Descripción general del corte por láser de chapa:proceso, pros y contras, y aplicaciones

Las operaciones de corte son aspectos esenciales de la fabricación de piezas en el sector manufacturero. Una de las principales técnicas para la fabricación de metal es el corte por láser de chapa. Es adecuado para cortar piezas de metales, aleaciones y no metales.

El corte por láser de láminas de metal es un proceso de corte térmico que involucra rayos de luz (láseres) en la pieza de trabajo para derretir o vaporizar materiales hasta obtener la forma deseada. Esta técnica es una de las más efectivas para el corte de chapa.

Este artículo le brinda información esencial sobre el corte por láser de láminas de metal antes de utilizarlo. Vayamos directamente al grano.

¿Qué es el corte por láser de chapa metálica?

Los procesos de fabricación sustractivos son críticos para la modificación de materiales para la fabricación de piezas. El corte por láser de láminas de metal es uno de los métodos estándar para cortar y quitar componentes de una pieza de trabajo. La técnica consiste en cortar piezas de material mediante rayos láser.

La técnica de corte por láser funciona con tecnología de control numérico por computadora (CNC), lo que explica su impecable precisión. Antes de la operación de corte CNC o láser, el operador debe tener códigos de entrada o programas que detallan diseños o patrones en la computadora.

El proceso de corte por láser de chapa metálica

El corte de metal con láser implica el uso de rayos láser para fundir metales y aleaciones, lo que provoca cortes suaves y afilados. El proceso de corte por láser consta de dos operaciones que trabajan en sincronía.

El primero implica que el material absorba el rayo láser enfocado, la energía que provoca el corte. El segundo involucra la boquilla de corte, concéntrica a los láseres, proporcionando el gas de proceso requerido para el corte. El gas protege el cabezal de procesamiento de vapores y salpicaduras y ayuda a eliminar los excesos del corte.

Básicamente, existen tres métodos para cortar láminas de metal con láser.

1. Corte por fusión con rayo láser

El proceso de corte por fusión con rayo láser utiliza un gas inerte, principalmente nitrógeno. El gas de proceso de baja reacción vaporiza continuamente el espacio de corte del material. A medida que se elimina el material fundido, el gas inerte evita la oxidación en el borde de corte sin interferir con el proceso.

Este método de corte por láser es adecuado para cortar láminas delgadas y planas de aleaciones de aluminio y acero inoxidable que requieren un gran atractivo estético y menos operaciones de acabado.

2. Corte por sublimación con rayo láser

Como sugiere el nombre, el corte por sublimación con rayo láser evapora el material. En lugar de derretir el material como en otros procesos de corte por láser, se cambia inmediatamente de sólido a gas:sublimación.

Al igual que el corte por fusión, el corte por sublimación con rayo láser utiliza gases inertes para expulsar el vapor del material de la ranura. Por lo tanto, no hay oxidantes en el borde de corte. A menudo se usa para cortar materiales orgánicos como madera, cuero, textiles, etc.

3. Corte por llama con rayo láser

El corte por llama con rayo láser utiliza un gas combustible:oxígeno para expulsar el material fundido. El láser calienta la pieza de trabajo creando una combustión espontánea después de fundir el material. El gas oxígeno proporciona más energía para el proceso de corte a través de la oxidación, una reacción exotérmica.

El corte por llama es ideal para cortar acero dulce y materiales fusibles como la cerámica. Este proceso de corte puede causar quemaduras en la superficie de corte ya que el gas es un oxidante. La optimización adecuada de los parámetros del proceso ayudará a prevenir la formación de rebabas.

Tipos de Láseres para Corte de Chapa

Los fabricantes suelen utilizar tres tipos diferentes de láser para cortar materiales. Cada tipo de láser tiene características distintivas y es el más adecuado para cortar materiales específicos. A continuación se muestra una descripción general de los tres tipos de láseres para corte.

