¿Pueden cortar metal las cortadoras láser?

I. Introducción

En la moderna industria manufacturera diversificada y sofisticada, la tecnología de corte por láser desempeña un papel indispensable en diversas industrias debido a sus ventajas distintivas y su amplia adaptabilidad.

Ya sea para la fabricación de estructuras complicadas en la industria aeroespacial, el corte creativo de gráficos en la industria de la decoración publicitaria, el procesamiento de precisión de piezas de repuesto en la fabricación de automóviles o incluso la fabricación de micropiezas para la industria electrónica, máquinas de corte por láser puede lograr una utilización eficaz y una creación artística de materiales con gran precisión, alta velocidad y diseño flexible.

Sin embargo, hay un problema central de las máquinas de corte por láser que despierta la atención de la gente a pesar de su amplia aplicación: ¿pueden las máquinas de corte por láser cortar metal? La respuesta es sí; esta característica es el factor clave para destacar en muchas industrias.

La tecnología de corte por láser no sólo puede trabajar con una gran variedad de materiales metálicos, como acero inoxidable, acero al carbono, aluminio y cobre, sino que también puede evitar la tensión mecánica en la pieza de trabajo manteniendo una precisión de corte extremadamente alta gracias a las características de fabricación sin contacto, lo que mejora enormemente la calidad y la vida útil.

Al mismo tiempo, la tecnología de corte por láser desempeña un papel cada vez más importante en la industria de procesamiento de metales debido a su rápida velocidad, su pequeña área de influencia térmica y sus características de corte liso y plano.

Nuestro pasaje profundizará en cómo la tecnología de corte por láser corta distintos tipos de metales con gran eficacia y precisión, las ventajas de esta tecnología y sus tendencias futuras en la fabricación de metales.

II. Entender la tecnología de corte por láser

Definición y breve historia del corte por láser

La técnica de corte por láser es una técnica que utiliza un rayo láser de alta densidad energética para irradiar localmente el material, haciendo que la zona irradiada se funda, vaporice o alcance rápidamente el punto de ignición, consiguiendo una tecnología de corte precisa.

Esta tecnología se remonta a finales de los años 60 y se utilizó inicialmente en el campo de la investigación científica.

Con el desarrollo de la tecnología láser y la disminución de los costes, el corte por láser se utiliza gradualmente en la producción industrial, y se aplica ampliamente en la fabricación de chapa metálica, fabricación de automóviles, aeroespacial, maquinaria de precisión, y otras industrias.

Tipos de láser utilizados en el corte de metales

Existen tres tipos principales de láser en el corte de metales:

Láseres de CO₂: El láser de CO₂ es el equipo de corte por láser más común y más utilizado del mercado. Utiliza una mezcla de gas CO₂ como sustancia de trabajo y genera rayos láser constantes y pulsados. Se caracteriza por su alta potencia, buena calidad del rayo láser, y rápida velocidad de corte, que es adecuado para la mayoría de los metales y materiales no metálicos de corte.

Láseres de fibra ópticaLos láseres de fibra óptica se han desarrollado rápidamente y se han generalizado en los últimos años gracias a su estructura compacta, su alta eficiencia y su bajo coste de mantenimiento. Su principio de funcionamiento consiste en utilizar fibra dopada con elementos de tierras raras como medio de ganancia, y la longitud de onda láser generada es mucho más corta, lo que resulta más adecuado para el corte de materiales metálicos. El efecto de corte es particularmente bueno en materiales metálicos altamente reflectantes como el acero inoxidable, el acero al carbono y el aluminio.

Láseres sólidos YAG: Los láseres sólidos YAG son apreciados en áreas específicas por su gran estabilidad y durabilidad. Adopta el cristal como medio láser y genera láseres que pueden producir longitudes de onda cercanas al infrarrojo, adecuadas para el corte de chapas finas y materiales no metálicos. Aunque su potencia es inferior a la del láser de CO₂ y el láser de fibra, sigue destacando en algunas aplicaciones de corte de metales refinadas y de alta precisión.

