Qué es la máquina de corte por láser CO₂: Una guía completa

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Fecha de publicación: 31 de enero de 2024

I. Introducción

La evolución de la tecnología de corte por láser de CO₂

En la industria manufacturera moderna, la tecnología de corte por láser es cada vez más indispensable. Se caracteriza por su alta precisión, rápida velocidad y gran flexibilidad, y se utiliza ampliamente en muchos ámbitos.

La máquina de corte por láser de CO₂ destaca entre muchas tecnologías de corte por su extraordinario rendimiento y amplio uso, convirtiéndose en una herramienta indispensable y fundamental en la tecnología de fabricación moderna.

El desarrollo de la tecnología de corte por láser de CO₂ se remonta a la década de 1960, diseñada principalmente para laboratorios. Con el avance de la tecnología, este método de corte es aceptado gradualmente por la industria.

En el siglo XXI, con el rápido desarrollo de la electrónica y los ordenadores, la precisión y la velocidad de las máquinas de corte por láser de CO₂ han mejorado notablemente.

Pueden cortar diversos materiales con mayor precisión, incluidos metales, no metales y materiales compuestos, satisfaciendo las necesidades de multiproducción.

Comprender la clave de la máquina de corte por láser CO₂ radica en un profundo reconocimiento de su principio de funcionamiento, características de su estructura y ámbitos de aplicación.

II. Fundamentos del corte por láser de CO₂.

Definición y concepto básico

El corte por láser de CO₂ es una tecnología de procesamiento avanzada que genera un rayo láser mediante una mezcla de gases de CO₂ en condiciones específicas y enfoca y controla su movimiento para lograr un corte preciso de los materiales.

Esta tecnología es famosa por su gran eficacia, alta precisión y adaptabilidad, y se utiliza ampliamente en la industria moderna.

Componentes básicos de una cortadora láser de CO₂

Generador láser: el componente central de la máquina. Utiliza la inspiración eléctrica para que las moléculas de gas CO₂ inspiradas emitan láseres constantes o pulsantes.

Sistema óptico: incluye componentes como reflectores y lentes, que se utilizan para transmitir, guiar y enfocar los rayos láser sobre la superficie que se va a cortar.

Máquina herramienta: soporta los materiales que se van a cortar y está equipado con un sistema de accionamiento preciso (como un servomotor) para garantizar que el cabezal láser se desplaza de acuerdo con la trayectoria prevista.

Sistema de control: Se utiliza para aceptar y diseñar documentos, convertir información gráfica en instrucciones de corte y, al mismo tiempo, supervisar y ajustar el estado de funcionamiento del equipo.

Sistema de refrigeraciónMantener la temperatura de trabajo del generador láser y otras piezas de alta temperatura, manteniendo estable el funcionamiento del equipo.

Dispositivo de evacuación de humos y eliminación de polvo: se utiliza para manejar el humo y los residuos durante la operación de corte, para proteger el entorno de trabajo.

Cómo funciona un láser de CO₂

El proceso paso a paso

El interior del generador láser está lleno de muchos gases mezclados como CO₂, helio y nitrógeno. Las moléculas de gas absorben energía y saltan a estados excitados bajo la acción del campo eléctrico de alto voltaje.

Las moléculas de gas de alta energía liberan el fotón cuando vuelve a su estado básico, formando un potente rayo láser.

El sistema óptico enfoca estos rayos láser en puntos extremadamente finos, haciendo que el haz de luz en el punto de enfoque tenga una densidad de energía extremadamente alta.

Cuando un rayo láser enfocado toca la superficie del material, la alta temperatura generada instantáneamente puede fundir o incluso vaporizar rápidamente los materiales, consiguiendo un corte preciso.

Materiales compatibles con el corte de CO₂

Metalcomo el acero, el aluminio y el cobre (requiere una configuración especial).

No metálico: como madera, plástico, vidrio, papel, tela.

Materiales compuestoscomo la fibra de carbono y la fibra de vidrio.

