El corte por láser es un proceso térmico con muchas aplicaciones en el mundo de la fabricación industrial. Las máquinas de corte por láser son capaces de grabar y cortar rápidamente chapas metálicas, incluso con las formas más complejas, ofreciendo acabados de alta calidad.
En este artículo de la Wiki, exploraremos el proceso de corte por láser, las técnicas y los gases auxiliares, incluidos el nitrógeno, el oxígeno y el aire comprimido, para ayudarle a comprender cómo funciona y sus ventajas.
¿Qué es el corte por láser?
El corte por láser es un proceso que utiliza un láser de alta potencia dirigido por el control numérico computarizado (CNC) a través de la óptica para cortar materiales. Este proceso se utiliza ampliamente en diversas industrias, incluyendo automoción, aeroespacial, electrónica y médica, para cortar materiales como metales, plásticos, cerámica, madera, tejidos y papel.
El corte por láser implica el uso de un haz de láser enfocado para fundir el material en un área localizada, con la ayuda de un chorro de gas coaxial y crear una pared. El propio haz de láser no se ve afectado por el gas, pero puede quemar, fundir o vaporizar materiales de forma eficaz, mientras que cualquier residuo resultante se puede expulsar, lo que garantiza un acabado de alta calidad.
El corte por láser también se puede utilizar para soldar y grabar. Las tres técnicas principales para el corte por láser son los láseres de CO2, neodimio (Nd) y neodimio itrio-aluminio-granate (Nd:YAG). El tipo de láser utilizado puede afectar al rendimiento del láser. Entre las ventajas del corte por láser se incluyen la precisión, la reducción de la contaminación y una mayor sujeción. Los láseres de fibra, en particular, son conocidos por sus excelentes capacidades de corte de precisión. Una de las ventajas clave de los láseres de fibra es su capacidad para ofrecer una calidad de haz uniforme en largas distancias, lo que permite un corte uniforme en diversos materiales y grosores. Esta consistencia contribuye a una calidad de filo superior y minimiza la necesidad de un procesamiento secundario.
¿Cómo funciona una máquina de corte por láser?
Las máquinas de corte por láser funcionan dirigiendo un haz láser de alta potencia a través de la óptica y hacia el material que se va a cortar. El haz láser se enfoca a través de una lente y se proyecta sobre el material, fundiéndolo o vaporizándolo en una zona localizada debido al rápido aumento de temperatura. A continuación, el material se elimina mediante un chorro de gas coaxial, que expulsa el material fundido y crea una ranura. El chorro de gas también ayuda a enfriar el material y a evitar que se deforme. La máquina de corte por láser se controla mediante un sistema de control numérico computarizado (CNC), que garantiza la precisión y exactitud del proceso de corte.
¿Qué son los gases auxiliares en el corte por láser?
Los gases auxiliares se utilizan en el corte con láser para mejorar la calidad y la eficiencia del proceso de corte. El gas auxiliar ayuda a expulsar el material fundido y evita que se vuelva a solidificar en la superficie del material. También ayuda a enfriar el material y a evitar que se deforme. Los gases auxiliares más utilizados en el corte por láser son el nitrógeno, el oxígeno y el aire comprimido.
1. Uso de nitrógeno en corte por láser
El nitrógeno es el gas auxiliar más utilizado en el corte por láser, gracias a sus propiedades inertes. Se utiliza para garantizar un rendimiento de alta calidad del láser, especialmente cuando se requiere un corte de alta calidad. El nitrógeno elimina el oxígeno del aire y, por tanto, evita que reaccione con el metal caliente, lo que da como resultado un corte perfecto y brillante, sin afectar al color del material (esto dependerá de la pureza del nitrógeno utilizado). El gas nitrógeno, al ser inerte, evita que el borde cortado se oxide al permitir que el láser funcione en un entorno sin oxígeno. El nitrógeno también es esencial para reducir los costes, aumentar la velocidad de corte, aumentar la productividad, mejorar el control y la eficiencia, el nitrógeno bajo demanda y una solución lista para usar.