III. Mecánica del corte por láser de metales

En primer lugar, es primordial comprender el principio básico de funcionamiento del corte por láser. El componente principal de una máquina de corte por láser es un generador láser, que puede producir un haz monocromático altamente concentrado, es decir, láser.

Este láser presenta una densidad de potencia extremadamente alta y puede enfocarse mediante el sistema óptico en un punto extremadamente fino con un diámetro de sólo decenas a cientos de micras, lo que hace que la energía por unidad de superficie esté muy concentrada.

Cuando un rayo láser de alta intensidad incide sobre una superficie metálica, se generan dos tipos de efectos físicos principales: absorción y reflexión.

En cuanto al láser de longitud de onda específica, el material metálico absorberá partes de la potencia del láser, y estas partes de energía se transformarán rápidamente en energía térmica, haciendo que la temperatura de un área local de metal aumente bruscamente en un corto período de tiempo, alcanzando el punto de fusión o incluso el punto de ebullición.

Al mismo tiempo, la energía láser restante no absorbida puede reflejarse o dispersarse.

Una vez que las partes del material metálico se encuentran en estado fundido o vaporizado, el cabezal de corte láser se moverá a una velocidad preestablecida y guiará el haz láser a lo largo de una trayectoria diseñada, realizando así el corte preciso hacia el material metálico.

Como la energía del rayo láser está muy concentrada y la velocidad de transferencia es rápida, la mayor parte del calor generado durante el proceso de corte se limita a una pequeña zona, lo que garantiza que el material circundante no se vea afectado por el calor y asegura la calidad y precisión del filo de corte.

Además, cuando se cortan chapas gruesas, se suele recurrir a la inyección de gas a alta presión (como oxígeno, nitrógeno, etc.).

Por un lado, estos gases pueden soplar la escoria producida durante el proceso de corte y mantener limpia la boca de corte.

Por otro lado, el O2 puede servir como acelerador de la combustión para acelerar las reacciones de oxidación del metal, aumentando aún más la velocidad y la eficacia del corte.

IV. Cortadoras láser y metales

Tipos de metales adecuados para el corte por láser

La tecnología de corte por láser puede utilizarse para cortar diversos tipos de materiales metálicos, como acero al carbono, acero al silicio, acero inoxidable, aleaciones de aluminio y aleaciones de titanio.

Estos materiales tienen diferentes requisitos para las máquinas de corte láser. Por ejemplo, la máquina de corte por láser de CO₂ puede cortar acero al carbono en 20 mm, acero inoxidable en 10 mm y aleación de aluminio en 8 mm.

Esto demuestra que es fundamental elegir las máquinas de corte por láser adecuadas para conseguir un corte de metales de alta calidad.

Factores que influyen en el corte de metales con láser

Espesor del metal: El grosor de la chapa metálica es el factor clave para determinar la eficacia y la calidad del corte por láser. El material metálico más fino es más fácil de penetrar y cortar rápidamente por láser, y el aumento del grosor puede necesitar una mayor potencia del láser y una velocidad de corte más lenta para garantizar la calidad de los cortes.

Necesidades de potencia del láserDiferentes materiales metálicos y espesores tienen diferentes requisitos para la potencia del láser. Una mayor potencia láser puede fundir rápidamente la pieza y eliminar eficazmente el material fundido con gas auxiliar. La elección de la potencia láser adecuada no sólo está relacionada con la eficacia del corte, sino que también afecta directamente a los costes de mecanizado y a la calidad de la pieza.

El papel del láser en el corte de metales

El láser de CO₂ es adecuado para cortar materiales no metálicos y metálicos dentro de un cierto rango debido a sus características de longitud de onda larga. Y la máquina de corte por láser de CO₂ muestra una buena adaptabilidad para acero al carbono y acero inoxidable de chapa media y gruesa.