1. Láseres de fibra

Las máquinas de corte por láser de fibra utilizan fibra de vidrio para cortar. Generan una potencia muy alta para cortes de gran precisión. Este láser pertenece a una familia de láseres de estado sólido a partir de un “láser semilla” mejorado con fibras de vidrio especiales.

Estos láseres son adecuados para cortar casi todos los materiales, desde metales hasta aleaciones, no metales como madera, vidrio y plásticos. Además de cortar, son ideales para otras operaciones como recocido y grabado.

Además, son los láseres más duraderos, con una vida útil extendida de más de 25 000 horas y que requieren menos mantenimiento.

2. CO₂ Láseres

CO₂ Los láseres producen rayos láser haciendo pasar una corriente eléctrica a través de un tubo lleno de una mezcla de gases inertes, principalmente nitrógeno y helio. Son las formas de láser más comunes porque son eficientes y rentables y cortan varios tipos de materiales a alta velocidad.

Sin embargo, producen menos potencia de corte en comparación con los láseres de fibra. Por lo tanto, no son una excelente opción para el corte por láser de chapa. Por lo general, los fabricantes prefieren usarlos para cortar materiales orgánicos y no metálicos como madera, papel, acrílico, etc.

3. Láseres de cristal (Nd:YAG o Nd:YVO)

Los láseres de cristal generan sus haces a partir de cristales Nd:YAG (granate de itrio y aluminio dopado con neodimio) o Nd:YVO (ortovanadato de itrio dopado con neodimio, YVO4). Sin embargo, esto último es más común.

Estos cristales producen haces con un alto poder de corte. Sin embargo, son caros y no duraderos, con una vida media baja de alrededor de 8.000 a 15.000 horas. Suelen adoptarse para cortar plásticos, metales y no metales, incluida la cerámica.

7 beneficios del corte de chapa por láser

Examinemos los beneficios del corte de chapa por láser para el sector manufacturero.

1. Alta precisión y exactitud

El corte por láser es adecuado para el corte de chapa debido a su extrema precisión. Las máquinas están equipadas con la capacidad de realizar cortes complejos con extrema precisión y exactitud. Industrialmente, el corte por láser es la técnica preferida para cortar láminas de metal con detalles específicos que requieren tolerancias estrictas.

Algunos cortadores pueden hacer cortes precisos con una precisión de hasta 0,0005 pulgadas. Es por eso que se ha mantenido como un pilar en la mayoría de las empresas manufactureras. Dado que los láseres derriten las piezas metálicas, los cortadores producen poca o ninguna rebaba. En cambio, deja un borde limpio, suave y afilado.

2. Proceso automatizado

El corte por láser se ejecuta mediante sistemas de control numérico por computadora (CNC). Una vez que el operador técnico ingresa los programas en la computadora, el proceso se ejecuta de manera independiente. Por lo tanto, requiere menos interferencia humana y mano de obra en general. Además, hay poco o ningún margen de error con una mayor eficiencia de corte.

3. Prevención de Daños

Existe la idea errónea de que el corte de metal con láser provoca deformaciones. Sin embargo, eso es falso. El calor del corte por láser solo afecta porciones diminutas del material, sin afectar la tolerancia.

Además, el proceso de corte por láser es rápido; los láseres calientan y derriten las porciones que se van a eliminar. Entonces, el calor no afecta significativamente a las otras partes del material. En la mayoría de los casos, no hay distorsión ni deformación de sus materiales.

4. Compatible con la mayoría de los materiales

Otra ventaja fundamental de este método de fabricación sustractivo es su capacidad para trabajar con una amplia gama de materiales. Corta fácilmente cada material, ya sea cobre, aluminio, acero inoxidable o incluso titanio. Después de todo, implica el uso de láseres a temperaturas muy altas para fundir el material.

5. Costo relativamente bajo

De hecho, las máquinas de corte por láser son caras. Sin embargo, en comparación con otras máquinas CNC, es más rentable. Además, es una sola máquina para todos, es decir, una sola máquina de corte por láser es ideal para todas sus operaciones de corte. No necesita ninguna modificación de la máquina para diferentes operaciones de corte.

