¿Qué es el mecanizado por rayo láser? - Tipos y funcionamiento

¿Qué es el mecanizado por rayo láser?

El mecanizado por rayo láser (LBM) es una forma de mecanizado que utiliza calor dirigido desde un rayo láser. Este proceso utiliza energía térmica para eliminar material de superficies metálicas o no metálicas. La alta frecuencia de la luz monocromática caerá sobre la superficie y luego tendrá lugar el calentamiento, la fusión y la vaporización del material debido al impacto de los fotones.

El mecanizado por rayo láser es más adecuado para materiales frágiles con baja conductividad, pero se puede usar en la mayoría de los materiales.

El mecanizado por rayo láser se puede realizar en vidrio sin derretir la superficie. Con el vidrio fotosensible, el láser altera la estructura química del vidrio, lo que permite que se grabe selectivamente. El vidrio también se conoce como vidrio fotomecanizable.

La ventaja del vidrio fotomecanizable es que puede producir paredes verticales precisas y el vidrio nativo es adecuado para muchas aplicaciones biológicas, como sustratos para análisis genéticos.

Definición de mecanizado por rayo láser

Un mecanizado por rayo láser es un método de mecanizado no convencional en el que la operación se realiza mediante luz láser. La luz láser tiene golpes de temperatura máxima en la pieza de trabajo; debido a la alta temperatura, la pieza de trabajo se derrite. El proceso utilizó energía térmica para eliminar material de una superficie metálica.

Tipos de láser

Hay muchos tipos diferentes de láseres, incluidos los láseres de gas, de estado sólido y excimer.

Algunos de los gases más utilizados consisten en; Láser de He-Ne, Ar y dióxido de carbono.

Láseres de estado sólido están diseñados dopando un elemento raro en varios materiales anfitriones. A diferencia de los láseres de gas, los láseres de estado sólido se bombean ópticamente mediante lámparas de destello o lámparas de arco. El rubí es uno de los materiales anfitriones más utilizados en este tipo de láser.

Un láser de rubí es un tipo de láser de estado sólido cuyo medio láser es un cristal de rubí sintético. La varilla de rubí sintético se bombea ópticamente mediante un tubo de destellos de xenón antes de utilizarse como medio láser activo.

YAG es una abreviatura de granate de itrio y aluminio, que son cristales que se utilizan para láseres de estado sólido, mientras que Nd:YAG se refiere a cristales de granate de itrio y aluminio dopados con neodimio que se utilizan en los láseres de estado sólido como mediador del láser.

Los láseres YAG emiten una longitud de onda de ondas de luz con alta energía. Nd:el vidrio es un medio de ganancia dopado con neodimio hecho de materiales de silicato o fosfato que se utilizan en un láser de fibra.

Partes de mecanizado de haz laser

1. Fuente de alimentación

Se requiere un alto voltaje para el láser. La potencia se suministra al sistema para que salga el electrón. Cuando se suministra energía, el electrón entra en un estado excitado, lo que significa que está listo para trabajar.

2. Lámparas de destello

Las lámparas de destello se utilizan para proporcionar luz blanca y coherente durante un período muy breve.

3. Condensador

En general, conocemos el trabajo del capacitor, se usa para almacenar y liberar la carga. Aquí se usa durante el proceso de flasheo.

4. Espejo reflectante

Aquí se utiliza un espejo reflectante para reflejar la luz directamente sobre la pieza de trabajo. Es de dos tipos Interior y exterior.

5. Lente

Los lentes se proporcionan aquí para fines de visión. Muestra la imagen en un tamaño más grande para que sea más fácil realizar una operación en la marca de la pieza dada.

6. pieza de trabajo

La pieza de trabajo es como el objeto en el que se va a realizar la operación. Por ejemplo, si el cuerpo necesitaba alguna operación con láser, entonces somos la pieza de trabajo para esta máquina, al igual que la fabricación de los objetos que deben perforarse o perforarse, la máquina láser realizó la operación.

Principio de funcionamiento del mecanizado por rayo láser

En este proceso, el rayo láser se denomina luz monocromática, que se enfoca en la pieza de trabajo que se va a mecanizar mediante una lente para proporcionar una densidad de energía extremadamente alta para fundir y vaporizar cualquier material.

El cristal láser (rubí) tiene la forma de un cilindro, como se muestra en la figura o diagrama anterior, con extremos reflectantes planos que se colocan en una bobina de lámpara de destellos de aproximadamente 1000 W.

El Flash se simula con la luz blanca de alta intensidad de Xenon. El cristal se excita y emite el rayo láser que se enfoca en la pieza de trabajo usando la lente.

El haz producido es extremadamente estrecho y puede enfocarse en un área precisa con una densidad de potencia de 1000 kW/cm2. Lo que produce mucho calor y la porción del metal se funde y vaporiza.

Aplicaciones del mecanizado por rayo láser

Los láseres se pueden utilizar para soldar, revestir, marcar, tratar superficies, taladrar y cortar, entre otros procesos de fabricación. Se utiliza en las industrias automotriz, de construcción naval, aeroespacial, siderúrgica, electrónica y médica para el mecanizado de precisión de piezas complejas.

