¿Para qué se utilizan las máquinas de corte por láser? Encender la innovación

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Fecha de publicación: 23 de mayo de 2024

I.Introducción

Las máquinas de corte por láser se remontan a 1965, cuando el Western Electric Engineering Research Center utilizó una por primera vez para perforar agujeros en moldes de diamante. Más tarde, en 1967, el Reino Unido inventó un método de corte de metales por chorro de oxígeno asistido por láser. En la década de 1970, la tecnología de corte por láser ya se utilizaba ampliamente en el campo aeroespacial para cortar metal de titanio.

Como tecnología clave en la fabricación moderna, las máquinas de corte por láser desempeñan un papel vital en muchos sectores. Con sus ventajas de alta precisión, eficiencia y flexibilidad, ofrecen posibilidades sin precedentes para el procesamiento de materiales.

máquina de corte por láser

El artículo tratará sobre el conocimiento de las máquinas de corte por láser, incluyendo sus principios de funcionamiento, tipo, aplicación y tendencias de desarrollo futuro con el fin de proporcionar una guía completa para los lectores y usuarios.

En la fabricación moderna, las máquinas de corte por láser, con sus ventajas únicas, se han convertido en joyas deslumbrantes en el campo del mecanizado. No sólo pueden cortar con precisión diversos materiales, sino también satisfacer las necesidades de procesamiento de formas complejas, mejorando significativamente la eficiencia de la producción y la calidad del producto.

El artículo pivotará sobre los conocimientos básicos de las máquinas de corte por láser, incluyendo su principio de funcionamiento, tipos, aplicaciones en diversos sectores y tendencias futuras. Sobre la base de la discusión, los usuarios de cortadoras láser pueden obtener una comprensión más profunda de las máquinas de corte por láser.

II.Comprensión de la tecnología de corte por láser

1. ¿Qué es el corte por láser?

La máquina de corte por láser es un tipo de tecnología que utiliza una densidad de alta potencia para fundir, quemar o evaporar materiales con el fin de terminar el corte por láser. Las máquinas de corte por láser utilizan el sistema óptico y el sistema de control CNC para enfocar los rayos láser sobre la superficie del material, formando así bordes de corte de alta calidad.

La tecnología de corte por láser se aplicó por primera vez a la perforación de moldes con diamante en 1965 y, posteriormente, en 1967, el Reino Unido adoptó un método de corte de metales por chorro de oxígeno asistido por láser.

Los procedimientos de corte por láser pueden dividirse en 3 pasos:

Paso 1: Generar archivo de código G

Antes de realizar cualquier corte, es necesario generar un código G para el trabajo de corte. El código G es un conjunto de instrucciones legibles por máquina que indican a ésta la posición del cabezal de corte láser.

Paso 2: Generación del haz láser

fuente láser

Los rayos láser se generan mediante generadores láser, y los distintos láseres utilizan diferentes medios láser. Sin embargo, sus principios físicos son similares.

Paso 3: Procesos de corte

Los haces láser se enfocan en la zona de trabajo a través de lentes de alta calidad, formando un punto focal muy pequeño. En función del grosor del material, la anchura de los cortes puede ser de tan solo 0,1 mm.

Durante el corte, se rocían gases de asistencia, como oxígeno y nitrógeno, en las zonas de corte para ayudar a limpiar y soplar los materiales fundidos y mantener la limpieza del corte.

En general, la tecnología de corte por láser con bordes en la precisión, la eficiencia y la flexibilidad es ampliamente utilizado en la fabricación industrial, escuelas, pequeñas empresas, y la construcción, etc,

Disfrutemos de un breve vídeo para conocer el proceso de trabajo de las máquinas de corte por láser.

2.Tipos de máquinas de corte por láser

De acuerdo con las diferencias en los láseres, las máquinas de corte por láser se pueden dividir principalmente en tres tipos: Cortadoras láser de CO2, cortadoras láser de fibra y cortadoras láser YAG. Cada tipo tiene sus propios sectores de aplicación y características.

(1)Cortadoras láser de CO2

  • Las máquinas de corte por láser de CO2 utilizan gases de CO2 como medio láser, adecuado para materiales no metálicos, como madera, plástico y tela. También pueden cortar materiales metálicos finos.
  • Un láser de CO2 genera un haz de luz haciendo pasar una corriente eléctrica a través de un tubo lleno de gases de dióxido de carbono, nitrógeno y helio.
  • Con una longitud de onda de 10,6 micrómetros, las máquinas de corte por láser de CO2 son adecuadas para cortar y grabar materiales no metálicos.

