El corte por láser es un método muy eficaz para fabricación de metales. Utiliza rayos láser de alta potencia para cortar y dar forma fácilmente a los materiales más rígidos. Su eficacia lo ha convertido en una opción de fabricación superior a los métodos de corte tradicionales. Sin embargo, muchas personas aún no comprenden los fundamentos de este proceso y se preguntan: "¿Qué es el corte por láser?".
Comprender los fundamentos del corte por láser es esencial para sacar el máximo partido a este proceso. Si eres de los que no tienen conocimientos de corte por láser, ¡no te preocupes! En este artículo te lo explicaré todo sobre este proceso de corte por láser. Conocerás la historia, los componentes principales y el funcionamiento paso a paso del corte por láser. Así que, ¡empecemos!
¿Qué es el corte por láser?
Es un proceso avanzado que utiliza rayos láser de alta energía. Estos haces funden o vaporizan el punto objetivo. El sistema informatizado controla la dirección y la intensidad de estos haces para crear cortes y formas precisos. Este procedimiento de corte sin contacto no provoca ningún desperdicio de materiales.
Las máquinas de corte por láser vienen con fuentes láser. Esta fuente emite láseres de la energía necesaria, que son las piezas de trabajo. La historia de la tecnología láser se remonta a la década de 1960. Theodore Maiman trabajó por primera vez en la tecnología láser en 1960. En aquella época, los fabricantes recurrían a métodos de corte manuales.
En 1965, el Western Electric Engineering Research Center inventó la primera máquina de corte por láser. Era una máquina básica sin ninguna característica específica de precisión, pero supuso el primer paso hacia la innovación. El uso inicial de las máquinas láser fue crear agujeros en matrices de diamante. Recordemos que cortar material duro siempre fue un reto.
Sin embargo, los fabricantes podían cortar, dar forma y perforar agujeros en los materiales más rígidos con máquinas láser. En la década de 1980, también se desarrolló el CO₂, que atrajo aún más la atención. A principios de la década de 1990, se introdujo el sistema de control computarizado en la máquina de corte por láser.
Demostró ser un avance significativo en el aumento de la precisión de las máquinas de corte por láser. A partir de entonces, muchos fabricantes empezaron a utilizar estas máquinas láser basadas en CNC debido a su precisión y rápida velocidad. Hoy en día, estas máquinas son imprescindibles para las industrias de fabricación avanzada. Desde la automoción hasta la industria aeroespacial, su uso domina en todas partes.
Componentes de una máquina de corte por láser
Las máquinas de corte por láser parecen una sola unidad. Sin embargo, su trabajo es muy complejo y necesita la funcionalidad sistemática de varios componentes. Comprender los componentes y su función es clave, ya que controlan el funcionamiento de todo un conjunto. corte por láser máquina. En la sección siguiente, hablaré de cada uno de los componentes de la máquina de corte por láser:
- Fuente láser: Como su nombre indica, es una fuente que emite rayos láser de alta energía. Existen distintos tipos de fuentes láser en función del tipo de máquina.
- Mesa de trabajo: Es la plataforma donde se sujeta la pieza de trabajo. Generalmente, una mesa de trabajo sujeta la pieza de trabajo (material) y le permite moverse. Como resultado, aumenta el buen funcionamiento de las máquinas de corte por láser.
- Controlador CNC: Es la parte más esencial de una moderna máquina de corte por láser. El operador da a este controlador CNC instrucciones codificadas en G. Estos controladores CNC controlan entonces el funcionamiento de la máquina de acuerdo con las instrucciones dadas. El cabezal de corte de las máquinas de corte por láser se mueve hacia un controlador CNC.
- Lentes y espejos: El láser emitido por la fuente suele dispersarse. Las ópticas de enfoque, como el espejo y la lente, enfocan este rayo láser. Estas lentes o espejos concentran el rayo láser en el punto adecuado para un corte preciso.
- Cabezal de corte: Las lentes y los espejos antes mencionados se encuentran en el cabezal de corte. También consta de boquillas que emiten gases específicos, es decir, oxígeno o nitrógeno. Este cabezal se desplaza sobre el material y dirige el rayo láser al punto adecuado.
