Mecanizado por rayo láser:definición, principio de funcionamiento y aplicación

Mecanizado por rayo láser es un proceso de mecanizado no convencional en el que el metal de la pieza se elimina mediante energía térmica. Este proceso es ampliamente utilizado en la industria, especialmente para materiales quebradizos con baja conductividad. Aprendamos más sobre el mecanizado por rayo láser en este artículo con el principio de funcionamiento y las aplicaciones.

Pero antes de que aprendamos más sobre el mecanizado por rayo láser, debemos aprender sobre el láser y los tipos de láser.

¿Qué es el láser?

La forma completa de láser es amplificación de luz por emisión estimulada de radiación . Un láser es un dispositivo que emite luz mediante un proceso de amplificación óptica basado en la emisión estimulada de radiación electromagnética . La diferencia clave entre una fuente de luz normal y un láser es la coherencia, la direccionalidad, la monocromaticidad y la alta intensidad.

La luz normal tiene diferentes longitudes de onda e intensidades. Es por eso que los fotones emitidos por una fuente de luz ordinaria se distribuyen en una gran cantidad de superficie, por lo que es incoherente.

A diferencia de la luz normal, las ondas de luz del láser tienen la misma longitud de onda e intensidad. Por eso, la luz emitida por el láser se llama luz monocromática.

La luz emitida por el láser puede ser muy estrecha y puede enfocarse en un área muy pequeña con alta intensidad. Es decir, se concentra más energía en un área pequeña, lo que hace que la pieza de trabajo se caliente y derrita la superficie.

El láser se utiliza en diversas operaciones de mecanizado, unidades de disco óptico, impresoras fotográficas, lectores de códigos de barras, faros de automóviles, etc.

Tipos de láser

Hay tres tipos de láser basados ​​en los medios que se utilizan para la producción de láser.

• Láseres de gas
• Láseres de estado sólido
• Láseres líquidos

Laser Beam Machining utiliza un láser de estado sólido llamado Rubi Crystal para la generación de rayos láser.

¿Qué es el mecanizado por rayo láser?

El mecanizado por rayo láser es un proceso de mecanizado en el que la luz láser de alta intensidad se enfoca en un área pequeña de una pieza de trabajo, lo que hace que esa área se derrita debido al calor extremo y luego se vaporice para eliminar el material. El mecanizado por rayo láser utiliza energía térmica para eliminar material de la pieza de trabajo.

El mecanizado por rayo láser se puede utilizar en piezas de trabajo metálicas y no metálicas. Se utiliza especialmente para materiales de muy alta fragilidad donde no se puede utilizar el mecanizado tradicional. Además, cuando necesita crear formas diminutas o cortes en una pieza de trabajo que el mecanizado tradicional no puede hacer, el mecanizado por rayo láser llega al rescate.

Principio de funcionamiento del mecanizado por rayo láser

El rayo láser emite luz monocromática para enfocarse en un área muy pequeña de la pieza de trabajo. Debido a la menor superficie y la alta intensidad del láser, se generó un calor extremo. Ese calor hace que el metal se derrita y, en última instancia, el metal fundido se vaporiza. Ese es el principio básico de funcionamiento de un proceso de mecanizado por rayo láser. Ahora aprendamos el principio de funcionamiento en detalle.

Como puede ver en la imagen, hay un medio láser de cristal de rubí cilíndrico con dos medios reflectantes planos colocados en una bobina de lámparas de destello de aproximadamente 1000W. La lámpara de destellos emite una luz blanca muy intensa que excita los cristales para crear un rayo láser que se enfoca en el área de la pieza de trabajo usando una lente.

El rayo láser producido tiene una densidad de potencia de aproximadamente 1000 kW/cm2. Debido a esta densidad de potencia extrema, se genera calor que funde el área de la pieza de trabajo.

Componentes clave de la máquina de rayo láser

Estos son algunos componentes clave de una máquina de rayos láser típica.

• Fuente de alimentación
• Lámpara de destello
• Condensador
• Medio láser
• Espejo reflectante
• Lente

Fuente de alimentación

Como sugiere el nombre, la fuente de alimentación suministra energía a la lámpara de destello para que emita luz para excitar el electrón desde el nivel inferior al nivel superior en el medio láser.

Lámpara de destello

La lámpara de destello se utiliza para suministrar luz blanca coherente de alta intensidad al tubo de descarga láser/material láser que finalmente excita el electrón

Condensador

Se utiliza un capacitor en el mecanizado del rayo láser para operar la lámpara de destellos en modo de pulso, ya que sabemos que el trabajo principal de un capacitor es almacenar carga y liberarla cuando sea necesario.

Medio láser / Tubo de descarga láser

En el mecanizado por rayo láser, se utilizan cristales de rubí. Cuando el tubo de flash emite luz, emite fotones de luz que contienen energía y el cristal de rubí absorbe este fotón de luz.

Espejo reflectante

Hay dos tipos de espejos reflectantes que se utilizan en el mecanizado por rayo láser. Uno es 100% reflectante y el otro es parcialmente reflectante. El rayo láser se emite a través del espejo parcialmente reflectante.

Lente

Se utiliza una lente para enfocar el rayo láser en el área especificada de la pieza de trabajo.

Ventajas del mecanizado por rayo láser

• Muy útil para mecanizar materiales frágiles
• Se puede utilizar para metales y no metales
• Sin contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo
• No requiere trabajo mecánico
• No se modifica ninguna propiedad mecánica durante el proceso
• Puede crear características en áreas donde otras herramientas de mecanizado no pueden llegar
• Capaz de producir características muy precisas

Desventajas del mecanizado por rayo láser

• El costo de configuración inicial es alto
• Se requiere un técnico capacitado
• Baja tasa de producción
• La vida útil de la lámpara de flash es corta
• Se requiere mucha energía
• La baja tasa de eliminación de material
• Costo de mantenimiento muy alto

Aplicación de mecanizado por rayo láser

• El mecanizado por rayo láser se utiliza en casi todos los sectores para producir piezas precisas y complejas que son críticas para la funcionalidad del producto.
• Se utiliza en la ciencia médica para la depilación y la cirugía estética
• Muy popular en una operación de macromecanizado en masa
• Se utiliza para mecanizar agujeros pequeños donde las máquinas herramienta tradicionales no pueden llegar
• Soldadura complicada de materiales no conductores y refractarios.

Conclusión

Eso es todo lo que tenemos en este artículo. Espero que tenga una buena idea sobre el mecanizado por rayo láser. Entiendo que este artículo proporciona solo los conceptos básicos del mecanizado por rayo láser. Pero aún así, si tiene preguntas o consultas, escríbalas en la sección de comentarios y estaré encantado de responder.

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Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Qué es el mecanizado por rayo láser?

El mecanizado por rayo láser es un proceso de mecanizado no convencional en el que un rayo láser se enfoca en un área determinada de una pieza de trabajo para fundir y vaporizar para eliminar el material

¿Qué significa LASER?

Amplificación de la luz mediante la simulación de la emisión de radiación