Además, es duradero. El dispositivo no entra en contacto con los materiales que está cortando, por lo que hay poca o ninguna fricción ni desgaste de la superficie. Además, no tiene varias partes, por lo que hay menos requisitos de mantenimiento y servicio. En general, hay un costo operativo reducido al usar una cortadora láser en comparación con otras herramientas de fabricación habituales.

6. Alta Versatilidad

Además de la compatibilidad del corte por láser con la mayoría de los materiales, el proceso es muy versátil. A diferencia de otros dispositivos, puede emplear una cortadora láser para varias funciones de corte, desde cortes simples a complejos y aquellos que requieren tolerancias estrictas y diseños intrincados. Esta característica lo convierte en una excelente opción para la mayoría de las industrias.

7. Bajo consumo de energía

De hecho, las cortadoras láser requieren energía para calentar y derretir materiales de manera efectiva durante el corte. Sin embargo, la técnica de corte es más eficiente energéticamente que otros métodos de corte.

Además, a diferencia de otras máquinas, tiene menos partes móviles, lo que significa menos requerimientos de energía. Además, la alta velocidad de la máquina significa un corte rápido, ahorrando tiempo y energía.

Los contras del corte de chapa por láser

Las principales desventajas del corte por láser de chapa son las siguientes:

1. Requiere Operador Técnico

Para usar una máquina de corte por láser de manera efectiva, necesita un experto que comprenda todas sus características y pueda detectar rápidamente un problema para hacer las correcciones adecuadas a tiempo. Si no configura el dispositivo correctamente, puede dañar sus materiales o la máquina misma. Entonces, si desea ejecutar un servicio de corte por láser, debe contratar a un profesional.

2. Limitaciones al espesor del metal

Las cortadoras láser tienen una excelente compatibilidad con la mayoría de los materiales, especialmente la chapa. Sin embargo, puede considerar otras técnicas de corte cuando trabaje con metales gruesos. En la mayoría de las industrias manufactureras, las cortadoras láser cortan láminas de aluminio con un espesor máximo de 15 mm y 6 mm para acero.

3. Liberación de humos y gases nocivos

Hemos establecido que el corte por láser implica el uso de calor para derretir los materiales que corta. A medida que la máquina funde cada material, libera humos y gases nocivos al medio ambiente. Por lo tanto, se recomienda utilizar estas máquinas en una habitación bien ventilada.

4. Alta Inversión Inicial

El costo de adquirir una cortadora láser de alta calidad es elevado. Cuesta más de $2000, casi el doble del precio de otras máquinas de corte, como las cortadoras por chorro de agua. Para administrar un negocio con una cortadora láser, debe estar preparado para realizar la inversión inicial.

Consejos críticos para el corte por láser de piezas

Para cumplir con las especificaciones de precisión y calidad del corte por láser de sus piezas, siga las siguientes pautas.

1. Elige los materiales adecuados

La elección del material es fundamental para cualquier proceso de fabricación. El material que seleccione para su pieza depende de las propiedades que desee para el producto final. Además de las láminas de metal como el aluminio y el zinc, los plásticos y otros polímeros son buenas opciones para la fabricación de piezas, según sus necesidades. Algunas propiedades que buscan los fabricantes al elegir un material incluyen flexibilidad, maleabilidad, ductilidad, rigidez, etc.

2. Diseño con software que crea archivos vectoriales

Las máquinas de corte por láser solo funcionan con archivos vectoriales. Por lo tanto, utilice software como Adobe Illustrator para vectorizar sus diseños. Estos archivos tienen formatos como .ai, .step, .eps, etc.

3. Recuerda el corte

El corte es la porción del material que se evapora cuando el rayo láser se enfoca en la pieza de trabajo. Al diseñar su pieza, debe tener en cuenta el corte en sus diseños.

4. Los detalles no deben ser más pequeños que el grosor del metal

El grosor del metal es un factor esencial a considerar con el servicio de corte por láser. Cuanto más gruesas sean las láminas de metal, menos probable es que penetren los láseres.