Comprender la precisión de los láseres de CO₂

La precisión del corte por láser de CO₂ viene determinada por la calidad del haz láser, el rendimiento del sistema de enfoque y la precisión de posición de la máquina herramienta.

Su alta precisión se basa en el rayo láser que puede enfocar puntos de luz muy pequeños, y el área afectada por el calor durante el proceso de corte es menor, con lo que se consigue una precisión de corte a nivel de micras y efectos de corte de bordes de alta calidad.

Tipos de láser de CO₂: Láseres de onda continua y de impulsos

Las máquinas de corte por láser de CO₂ pueden dividirse en dos tipos según las diferentes formas de emisión del láser:

Onda continua: emite continuamente láser con potencia estable, adecuado para ocasiones que requieren corte continuo de material de espesor masivo o producción continua de alta velocidad.

Láser pulsado: emiten láser en forma de un pulso de energía corto y de alta intensidad, especialmente adecuado para el corte para la fabricación fina y material delgado, y puede disminuir la entrada de energía, manteniendo la calidad de corte, la reducción de la región de influencia de calor.

III. Ventajas del corte por láser de CO₂

Precisión y exactitud

Una de las ventajas de la tecnología de corte por láser de CO₂ reside en una precisión y exactitud extremadamente altas.

El rayo láser puede enfocar el foco muy pequeño, haciendo que la anchura de corte sea muy estrecha y la región de influencia del calor pequeña, consiguiendo una precisión de corte a nivel de micras.

Esta característica de alta precisión no sólo garantiza la suavidad y la verticalidad del borde de corte, sino que también tiene un buen rendimiento en la fabricación de formas complejas y componentes finos, lo que puede satisfacer las estrictas necesidades de la industria aeroespacial, piezas de automoción y otros campos de fabricación de precisión.

Versatilidad de materiales y aplicaciones

La máquina de corte láser CO₂ puede aplicarse a múltiples materiales, incluyendo metales (como acero inoxidable, acero al carbono, aluminio, etc.) y materiales no metálicos (como madera, plástico, vidrio, cuero, tela).

Esta flexibilidad hace que la tecnología de corte por láser de CO₂ se utilice ampliamente en múltiples industrias, que van desde la fabricación mecánica y la industria de decoración publicitaria hasta la producción artesanal y otros campos.

Es más, el corte por láser de CO₂ puede manejarse fácilmente tanto para la producción en masa como para la producción a pequeña escala, ofreciendo abundantes soluciones para la fabricación moderna.

Eficacia y rapidez

En comparación con el método de corte tradicional, el corte por láser de CO₂ presenta una importante ventaja de velocidad. Los láseres de alta potencia pueden fundir o vaporizar materiales al instante, lo que mejora enormemente la eficacia del corte.

Al mismo tiempo, una máquina de corte láser CO₂ puede operar continuamente proyectos de trabajo de alta velocidad, y terminar las tareas de producción en masa de larga duración sin supervisión.

Además, su capacidad para cambiar rápidamente diferentes patrones de corte también reduce el tiempo de cambio de cuchillas y de ajuste del utillaje, lo que mejora aún más la eficacia general del trabajo.

El corte por láser de CO₂ presenta grandes ventajas en la mejora de la eficiencia, la reducción de la mano de obra y el ahorro de costes.

máquina de corte láser co2

IV. Limitaciones y consideraciones

Limitaciones materiales

El láser de CO₂ genera principalmente luz infrarroja, adecuada para la mayoría de materiales metálicos y no metálicos, como acero inoxidable, acero al carbono, aluminio, madera, cuero, plástico, etc.

En cuanto a algunos metales altamente reflectantes (como el cobre y el aluminio) o algunos materiales extremadamente delgados o gruesos, se enfrentarán a problemas como la baja eficiencia de absorción de energía, y la gran región de influencia del calor, afectando el efecto de corte y la vida útil del equipo.

Además, los materiales transparentes o translúcidos son inadecuados para el corte por láser de CO₂ porque el láser es difícil de penetrar.

