¿Cómo funciona una máquina de corte por láser?

Un láser es un rayo de luz altamente concentrado en una sola longitud de onda. En cada longitud de onda de luz, varios materiales absorben, reflejan y transmiten esa luz en cantidades variables.

El rayo láser es una columna de luz de muy alta intensidad, de una sola longitud de onda o color. En el caso de un láser de CO2 típico, esa longitud de onda está en la parte infrarroja del espectro de luz, por lo que es invisible para el ojo humano. El rayo tiene solo aproximadamente 3/4 de pulgada de diámetro a medida que viaja desde el resonador láser, que crea el rayo, a través de la trayectoria del rayo de la máquina. Puede rebotar en diferentes direcciones por varios espejos, o "dobladores de haz", antes de que finalmente se enfoque en la placa. El rayo láser enfocado atraviesa el orificio de una boquilla justo antes de golpear la placa. También fluye a través del orificio de la boquilla un gas comprimido, como oxígeno o nitrógeno.

La alta densidad de potencia da como resultado un rápido calentamiento, fusión y vaporización parcial o completa del material. Al cortar acero dulce, el calor del rayo láser es suficiente para iniciar un proceso típico de combustión de “oxicombustible”, y el gas de corte por láser será oxígeno puro, como un soplete de oxicombustible. Al cortar acero inoxidable o aluminio, el rayo láser simplemente derrite el material y se usa nitrógeno a alta presión para expulsar el metal fundido de la ranura.

En una máquina de corte por láser CNC, el cabezal de corte por láser se mueve sobre la placa de metal en la forma de la pieza deseada, cortando así la pieza de la placa. Un sistema de control de altura capacitivo mantiene una distancia muy precisa entre el extremo de la boquilla y la placa que se está cortando. Esta distancia es importante porque determina dónde está el punto focal en relación con la superficie de la placa. La calidad del corte puede verse afectada al subir o bajar el punto focal justo por encima de la superficie de la placa, en la superficie o justo debajo de la superficie.

Una máquina de corte por láser funciona enfocando un rayo de luz láser sobre una pieza de material. La luz láser es de tan alta potencia que cuando se enfoca, eleva la temperatura del material que se va a cortar lo suficientemente alto como para derretir o vaporizar el material, en el área pequeña en la que se enfoca el rayo. A menudo, se utiliza un gas auxiliar para ayudar a empujar el material fundido del área de corte. Esto es especialmente cierto para cortar metales o láminas gruesas de material como madera contrachapada.

Para cortar formas, el cabezal del láser se mueve, utilizando algún tipo de pórtico para colocar el rayo sobre el nuevo material, lo que hace que se corte una línea en lugar de un pequeño orificio. Los tipos de sistemas de movimiento incluyen piñones y cremallera, husillos de bolas y motores lineales. Los motores lineales son los más caros, pero son más rápidos y precisos. Los piñones y cremallera proporcionan casi la misma velocidad y precisión, pero por un precio más bajo. Algunos láseres pequeños aficionados también pueden usar correas de distribución y motores paso a paso para mover su cabezal láser. En todos los casos, un sistema con servicios y retroalimentación del codificador contribuye enormemente a la precisión de corte de la máquina, al igual que un marco rígido, aislado de vibraciones.

Para una operación de corte por láser, es importante elegir una longitud de onda que absorba mucho el material que desea cortar.

A medida que la energía láser se dirige a la superficie del material, el material absorbe tanta energía que se calienta rápidamente más allá de su temperatura de fusión y hasta su temperatura de degradación.

A la temperatura de degradación, el material se descompone y se desintegra. A menudo, se liberan humo o vapores cuando esto sucede.

El borde del corte puede calentarse a un nivel más bajo y realmente derretirse y reformarse. En realidad, esto se puede usar como una especie de mecanismo de sellado que es útil para materiales fibrosos, por ejemplo, para evitar que se enhebren.

Al cortar con láser, puede ser una buena idea inclinar el láser de manera que el humo del proceso de corte no se acumule como hollín en la óptica del láser. Además, al cortar (o soldar) superficies altamente reflectantes, es importante evitar que el rayo láser se refleje en la superficie y vuelva a la óptica del láser, lo que puede dañarlas.