(2)Cortadoras láser de fibra

máquina de corte por láser
  • La máquina de corte láser de fibra utiliza fibras ópticas dopadas con elementos de tierras raras como medio láser, poseyendo alta potencia y eficiencia y bajas demandas de mantenimiento.
  • Son adecuadas para el corte de materiales metálicos, especialmente para materiales metálicos reflectantes.
  • Con una longitud de onda de 1,064 microondas, las cortadoras láser de fibra pueden generar un punto focal de diámetros cortos, idóneos para el corte de alta precisión.

(3)Cortadores láser YAG

  • La cortadora láser YAG utiliza cristales de granate de itrio y aluminio (YAG) como medio láser, cumpliendo los requisitos de alta precisión y corte de alta calidad.
  • Con una longitud de onda de 1,06 micrómetros, se adaptan a los metales y a algunos materiales no metálicos.

(4)Comparación de pros y contras

Comparación de pros y contras de tres tipos de máquinas de corte por láser

Una tabla resume para los usuarios las principales ventajas e inconvenientes de cada tipo de cortadora láser, ayudándole a comprender sus escenarios aplicables y sus limitaciones.

Tipo de corte láserVentajasDesventajas
Cortadora láser de CO2- Puede cortar diversos materiales finos - Alta eficiencia energética - Coste relativamente bajo- No es adecuado para cortar materiales metálicos gruesos - Requiere mantenimiento periódico y sustitución del gas
Cortadora láser de fibra- Alta tasa de conversión fotoeléctrica - Bajo consumo de energía - Adecuado para el corte de materiales metálicos - Bajo coste de mantenimiento, larga vida útil- Precio elevado - No apto para cortar materiales no metálicos
Cortadora láser YAG- Buena calidad del haz - Rápida velocidad de corte - Adecuado para procesado de alta precisión- Bajo rendimiento de conversión fotoeléctrica - Alto coste de mantenimiento

A través de una comprensión global de las máquinas de corte por láser, podemos utilizar mejor la tecnología en diversos sectores para proporcionar apoyo al desarrollo de todos los sectores. A medida que se desarrolle la tecnología de corte por láser, seguirá promoviendo el desarrollo y la innovación de la fabricación.

III.Aplicaciones de las máquinas de corte por láser

La máquina de corte por láser, un tipo de máquinas avanzadas, utiliza rayos láser de alta densidad de potencia para cortar materiales y se aplica ampliamente en muchos sectores. En este artículo, se presentará en detalle su aplicación en la industria automotriz, aeroespacial, médica, electrónica, de la construcción y joyera.

tecnología de corte por láser

1.Industria del automóvil

(1)Corte de precisión de piezas de automóviles

La tecnología de corte por láser ha desempeñado un papel fundamental en la fabricación de automóviles. Permite cortar de forma precisa e intrincada componentes de vehículos, como piezas de carrocería, marcos de puertas de coches, maleteros y cubiertas de techo.

Las máquinas de corte por láser emiten rayos láser que irradian la superficie del material, fundiéndolo o evaporándolo para conseguir un corte de gran precisión. Esta tecnología no solo ha mejorado la precisión de los componentes de los vehículos, sino que también ha reducido los ciclos y costes de los productos.

Corte de precisión de piezas de automóviles

(2)Fabricación de sistemas de escape

Las máquinas de corte por láser son vitales en la fabricación de sistemas de escape para automóviles. Fabricados en acero inoxidable o aleación de aluminio, permiten cortar los materiales con gran eficacia y precisión para garantizar la calidad y el rendimiento de los sistemas de escape.

Además, la tecnología de corte por láser puede reducir el desperdicio de material, mejorando así la eficiencia del producto.

2.Industria aeroespacial

(1) Corte de componentes de aeronaves

La tecnología de corte por láser se aplica ampliamente en la industria aeroespacial para producir componentes de aviones. La máquina de corte por láser puede cortar las piezas del cuerpo del avión, las alas y otros componentes clave para asegurarse de que cumplen los estrictos requisitos de las normas de calidad y seguridad.

La adopción de este tipo de tecnología no sólo puede mejorar la eficiencia del producto, sino también reducir los residuos de material y los costes del producto.

(2)Fabricación de álabes de turbina

Fabricación de álabes de turbina

Los álabes de turbina, como componentes centrales de un motor de avión, plantean elevados requisitos de calidad y eficiencia de fabricación.

Las máquinas de corte por láser permiten cortar con gran precisión el intrincado dibujo de los álabes de turbina, garantizando su rendimiento y durabilidad a altas temperaturas y presiones.

Además, la tecnología de corte por láser puede reducir el ciclo del producto y los costes de producción de las palas de turbina.