Seguridad y manipulación

La seguridad y el correcto funcionamiento del corte por láser de CO₂ son la clave para que la producción funcione sin problemas. La potencia del láser es fuerte y se enfoca con precisión. Si no se protege adecuadamente, dañará el cuerpo humano, especialmente los ojos.

Por lo tanto, el operario debe llevar gafas de protección especializadas y asegurarse de que la zona de trabajo no tiene barrera física ni sistema de depuración de humos, para disminuir los peligros potenciales y la contaminación ambiental.

Al mismo tiempo, obedecer estrictamente los procedimientos de operación, mantener y revisar regularmente el equipo, y reforzar la formación en seguridad del operario, son medidas importantes para garantizar la seguridad de las operaciones de corte por láser.

Análisis de costes: Inversión frente a producción

La introducción de la tecnología de corte por láser de CO₂ supone una entrada de inversión inicial relativamente grande, que incluye la compra de equipos, la instalación de sistemas de apoyo, los gastos de consumibles y los costes diarios de funcionamiento y mantenimiento.

Sin embargo, esta tecnología puede aportar una mejora significativa de la eficacia de la producción, una optimización de la precisión de la producción y una disminución de la tasa de residuos, ventajas que pueden transformarse en beneficios económicos a largo plazo.

La empresa evalúa si adoptar el corte por láser de CO₂ o no, debe combinar factores como la capacidad de autoproducción, las características del producto y la posición en el mercado para proceder a un análisis detallado de coste-beneficio, asegurarse del ciclo de inversión, garantizar lograr una relación proporcional ideal entre la inversión y la producción, el máximo para utilizar esta tecnología avanzada para crear valor.

V. CO₂ Corte por láser en diversas industrias

máquina de corte láser co2

Aplicación en el sector aeroespacial

En el ámbito aeroespacial, que requiere alta tecnología y gran precisión, la tecnología de corte por láser de CO₂ desempeña un papel fundamental.

Su capacidad superior para proceder y lograr con precisión el diseño de formas complejas la convierte en la opción ideal para fabricar componentes de aviones y piezas estructurales de naves espaciales.

Por ejemplo, utilice el corte por láser de CO₂ para fabricar con precisión aleaciones de titanio, aleaciones de aluminio y otros materiales específicos de la aviación, generar piezas de fuselaje ligeras y de alta resistencia, revestimientos de alas, piezas de motores, etc.

Al mismo tiempo, el grado de automatización del proceso de corte por láser es alto, lo que puede mejorar eficazmente la eficiencia de la producción y disminuir los errores artificiales, garantizando la alta calidad y consistencia de los productos aeroespaciales.

Papel en la fabricación de automóviles

El corte por láser de CO₂ también desempeña un papel importante en la fabricación de automóviles, especialmente para la fabricación de carrocerías y el procesamiento de piezas.

Debido a la rápida velocidad de corte, alta precisión y pequeña región de influencia de calor, puede cortar placas de acero para automóviles, placas de acero inoxidable y otras placas de metal de manera eficiente, y se puede utilizar para generar diversos componentes estructurales tridimensionales complejos, tales como puertas de automóviles, techos, parachoques, etc.

Además, la avanzada tecnología de corte por láser es beneficiosa para reducir el desperdicio de material y optimizar los procedimientos del proceso, garantizando así la calidad del producto y reduciendo al mismo tiempo el coste de producción, lo que está en consonancia con la búsqueda de la producción ajustada y las necesidades de desarrollo sostenible de la industria automovilística.

Uso en arte y diseño

En el campo creativo del arte y el diseño, el CO₂ también rinde bien. El diseñador puede utilizar esta avanzada tecnología para transformar gráficos bidimensionales en exquisitas obras tridimensionales.

Ya se trate de esculturas de metal, artesanía en madera, productos de cuero o arte en vidrio, todo puede conseguirse mediante un corte por láser preciso y fino.