La soldadura láser tiene la ventaja de que puede soldar a velocidades de hasta 100 mm/s, así como la capacidad de soldar metales diferentes. El revestimiento láser se utiliza para recubrir piezas baratas o débiles con material más duro para mejorar la calidad de la superficie. La perforación y el corte con láser son ventajosos porque hay poco o ningún desgaste en la herramienta de corte ya que no hay contacto que cause daños.

El fresado con láser es un proceso tridimensional que requiere dos láseres, pero reduce drásticamente los costes de mecanizado de las piezas. Los láseres se pueden utilizar para cambiar las propiedades de la superficie de una pieza de trabajo.

La aplicación del mecanizado por rayo láser varía según la industria. En la fabricación ligera, la máquina se utiliza para grabar y taladrar otros metales. En la industria electrónica, el mecanizado por rayo láser se utiliza para pelar y pelar circuitos. En la industria médica, se utiliza para cirugía estética y depilación.

Ventajas del mecanizado por rayo láser

• Dado que los rayos de un rayo láser son monocromáticos y paralelos (es decir, cero etendue), puede enfocarse en un diámetro pequeño y puede producir hasta 100 MW de potencia por milímetro cuadrado de área.
• El mecanizado por rayo láser tiene la capacidad de grabar o cortar casi todos los materiales, donde los métodos de corte tradicionales pueden fallar.
• Hay varios tipos de láseres, y cada uno tiene diferentes usos.
• El costo de mantenimiento de los láseres es moderadamente bajo debido a la baja tasa de desgaste, ya que no hay contacto físico entre la herramienta y la pieza de trabajo.
• El mecanizado proporcionado por los rayos láser es de alta precisión y la mayoría de estos procesos no requieren acabados adicionales.
• Los rayos láser se pueden combinar con gases para ayudar a que el proceso de corte sea más eficiente, ayudar a minimizar la oxidación de las superficies y/o mantener la superficie de la pieza de trabajo libre de material derretido o vaporizado.

Desventajas del mecanizado por rayo láser

• El costo inicial de adquirir un rayo láser es moderadamente alto. Hay muchos accesorios que ayudan en el proceso de mecanizado, y dado que la mayoría de estos accesorios son tan importantes como el propio rayo láser, el costo inicial del mecanizado aumenta aún más.
• Manipular y mantener el mecanizado requiere personas altamente capacitadas. Operar el rayo láser es relativamente técnico y es posible que se requieran los servicios de un experto.
• Los rayos láser no están diseñados para producir procesos de metal en masa.
• El mecanizado por rayo láser consume mucha energía.
• Los cortes profundos son difíciles con piezas de trabajo con puntos de fusión altos y, por lo general, provocan una conicidad.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el mecanizado por rayo láser?

El mecanizado por rayo láser (LBM) es una forma de mecanizado que utiliza calor dirigido desde un rayo láser. Este proceso utiliza energía térmica para eliminar material de superficies metálicas o no metálicas.

¿Cuál es la ventaja del mecanizado por rayo láser?

Las principales ventajas del mecanizado por rayo láser son la facilidad de automatización para patrones de corte complejos, la ausencia de desgaste y rotura de herramientas, la capacidad de cortar en ángulos poco profundos y velocidades de corte rápidas. Como es un proceso sin contacto, la transferencia de energía entre el láser y el material se produce a través de la irradiación.

¿Qué láser se utiliza en el mecanizado por rayo láser?

Tipos de láseres utilizados para el mecanizado de rayos láser:los láseres de gas como los láseres de CO2 y excimer, junto con los láseres de estado sólido como los láseres Nd:YAG y YAG y los láseres de femtosegundo, son algunos de los láseres más populares.

¿Cuál es el principio del mecanizado por rayo láser?

Se centra en la pieza de trabajo para mecanizar este rayo láser producido. Cuando el rayo láser golpea las superficies del W/P, la energía térmica del rayo láser se transfiere a las superficies del W/P. Se calienta, se derrite, se evapora y eventualmente convierte el material en una pieza de trabajo.

¿Cuáles son las características del rayo láser?

En el Capítulo 1 se afirmó que las propiedades más características de los rayos láser son (i) monocromaticidad, (ii) coherencia (espacial y temporal), (iii) direccionalidad, (iv) brillo.

¿Qué material láser se utiliza en el proceso LBM?

Hay una serie de tipos de láser desarrollados en la categoría de estado sólido en los que Nd:YAG se utiliza principalmente para aplicaciones LBM. Los láseres de estado sólido como Nd:YAG, rubí y Nd-vidrio son muy utilizados para mecanizar materiales metálicos. Los láseres Nd:YAG también se pueden utilizar para materiales cerámicos.

¿Qué es la fabricación por láser?

La fabricación basada en láser se aplica actualmente en muchas industrias diferentes para procesar diferentes tipos de materiales, desde cerámica hasta polímeros y hasta metales. Los avances en la tecnología láser han permitido el procesamiento láser de prácticamente cualquier material con una precisión y eficiencia sin precedentes.