3.Industria médica

(1)Producción de instrumental quirúrgico

La tecnología de corte por láser también se utiliza para producir instrumentos quirúrgicos. Puede cortar con precisión cuchillos quirúrgicos, pinzas y otros instrumentos quirúrgicos y garantizar su afilado y durabilidad.

Por eso, la tecnología de corte por láser ha mejorado la calidad de los instrumentos quirúrgicos y ha reducido los costes de producto y tiempo.

máquina de corte por láser

(2)Fabricación de implantes médicos

En la actualidad, las máquinas de corte por láser se aplican ampliamente en la fabricación de implantes médicos, como prótesis articulares e implantes dentales. Las máquinas de corte por láser pueden cortar materiales metálicos y plásticos con gran precisión para garantizar que los tamaños y formas de los implantes cumplan los requisitos del paciente.

Además, la tecnología de corte por láser también puede reducir los costes de tiempo de fabricación de los implantes.

4.Industria electrónica

(1) Corte de circuitos impresos

Corte de circuitos impresos

Cuando hablamos de máquinas de corte por láser, todos sabemos que pueden utilizarse para cortar placas de circuitos. Las placas de circuitos son los componentes más importantes de los productos electrónicos, y su precisión y calidad de fabricación determinan directamente el rendimiento y la vida útil de los productos electrónicos.

Las cortadoras láser permiten un corte muy preciso y eficaz de las placas de circuitos, lo que favorece la calidad y precisión de la fabricación.

(2) Corte de precisión de componentes electrónicos

Las máquinas de corte por láser también pueden cortar con precisión todo tipo de componentes electrónicos, como resistencias, condensadores y transistores, etc.

La tecnología no sólo puede mejorar la precisión y la calidad de los componentes, sino también llevar a cabo un procesamiento fino, como el punzonado y el rayado, lo que refuerza aún más la precisión y la calidad de la fabricación de componentes.

5.Industria de la construcción

(1)Fabricación de componentes estructurales

Componentes estructurales

Las máquinas de corte por láser se utilizan normalmente para fabricar componentes de estructuras. Pueden cortar con precisión materiales de acero, aluminio y otros materiales de construcción para garantizar que los tamaños y formas de los componentes de las estructuras cumplen los requisitos de diseño.

La tecnología no sólo ha mejorado la eficiencia de la construcción, sino que también ha minimizado los residuos de materiales y los costes de los productos.

(2)Corte de elementos arquitectónicos

Las máquinas de corte por láser también pueden utilizarse para cortar elementos arquitectónicos, como placas metálicas decorativas, vidrio y piedra. La tecnología de corte por láser puede cortar con precisión elementos arquitectónicos complejos para garantizar su estética y funcionalidad.

Además, la tecnología de corte por láser puede reducir el tiempo de fabricación y el coste de los elementos arquitectónicos.

6.Industria joyera

Industria joyera

(1)Corte de precisión de diseños de joyería

La máquina en la industria son ampliamente utilizados para el corte preciso de diseño de joyas. La tecnología de corte por láser puede cortar con precisión oro, plata, platino y otros metales preciosos para garantizar la exquisitez y complejidad.

Las máquinas de corte por láser pueden mejorar la exquisitez de las joyas al tiempo que reducen el desperdicio de material y los costes del producto.

(2)Grabado y marcado

Las máquinas de corte por láser también pueden utilizarse para grabar y marcar joyas. Las máquinas de corte por láser permiten cortar con precisión patrones y palabras intrincados para garantizar la singularidad y la estética del aspecto especial de las joyas.

Es más, la tecnología de corte por láser también puede reducir los costes de los productos de joyería y el tiempo.

En resumen, la tecnología de corte por láser posee prometedoras perspectivas y aristas de aplicación. No sólo pueden mejorar la eficiencia y la calidad de los productos, sino también reducir los costes de los productos y el tiempo, fomentando el desarrollo en todo tipo de sectores.

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IV.Ventajas del uso de máquinas de corte por láser

1.Alta precisión y exactitud

Las máquinas de corte por láser son famosas por su gran precisión y eficacia.

(1)Los diámetros de los haces láser pueden ajustarse a un rango extremadamente corto, normalmente dentro de 0,05 mm, lo que permite una precisión de corte extremadamente alta.

(2)Sus bordes en precisión hacen que rindan bien en proyectos de corte intrincados y precisos, como componentes electrónicos y componentes mecánicos precisos.

(3)Además, los procesos de corte por láser están libres de contacto físico, por lo que no se aplicarán prensas mecánicas a los materiales, evitando deformaciones y daños a los materiales como los métodos de corte tradicionales.