Sin embargo, con el avance de la tecnología láser de fibra, especialmente para la optimización de aplicaciones de corte de metal, las ventajas de las máquinas de corte por láser de fibra son cada vez más prominentes.

Dado que el haz de luz larga de onda corta generado por los láseres de fibra es más fácil de absorber por el metal, puede presentar una mayor eficacia de conversión electroóptica, un menor coste de funcionamiento y unas propiedades de corte más estables al cortar metales como acero inoxidable, acero al carbono y aleaciones de aluminio.

Además, los láseres de fibra presentan estructuras herméticas y un mantenimiento sencillo, lo que los convierte en los equipos dominantes en el ámbito moderno del corte de metales.

En definitiva, para elegir qué tipo de máquina de corte por láser, tipos de metal y grosor se deben considerar, se realizará una evaluación exhaustiva en función de las necesidades reales de producción, los beneficios económicos y las futuras tendencias de desarrollo tecnológico.

Limitaciones de grosor: ¿Qué grosor pueden alcanzar las cortadoras láser?

Máquina de corte por láser CO₂:

En cuanto al acero dulce, las máquinas de corte por láser de CO₂ de nivel industrial pueden manejar chapas más gruesas que van de 0,5 mm a 25 mm, y los equipos de alta potencia pueden llegar hasta los 30 mm.

En cuanto al acero inoxidable y el aluminio, debido a la diferente eficacia de absorción de la energía láser, el grosor que se puede cortar es menor que el del acero dulce con la misma potencia, aproximadamente de 0,5 mm a 20 mm.

Máquina de corte por láser de fibra:

Las máquinas de corte por láser de fibra presentan ventajas destacadas en el corte de chapas finas, como acero inoxidable, acero al carbono y aleaciones de aluminio, debido a su mayor eficacia de conversión electroóptica y a la calidad más concentrada del haz.

En cuanto a las chapas finas (como 0,5 mm a 40 mm), la máquina de corte por láser de fibra presenta excelentes efectos de corte y precisión.

Con la mejora de la potencia, las piezas de las máquinas de corte por láser de fibra de gama alta pueden cortar chapas metálicas de hasta 80 mm a 100 mm.

Sin embargo, en la aplicación real, el grosor de corte específico está relacionado con muchos factores, como la velocidad de procesamiento, los requisitos de precisión, la calidad de corte y la economía.

Además, en el caso de materiales metálicos muy gruesos, a menudo se requieren procesos multipaso o compuestos para el corte.

V. Ventajas del uso de cortadoras láser para metales

Precisión y exactitud

Las principales ventajas de la tecnología de corte por láser residen en su extraordinaria exactitud y precisión. Los rayos láser pueden enfocarse en puntos diminutos y moverse con precisión a lo largo de una trayectoria preestablecida, logrando un corte fino a nivel de micras.

Esta alta precisión garantiza la consistencia del tamaño de las piezas y un estricto control de las tolerancias, especialmente adecuado para producir componentes precisos y patrones complicados.

Además, gracias al procesamiento sin contacto del corte por láser, se evitan las deformaciones y tensiones provocadas por el corte mecánico tradicional, lo que mejora aún más la calidad de la pieza.

Velocidad de procesamiento

En comparación con los métodos tradicionales de corte de metales (como la estampación, el corte por plasma o el corte por chorro de agua), la velocidad del corte por láser está mejorando aparentemente.

El corte por láser es constante y rápido, sin necesidad de sustituir herramientas ni ajustar equipos, lo que acorta enormemente el periodo del ciclo de producción.

Especialmente en la producción a gran escala y en las operaciones de línea de montaje, las máquinas de corte por láser pueden trabajar de forma estable y constante a gran velocidad, mejorando significativamente la eficiencia de la producción.

Diversidad y adaptabilidad de materiales y formas

Las máquinas de corte por láser presentan una buena gama de aplicación de materiales, que pueden cortar eficazmente diversos materiales metálicos, como acero dulce, acero inoxidable, aluminio, cobre e incluso aleaciones y metales especiales.