¿El mecanizado por rayo láser requiere vacío durante toda la operación?

Explicación:el mecanizado por rayo láser es más versátil y se puede utilizar tanto para metal como para no metal. No requiere un ambiente de vacío. Explicación:En el proceso de mecanizado por rayo láser, la zona afectada por el calor tiene un área más pequeña en comparación con otros procesos de mecanizado no convencionales.

¿Cuáles son los tipos de láseres?

Según su medio de ganancia, los láseres se clasifican en cinco tipos principales:

• Láseres de gas.
• Láseres de estado sólido.
• Láseres de fibra.
• Láseres líquidos (láseres de colorante)
• Láseres semiconductores (diodos láser)

¿Cuáles son las principales propiedades y aplicaciones de los rayos láser?

Un láser es un dispositivo que proyecta un haz de luz angosto altamente concentrado que se amplifica usando radiación estimulada. Los láseres tienen tres propiedades:coherencia, colimación y propiedades monocromáticas. Estas tres propiedades de los láseres producen un pequeño punto focal de intenso poder.

¿Qué materiales se pueden mecanizar con un rayo láser?

El mecanizado por rayo láser es independiente de la naturaleza eléctricamente conductora de la pieza de trabajo. Puede mecanizar una amplia gama de materiales, desde plásticos hasta diamantes. El mecanizado por rayo láser proporciona una amplia gama de técnicas de procesamiento de materiales que van desde taladrado, corte, ranurado, trazado, marcado, limpieza y torneado, etc.

¿Por qué el mecanizado por rayo láser no se puede usar para orificios más grandes?

La radiación láser que excede una determinada densidad de potencia produce la fusión y vaporización del material y la expulsión de partículas sólidas. Con el aumento del diámetro y la profundidad del orificio, las partículas sólidas expulsadas se derriten y se depositan en las paredes y el fondo de los orificios, por lo que no son adecuados para la perforación profunda.

¿Cómo es el costo operativo de las máquinas utilizadas en el mecanizado por rayo láser?

El mecanizado es muy rápido y los tiempos de configuración son económicos en el mecanizado por rayo láser.

¿Cómo es el costo operativo de las máquinas utilizadas en el mecanizado por rayo láser?

El costo operativo de las máquinas en LBM es bajo, pero el costo del equipo en sí es alto.

¿Qué hace la tecnología láser?

Los dispositivos láser usan luz para almacenar, transferir o imprimir imágenes y texto; también se utilizan en una amplia gama de otras aplicaciones, incluidas la cirugía y el armamento. La radiación coherente del láser le confiere una fuerza especial.

¿Qué es la inversión de población en el mecanizado por rayo láser?

• Para la acción del láser, la población de átomos en el. se debe aumentar el estado de mayor energía. El proceso de aumentar la población de mayor nivel de energía, es decir, hacer que N2> N1 se denomina inversión de población.
• El método para lograr la inversión de población es. llamado bombeo.

¿Cuáles son las aplicaciones del mecanizado láser?

Aplicaciones. Los láseres se pueden utilizar para soldar, revestir, marcar, tratar superficies, taladrar y cortar, entre otros procesos de fabricación. Se utiliza en las industrias automotriz, de construcción naval, aeroespacial, siderúrgica, electrónica y médica para el mecanizado de precisión de piezas complejas.

¿Se utiliza el haz de electrones en el mecanizado con haz láser?

Se utiliza un haz de alta intensidad de electrones enfocados para suministrar calor para la eliminación de material. Se utiliza un haz de láser de alta intensidad (fotones coherentes) para suministrar calor para la eliminación de material.

¿Quién inventó el rayo láser?

Theodore Maiman de Hughes Research Laboratories, con el primer láser en funcionamiento. Theodore Maiman desarrolló el primer láser funcional en Hughes Research Lab en 1960, y su artículo que describe el funcionamiento del primer láser se publicó en Nature tres meses después.

¿Qué es un láser de Clase 3?

Los láseres de clase 3 son láseres de potencia media o sistemas láser que requieren medidas de control para evitar la visualización del haz directo. Las medidas de control enfatizan la prevención de la exposición del ojo al haz primario o especularmente reflejado.

¿Es LBM una limitación?

LBM es aplicable solo para secciones delgadas y donde se elimina una pequeña cantidad de material. El control del tamaño del agujero es difícil. Los agujeros taladrados pueden tener una ligera formación cónica, por lo que no son adecuados para agujeros grandes.

¿Cuándo se inventó el rayo láser?

Diciembre de 1958:Invención del Láser. De vez en cuando, se produce un avance científico que tiene un impacto revolucionario en la vida diaria. Un ejemplo de esto es la invención del láser, que significa amplificación de luz por emisión estimulada de radiación.

¿Pueden los láseres cortar metal?

Los láseres pueden cortar muchos materiales y, por lo general, se utilizan en unos pocos tipos de metal seleccionados, en particular, acero al carbono, acero dulce, acero inoxidable, aleaciones de acero y aluminio.