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Para mostrar las ventajas de las máquinas de corte por láser, se presenta una tabla en la que se compara la precisión de corte del corte por láser, el corte por chorro de agua, el corte por plasma y el corte por llama a un nivel de potencia de 3 kW para diferentes espesores de chapa.

Método de corteNivel de potenciaPlaca fina (<3 mm) PrecisiónPlaca mediana (3-10 mm) PrecisiónPlaca gruesa (>10 mm) Precisión
Corte por chorro de agua3kW±0,1 mm±0,5 mm±0,8 mm
Corte por láser3kW±0,05mm±0,08 mm±0,1 mm
Corte por plasma3kW±1,0 mmNo aplicableNo aplicable
Oxicorte3kW±1,0 mmNo aplicableNo aplicable

Basándonos en la tabla, podemos ver que con una potencia láser de 3kw, el corte por chorro de agua y el corte por láser poseen una precisión mucho mayor que la del corte por plasma y el oxicorte.

Generalmente, si las tareas de corte requieren una precisión de corte de alto nivel y bordes de corte lisos, el corte por láser es la mejor opción.

2.Velocidad y eficacia

máquina de corte por láser

Otra ventaja significativa de las máquinas de corte por láser es su alta velocidad y eficacia.

(1)En comparación con los métodos tradicionales de corte mecánico, la velocidad de corte por láser puede aumentar de 8 a 20 veces, al tiempo que se ahorran de 15% a 30% de materiales.

(2)Esta eficaz capacidad de corte confiere a las máquinas de corte por láser una clara ventaja en la producción a gran escala y la creación rápida de prototipos.

(3)Comparación de la velocidad de corte por láser para acero inoxidable

厚度 (mm)功率 (W)CO2 (m/min)光纤激光速度 (m/min)YAG (m/min)
120003.51412
220001.676
320001.04.23.6
620000.52.11.8
820000.31.41.2

(4)Tabla comparativa de velocidad de corte láser de acrílico

厚度 (mm)功率 (W)CO2 (m/min)光纤激光速度 (m/min)YAG (m/min)
1303.02.52.0
2601.51.21.0
3901.00.80.6
51500.60.50.4
103000.30.250.2

Basándonos en los dos gráficos, podemos ver que el corte por láser de fibra muestra grandes ventajas sobre el corte por láser de CO2 y YAG. Si buscamos alta precisión y eficiencia, las cortadoras láser de fibra son una mejor opción; si queremos cortar materiales no metálicos, las cortadoras láser de CO2 pueden ser una mejor selección.

Además, las estadísticas cambiarán si se tienen en cuenta la velocidad de corte y otros parámetros.

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3.Versatilidad en el corte de materiales

La versatilidad de las máquinas de corte por láser también se presenta en su capacidad para cortar diversos materiales, como metal, plástico, madera, papel y tela.

(1)Las máquinas de corte por láser de CO2 se utilizan normalmente para cortar materiales no metálicos, mientras que las máquinas de corte por láser de fibra se utilizan para cortar materiales metálicos.

(2)Las máquinas de corte por láser pueden manipular materiales reflectantes de diferentes grosores y hacer que estos materiales cumplan su función en aplicaciones industriales.

Así, la versatilidad para el corte de materiales también hace que la máquina desempeñe un papel vital en la fabricación.

Materiales aptos para el corte por láser:

corte por láser de madera
corte por láser de acrílico
corte por láser de metal
papel de corte láser

4.Rentabilidad

Aunque la inversión inicial para una máquina de corte por láser es relativamente alta, sus costes de funcionamiento a largo plazo son comparativamente bajos, lo que ofrece una rentabilidad significativa.

(1)La gran eficacia y precisión de las máquinas de corte por láser reduce los desperdicios de material y los costes de reprocesado.

(2) Bajos costes de mantenimiento, especialmente para las máquinas de corte por láser de fibra, su larga vida útil y su funcionamiento estable reducen la frecuencia de mantenimiento y los costes de sustitución de consumibles.

(3) La aplicación de sistemas de gestión inteligentes puede supervisar el estado de funcionamiento y el consumo de energía de los equipos en tiempo real, optimizar aún más los parámetros de funcionamiento de los equipos y reducir los costes de funcionamiento.

En resumen, a largo plazo, las máquinas de corte por láser presentan importantes beneficios económicos, ya sea en la eficiencia del producto o en los costes de funcionamiento.

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V.Conclusión

Las máquinas de corte por láser han revolucionado el panorama de la fabricación, ofreciendo una precisión, versatilidad y eficacia sin precedentes en el corte de una amplia gama de materiales.

Desde diseños intrincados hasta geometrías complejas, estas maravillas de la alta tecnología pueden con todo con notable precisión y rapidez, lo que las convierte en activos inestimables en todos los sectores.

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