Al mismo tiempo, el corte por láser no se limita a la complejidad de los patrones, ya sea para el corte recto simple, o el contorno curvo complejo, incluso las piezas bidimensionales o tridimensionales, puede terminar fácilmente.

Esto da a los diseñadores más libertad y espacio creativo en el diseño de productos, fomentando que la fabricación pase a un nivel superior de desarrollo personalizado y a medida.

VI. Consideraciones al cortar metal con láser

Propiedades de los materiales: reflectividad y conductividad térmica

Reflectividad: Los diferentes tipos de metal tienen diferentes capacidades de absorción del rayo láser. Por ejemplo, los materiales metálicos de alta reflectividad, como el aluminio y el cobre, son irradiados por láser, y parte de la energía se reflejará en lugar de ser absorbida y convertida en calor, lo que puede afectar a la velocidad y al efecto de la fusión o del metal vaporizado. Por lo tanto, cuando se trata de este tipo de metal, se requerirá un láser con una tasa de potencia más alta o un gas auxiliar especial y un sistema óptico para reforzar la tasa de absorción del láser.

Conductividad térmica: el índice de conductividad térmica del metal determina la rapidez con que se transfiere el calor cuando se calienta. El calor de un metal de alta conductividad térmica como el aluminio se extenderá rápidamente a la zona circundante, reduciendo la densidad de energía del punto de enfoque del láser. Esto puede hacer necesario ajustar los parámetros del láser para mantener una acumulación de calor localizada suficiente para un corte eficaz.

Por el contrario, en el caso de los metales con baja conductividad térmica, como el acero inoxidable, es más fácil conseguir un corte de alta eficacia porque es menos probable que el calor se difunda.

La potencia del láser y la velocidad de corte influyen

Potencia del láser: La potencia del láser afecta directamente a la velocidad y profundidad de corte. Cuanto mayor sea la potencia, más rápido se fundirá la pieza y más suavemente se cortará. Sin embargo, una mayor potencia puede provocar que las piezas se fundan en exceso o se deformen. Por lo tanto, elegir la potencia láser adecuada es más importante.

Velocidad de corteVelocidad de corte: la velocidad de corte interactúa con la potencia del láser y determina mutuamente la calidad y los efectos finales del corte. Mejorar la velocidad de corte adecuadamente puede reducir la entrada de calor, y la zona afectada por el calor, adquiriendo así una mejor calidad del filo de corte. Sin embargo, ir demasiado rápido puede provocar cortes incompletos o que el material no penetre. Encontrar la mejor combinación entre la potencia y la velocidad de corte puede lograr un efecto de corte optimizado y garantizar la eficiencia de la productividad.

VII. Conclusión

Recordemos nuestro pasaje, ya sea para el corte preciso con diferentes tipos de metales (como acero dulce, acero inoxidable y aluminio), o para el control preciso del grosor, la reflectividad y la conductividad térmica del metal, la tecnología de corte por láser ha demostrado sus extraordinarias propiedades.

Mientras tanto, con el continuo avance de la potencia del láser, y el desarrollo de tecnología avanzada como el corte por láser de fibra, la capacidad para hacer frente a materiales metálicos más gruesos o difíciles de cortar se ha fortalecido continuamente.

Desde el simple corte bidimensional hasta la compleja conformación tridimensional, desde la producción de criterios a gran escala hasta el diseño personalizado a medida, la tecnología de corte por láser impulsará el avance de toda la fabricación de metal, reforzando aún más su papel en la eficiencia moderna y la tecnología precisa.

ADH Machine Tool, fabricante y exportador líder de máquinas de corte por láser, plegadoras y cizallas, le ofrecerá un sinfín de posibilidades. Bienvenido a visite nuestro sitio web oficial o póngase en contacto con nuestro vendedor.