200 cm/min. Esto resalta la ventaja de velocidad del corte por láser para la producción en masa.
La eficiencia del corte por hilo EDM es generalmente de 20 mm2 a 60 mm2 por minuto, con un máximo de 300 mm2 por minuto. En comparación, el corte por láser es más rápido y más adecuado para la producción en masa.
La velocidad de corte con agua es relativamente lenta, lo que la hace menos adecuada para la producción en masa.
El corte por plasma tiene una velocidad de corte lenta y una precisión relativamente baja, lo que lo hace más adecuado para cortar láminas gruesas. Sin embargo, la cara final tendrá una pendiente.
Para el procesamiento de metales, el corte con alambre ofrece mayor precisión pero tiene una velocidad de corte lenta. En algunos casos, pueden ser necesarios otros métodos, como taladrar y roscar, pero tienen capacidades de corte limitadas.
Comparación de precisión de corte
La incisión de corte con láser es estrecha, con lados paralelos y perpendiculares a la superficie. La precisión del tamaño de la pieza cortada puede alcanzar ±0,2 mm.
El corte por plasma tiene una precisión de menos de 1 mm.
El corte con agua no produce deformación térmica y tiene una precisión de ± 0,1 mm. Si se utiliza una máquina de corte por agua dinámica, la precisión del corte se puede mejorar hasta 0,02 mm y se eliminará la inclinación del corte.
El corte de alambre generalmente tiene una precisión de ±0,01 mm a ±0,02 mm, con una precisión máxima de ±0,004 mm.
Comparación del ancho de la ranura de corte
El corte por láser es más preciso que el corte por plasma, con pequeños espacios de aproximadamente 0,5 mm.
Las ranuras de corte del corte por plasma son más grandes que las del corte por láser, normalmente de 1 a 2 mm.
El corte con agua produce espacios aproximadamente un 10% más grandes que el diámetro del tubo de corte, normalmente de 0,8 mm a 1,2 mm. A medida que aumenta el diámetro del tubo cortador de arena, también aumenta el tamaño de la incisión.
El corte de alambre tiene el ancho de ranura más pequeño, normalmente entre 0,1 mm y 0,2 mm.
Comparación de la calidad de la superficie de corte
La rugosidad superficial de precisión del corte por láser no es tan buena como la del corte con agua, y esto se vuelve más pronunciado a medida que aumenta el espesor del material.
El corte con agua no cambia la textura del material alrededor de la junta cortada. Esto se debe a que el corte por láser es un método de corte térmico que cambia la textura alrededor del área de corte.
Comparación de los costos de los insumos de producción.
(1) Las cortadoras láser varían de precio según el uso previsto. Una opción más barata, como una cortadora láser de CO2, puede costar alrededor de 4.000 dólares, mientras que una opción más cara, como una cortadora láser de fibra de 1.000 W, puede costar más de 50.000 dólares. El corte por láser no tiene consumibles, pero tiene los mayores costos de inversión en equipos y mantenimiento de todos los métodos de corte.
(2) Las cortadoras de plasma son mucho más baratas que las cortadoras láser y los precios varían según factores como la potencia y la marca de la máquina de corte por plasma. El corte por plasma tiene un alto coste de uso, ya que puede cortar cualquier material que conduzca electricidad.
(3) Los equipos de corte por chorro de agua ocupan el segundo lugar en costo después del corte por láser, con un alto consumo de energía y costos de mantenimiento. Tiene una velocidad de corte más lenta en comparación con el corte por plasma. Además, todos los abrasivos utilizados son desechables y pueden contribuir a la contaminación ambiental.
(4) El corte de cables suele costar varios miles de dólares. Sin embargo, cuenta con consumibles como alambre de molibdeno, refrigerante de corte, etc. Hay dos cables de uso común: uno es el alambre de molibdeno, que es costoso pero se puede reutilizar muchas veces y se usa para equipos de movimiento rápido de cables; el otro es alambre de cobre, que se utiliza para equipos de movimiento lento, pero que sólo se puede utilizar una vez. Además, las máquinas WEDM rápidas son de 5 a 6 veces más baratas que las máquinas WEDM lentas.