Ofrece a los diseñadores una libertad sin precedentes, lo que les permite conseguir patrones finos e intrincados y formas geométricas en diversos materiales, impulsando la creación artística hacia nuevas dimensiones.

Además, con las tendencias de miniaturización y personalización de los equipos de corte por láser, cada vez más artistas y diseñadores han empezado a introducir esta tecnología en sus talleres y la consideran una herramienta esencial para mejorar la calidad del trabajo y la innovación.

VI. Comparación del CO₂ con otras tecnologías láser

CO₂ tecnología de corte por láser

El componente central de la tecnología de corte por láser de CO₂ son los láseres de gas de CO₂, cuya longitud de onda de trabajo es de 10,6 micras.

Debido a su longitud de onda relativamente larga, este tipo de láser tiene una buena tasa de absorción hacia materiales no metálicos.

Puede manipular bien madera, plástico, acrílico, textiles y muchos otros materiales orgánicos.

El corte por láser de CO₂ puede ofrecer un borde de corte de alta calidad, la incisión es pequeña y suave, especialmente adecuado para ocasiones aplicables que requieren fabricación fina y soldadura directa.

Sin embargo, tiene una menor eficiencia de conversión eléctrica y un mayor coste de mantenimiento en comparación con el láser sólido.

Tiene un buen rendimiento, pero no es tan eficaz como el láser de fibra al cortar las chapas metálicas más gruesas, especialmente acero y acero inoxidable de grosor fino a medio.

Tecnología de corte por láser de fibra

máquina de corte por láser de fibra

Corte por láser de fibra adopta un láser de fibra de estado sólido, la longitud de onda es de 1,06 micras, que es más fácil para los materiales metálicos de absorber, mostrando una eficiencia extremadamente alta y la velocidad en el corte de chapas metálicas.

El láser de fibra presenta estructuras compactas, y una alta tasa de transformación de energía, que puede ser de hasta 30%, muy superior a los 10% del láser de CO₂, lo que le hace pesar mucho en coste de operación y consumo.

Sin embargo, cuando se enfrenta a tareas de corte de metales no metálicos o de corte de metales gruesos, la capacidad de penetración del láser de fibra no es mejor que la del láser de CO₂.

Tecnología de corte por láser YAG

La máquina de corte por láser YAG (granate de aluminio de itrio dopado con neodimio) es también un tipo de láser sólido, que tiene una potencia pico relativamente alta, adecuada para el micromecanizado y el corte de materiales duros.

Sin embargo, el láser YAG no es tan eficaz como el láser de fibra debido a su potencia media relativamente pequeña en operaciones de corte continuo. Especialmente para aplicaciones industriales de gran volumen, su cuota de mercado está siendo sustituida gradualmente por las máquinas de corte por láser de fibra.

En pocas palabras, a la hora de elegir la tecnología de corte por láser, deben tenerse en cuenta muchos factores, como los escenarios de aplicación práctica, los tipos de material a cortar, el grosor, la precisión y el coste de operación.

La máquina de corte por láser de CO₂ pesa mucho en la fabricación de materiales no metálicos, y el corte por láser de fibra es más adecuado para los requisitos de chapa fina metálica de escala masiva, alta velocidad y alta precisión.

Con el desarrollo y el avance de la tecnología, se han optimizado y mejorado diversas tecnologías láser, ofreciendo más variedad de soluciones a los clientes.

VII. Conclusión

En nuestro pasaje, nos adentramos a hablar sobre el principio básico, la aplicación y la importancia de la máquina de corte láser de CO₂ en la fabricación moderna.

Podemos ver que la máquina de corte láser CO₂ no sólo se caracteriza por su alta eficiencia, alta precisión y fuerte adaptabilidad, sino que también es la primera opción en muchas industrias cuando se manipulan diversos materiales debido a su excelente rendimiento.

La elección de la máquina de corte por láser de CO₂ adecuada debe tener en cuenta muchos factores. Bienvenido a consulte la máquina herramienta ADHque puede ofrecerle apoyo profesional.

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