5. Distancia mínima entre líneas de corte

El espacio adecuado es vital para obtener los mejores resultados del corte por láser. La distancia mínima en el corte por láser de láminas de metal debe ser igual al grosor de su material. Por ejemplo, si está cortando una lámina de metal de 2 mm, debe dejar un espacio de 2 mm.

Aplicaciones de piezas de corte por láser

A continuación se muestran las aplicaciones del corte por láser.

1. Equipo Médico

Carros, camas, equipos quirúrgicos, pasadores ortopédicos, varillas, etc., todos contienen metales cortados con láser. Aunque muchos instrumentos quirúrgicos ahora están impresos en 3D, el corte por láser es la técnica de referencia para fabricarlos.

2. Producción de joyas

La mayoría de los diseños de joyería contienen diseños intrincados que las cortadoras láser pueden trazar fácilmente. A menudo, las piezas de joyería están diseñadas con materiales delgados. Por lo tanto, el corte por láser es una buena opción para la fabricación de joyas.

3. Diseño de Interiores

Las láminas de metal cortadas con láser son una excelente opción para los separadores de ambientes que pueden ayudar a mejorar el aspecto general de una habitación y crear más espacio. Aprovechar la precisión del corte por láser con la creatividad del fabricante puede brindarle el aspecto personalizado que desea para su habitación.

4. Industrias aeroespaciales

Debido a la alta precisión dimensional, la industria aeroespacial es uno de los usuarios más importantes de la tecnología de corte por láser. La mayoría de las piezas de los aviones y otros dispositivos como detectores de metales, carros, cintas transportadoras, etc., se someten a algunas operaciones de corte durante la fabricación.

Conclusión

En conclusión, debe comprender de manera integral el corte por láser de chapa. Es un proceso de fabricación avanzado para fabricar piezas y piezas de gran volumen con requisitos de alta precisión dimensional. Puede decidir si desea aplicar el método a sus necesidades de fabricación.

Si desea asociarse con una empresa que asegure servicios de corte por láser de calidad, el servicio de corte de chapa de WaKen es lo que necesita para su fabricación. Somos una empresa con certificación ISO que brinda servicios de fabricación de láminas de metal de primer nivel para una fabricación rápida y una producción personalizada. No importa el plegado, estampado, soldadura, etc. de chapas metálicas, podemos satisfacer todas sus necesidades de mecanizado.

Preguntas frecuentes

¿Los cortadores láser dañarán mis materiales?

No. Aunque muchos piensan que la alta temperatura del corte por láser puede dañar los materiales. Sin embargo, los cortadores láser son exactos y funcionan a una velocidad increíble, de modo que el rayo solo derrite las partes que desea cortar. Además, la alta velocidad significa que sus materiales no estarán expuestos a altas temperaturas durante demasiado tiempo.

¿Debería subcontratar u obtener una máquina de corte por láser para mis piezas de chapa metálica?

Las técnicas de corte por láser son esenciales para diversas operaciones de fabricación. Es un proceso altamente efectivo adecuado para cortar la mayoría de los materiales, especialmente chapas.

Es mejor subcontratar su operación de corte si ejecuta un servicio de fabricación a pequeña escala. Es decir, contrate un servicio para sus necesidades de corte por láser. Le ayudará a reducir costos, que pueden canalizarse hacia otros aspectos de la producción. Póngase en contacto con Waken para sus necesidades de fabricación de chapa y corte por láser.

Además del corte por láser, ¿qué otros procesos puedo elegir para mi proyecto?

El corte por láser no es el único método de corte de alta precisión para la fabricación industrial. ¿Debe elegir no usar cortadores láser para su fabricación o tener conflictos sobre cómo cortar formas en sus láminas de metal? A continuación se presentan excelentes alternativas para elegir según sus requisitos de fabricación.

• EDM:mecanizado por descarga eléctrica
• Corte por chorro de agua
• Fresado CNC
• Puñetazos