- Sistema de movimiento: Como ya se ha dicho, el cabezal de corte se desplaza por encima del material. El sistema de movimiento ayuda al movimiento del cabezal de corte. El sistema consta de motores, correas y raíles. Esto permite que el cabezal se mueva en los ejes X, Y y Z según las instrucciones del ordenador.
¿Cómo funciona el corte por láser? Proceso paso a paso
Todos los componentes mencionados anteriormente funcionan conjuntamente. Un pequeño defecto en cualquiera de ellos provocará el fallo de la máquina de corte por láser. En la sección siguiente, explicaré paso a paso cómo funciona el corte por láser. Así que, ¡empecemos!
1- Generación de instrucciones codificadas
El primer paso del operario es generar las instrucciones con código G. Este paso es crucial, y los pequeños errores pueden provocar imperfecciones al cortar o dar forma. Además, requiere un mayor nivel de experiencia.
Permítanme explicarles cómo se elaboran las instrucciones con código G. En primer lugar, se diseña la forma requerida. Se trata de un modelo digital de lo que necesitan los fabricantes. Generalmente, los fabricantes recurren a la ayuda de diseñadores expertos para realizar los diseños iniciales. Los diseñadores utilizan software CAD para crear modelos. Se trata de una forma que los fabricantes quieren que produzcan las máquinas de corte por láser.
Una vez que el modelo está listo, se introduce en el software CAM. El software CAM procesa el diseño que se le proporciona. Tras una interpretación adecuada, este software crea instrucciones informatizadas. Estas instrucciones se presentan en forma de códigos (instrucción codificada G). A continuación, el operario envía estas instrucciones codificadas a las máquinas de corte por láser.
Tal vez se pregunte cómo toman las máquinas estas instrucciones o archivos codificados en G. Como he comentado anteriormente, las máquinas láser vienen con una interfaz. El operador utiliza esta interfaz computarizada para transferir la instrucción codificada G a la máquina. Recuerde, los controladores CNC interpretan estas instrucciones y las siguen.
2- Generación del haz láser
El segundo paso es la generación de rayos láser. Como he dicho antes, las máquinas de corte por láser vienen con fuentes láser. Estas fuentes consisten en gases que crean rayos láser. Generalmente, estos gases incluyen dióxido de carbono, nitrógeno y helio. Dentro de la fuente, se libera energía eléctrica. Esta energía excita los átomos de esos gases.
Recuerde que cuando un átomo absorbe energía, pasa a un estado energético superior. Lo mismo ocurre en las máquinas láser. Los átomos de esos gases absorben energía eléctrica y pasan a un estado de mayor energía. Pero cuando estos electrones vuelven a una capa de energía inferior, liberan energía. La liberación de energía se produce en forma de luz, que conocemos como rayo láser.
3- Amplificación láser
El láser (energía luminosa) que obtenemos cuando un átomo pasa a un estado de energía inferior se dispersa. Esta energía dispersa es inútil y no puede ayudar en el proceso de corte. Por eso, las máquinas de corte por láser utilizan ópticas de enfoque especializadas. Las lentes y espejos concentran el rayo láser y no permiten que se disperse.
Gracias a estas lentes, el rayo láser se concentra y estrecha mucho. Gracias a su enfoque y concentración, puede alcanzar fácilmente objetivos o puntos muy pequeños. Recuerde que las máquinas vienen con resonadores láser, que amplifican la energía del rayo láser. El resonador láser consta de una serie de espejos que reflejan la luz.
Cuando el rayo láser (fotón) incide en los espejos, se mueve hacia delante y hacia atrás debido a la reflexión. Recuerde que estos espejos están en serie. Debido a la unión continua, la energía del fotón aumenta. Hay un espejo en la serie que es parcialmente reflectante. Cuando un fotón incide sobre él, este espejo le permite escapar con energía amplificada.
Estos fotones de escape son los haces láser que utilizan las máquinas. Estos haces se dirigen a la pieza de trabajo. Tienen mayor energía para cortar y dar forma a cualquier material de cualquier grosor. La interfaz de las máquinas de corte por láser permite a los operarios ajustar el nivel de amplificación de los haces láser.