2. Uso de oxígeno en corte por láser
El oxígeno se utiliza en el corte por láser para cortar materiales que son difíciles de cortar utilizando otros métodos. El oxígeno es un gas altamente reactivo y provoca una reacción exotérmica al multiplicar la potencia del haz láser, lo que permite cortar materiales más gruesos. El oxígeno reacciona con el material que se está cortando, creando una reacción química que ayuda a fundir y vaporizar el material. En función del material, el oxígeno también se utiliza para aumentar la velocidad de corte y reducir el coste del proceso de corte. Sin embargo, el oxígeno puede causar oxidación, lo que puede provocar la formación de una capa de carbono en el borde cortado, lo que puede dar lugar a un acabado deficiente del producto y problemas de adhesión para cualquier revestimiento o pintura aplicada a la superficie oxidada. Debido a la alta reactividad del oxígeno, no se pueden obtener cortes muy finos.
3. Uso de aire comprimido en corte por láser
El aire comprimido también se puede utilizar como gas auxiliar en el corte por láser y puede ser más rápido y rentable para el corte por láser. Sin embargo, no permite obtener piezas con cortes muy limpios porque el aire tiene un 21 % de oxígeno en su composición (normalmente, estas piezas necesitan desbarbarse antes del siguiente proceso, lo que requiere un poco de trabajo adicional). Estos cortes son válidos en piezas que posteriormente se van a pintar o soldar, en las que no importa el color del borde de corte.
¿Cuáles son las purezas habituales del gas auxiliar?
La pureza del gas auxiliar dependerá de los requisitos del cliente para el producto final, aunque debemos tener en cuenta que:
Si utilizamos aire atmosférico, la pureza del aire no se puede cambiar, tendremos un 78 % de nitrógeno y alrededor del 21 % de oxígeno.
Si usamos oxígeno, generalmente tendremos purezas por encima del 99,5 %.
Y si utilizamos nitrógeno, dependerá del material que se va a cortar, de si el material va a ser tratado posteriormente, de la importancia del color del borde de corte, etc.
Se debe tener en cuenta que, al disminuir la pureza del nitrógeno, reduciremos el coste de forma significativa.
¿Se puede generar un gas auxiliar, como el nitrógeno, en la planta?
Sí, es posible generar su propio gas auxiliar, como el nitrógeno, dentro de las instalaciones de la planta. Al integrar un sistema de generación de gas a alta presión en las instalaciones, las empresas pueden garantizar un suministro continuo de gas, disponible las 24 horas del día, los 24 días de la semana, los 7 días de la semana. Este enfoque no sólo reduce los gastos operativos, sino que también permite un control completo del consumo de gas. Además, al eliminar la necesidad de transporte en camión, las empresas pueden reducir significativamente las emisiones de CO 2, lo que contribuye a la sostenibilidad medioambiental.
Generadores de nitrógeno para corte por láser
Los generadores de nitrógeno son esenciales para optimizar las operaciones de corte por láser, ya que ofrecen una amplia gama de ventajas prácticas. Hay dos tipos de generadores de nitrógeno, de membrana y PSA (adsorción por cambio de presión), que permiten alcanzar niveles muy altos de pureza.
Las empresas que utilizan nitrógeno en el corte por láser pueden reducir significativamente los costes al generar su propio suministro de nitrógeno, lo que elimina la necesidad de compras externas. Esta producción interna también garantiza un mayor control de la pureza del nitrógeno, garantizando una calidad constante sin depender de proveedores externos.
Además, al producir nitrógeno in situ, las empresas contribuyen a la sostenibilidad medioambiental al reducir las emisiones derivadas del transporte y minimizar la dependencia de los métodos tradicionales de producción de nitrógeno. En general, el uso de generadores de nitrógeno es una opción pragmática para las empresas que buscan mejorar la eficiencia y la responsabilidad medioambiental en los procesos de corte por láser.
Compresores de alta presión y boosters para corte por láser
Las máquinas de corte por láser a menudo utilizan aire comprimido o gases para diversas funciones, incluida la alimentación del propio láser. Los compresores de alta presión y boosters proporcionan el aire comprimido necesario o los gases auxiliares, como el nitrógeno, para el proceso de corte por láser. Garantizan una fuente de alimentación constante y fiable para el láser, lo que contribuye a un corte estable y preciso. Los compresores de alta presión se utilizan para comprimir gases como el nitrógeno o el oxígeno para el corte asistido por láser. La presurización de los gases auxiliares mejora el proceso de corte por láser y facilita el suministro de gases a alta presión al cabezal de corte para un rendimiento óptimo.
Los sistemas de corte por láser suelen incorporar compresores de alta presión o boosters como parte de una solución integrada para una configuración eficiente y optimizada para aplicaciones de corte por láser. La integración de compresores de alta presión con sistemas de corte por láser proporciona una solución completa para sus necesidades industriales.
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