4- Enfoque del haz a través del cabezal de corte
Como he dicho antes, el láser sale por el cabezal de corte. Este cabezal consta de espejos y lentes que amplifican el láser. Después de amplificar el rayo láser, éste sale por la boquilla del cabezal de corte. Este cabezal se acerca al material o pieza de trabajo. El láser sale e incide directamente sobre la superficie del material.
Debido a la mayor energía del haz, éste funde y evapora el material. Como resultado de la fusión, el material se corta suavemente. El material más fuerte y grueso requiere un mayor nivel de amplificación del haz láser, y viceversa. El movimiento del cabezal de corte es importante. Si este movimiento no es correcto, los fabricantes nunca conseguirán un corte de precisión.
Por lo tanto, las máquinas de corte por láser vienen con un controlador CNC. Este componente controla el movimiento del cabezal de corte según instrucciones informatizadas. Todos los fabricantes que utilizan cortadoras láser basadas en CNC cuentan con diseñadores internos que crean diseños CAD. Recuerde, un diseño incorrecto dará lugar a una instrucción de código G errónea, arruinando la precisión.
5- Papel del gas auxiliar en el corte por láser
Generalmente, el rayo láser funde el material y lo corta. Sin embargo, la parte fundida puede tener un aspecto feo y afectar al acabado de los cortes, ¿verdad? En estos casos, las modernas máquinas de corte por láser vienen con opciones de gas de asistencia como nitrógeno u oxígeno. Estos gases salen de la boquilla del cabezal de corte y limpian la pieza cortada. No permiten que el residuo fundido permanezca en el corte.
De este modo, el rayo láser puede seguir cortando la pieza sin problemas. Además, estos gases de asistencia eliminan las posibilidades de oxidación, que podría ser un gran problema para la calidad del corte. La boquilla del cabezal de corte tiene una pequeña abertura. Cuando sale un láser para cortar el material, se abre la segunda abertura. Como resultado, el asistente sale para limpiar la pieza cortada.
¿Qué materiales se pueden cortar con láser?
Las máquinas de corte por láser son muy versátiles en cuanto a compatibilidad. Pueden cortar y dar forma fácilmente a cualquier material de cualquier grosor. Sin embargo, la facilidad de corte de algunos materiales es mejor que la de otros. Sin embargo, no existe ningún material que no pueda cortarse con las modernas máquinas de corte por láser.
Recuerde que todos los metales pueden cortarse con máquinas de corte por láser. Sin embargo, el grosor del material afecta al funcionamiento de las máquinas láser. Por ejemplo, un material más grueso necesitará un rayo láser de alta energía, y viceversa. Curiosamente, las máquinas modernas vienen con funciones de ajuste. Los operarios pueden ajustar fácilmente la intensidad de los rayos láser.
Los fabricantes pueden cortar metales y no metales de cualquier grosor. Sin embargo, algunos materiales reflectantes plantean problemas a las máquinas de corte por láser. Reflejan el rayo láser (luz), desperdiciando parte de la energía del rayo láser. Sin embargo, estos materiales también pueden cortarse utilizando la técnica y los tipos de láser adecuados.
Lo más destacado: Algunos materiales emiten humos cuando se someten al corte por láser. Algunos ejemplos son el PVC y los plásticos clorados. Estos humos pueden ser tóxicos para el ser humano. Por eso recomiendo llevar equipo de seguridad, como guantes y mascarillas. La inhalación de estos humos puede provocar alergias y otros problemas de salud.
Conclusión
El proceso de corte por láser es complejo y confuso. Comprenderlo requiere un conocimiento básico de los componentes de la máquina. En este artículo he explicado los componentes y el funcionamiento de estas máquinas. Aunque seas un novato, entender cómo funcionan las máquinas láser ya no te resultará difícil.
Recuerde que existe una diferencia entre las máquinas de corte por láser antiguas y las modernas. Sin embargo, esas diferencias residen en sus características adicionales. Los tres funcionamientos esenciales de ambas máquinas son casi similares. Las máquinas antiguas sin controladores CNC son menos caras y requieren más esfuerzo humano. En cambio, las máquinas de corte por láser modernas ofrecen una precisión excepcional.