Definición
Corte por láser Es un método de corte térmico que utiliza un haz láser de alta densidad de potencia enfocado para irradiar el material a cortar, lo que hace que el material se caliente rápidamente y alcance el punto de ignición, para luego fundirse, desgastarse, vaporizarse y evaporarse para formar agujeros. A medida que el haz se mueve a través del material, los agujeros crecen para formar ranuras más estrechas y, al mismo tiempo, el material fundido es expulsado por un gas de trabajo a alta presión para completar un corte suave y limpio.
Principio
El láser utiliza la excitación de sustancias para generar un haz. Este haz tiene una temperatura fuerte. Al entrar en contacto con el material, puede fundirse rápidamente en la superficie del material para formar un agujero. De acuerdo con el movimiento del punto de registro, se forma el corte. En comparación con el método de corte tradicional, el método de corte tiene un espacio más pequeño y puede ahorrar la mayor parte del material. Sin embargo, el análisis se define de acuerdo con el efecto de corte. El material que se corta según el láser tiene un efecto de corte satisfactorio y una alta precisión. Esto se hereda Además de las ventajas del láser, también es incomparable con los métodos de corte ordinarios.
Tipos
El corte por láser se divide en cuatro categorías: corte por vaporización, corte por fusión, corte con oxígeno, rayado y fractura controlada.
1. Corte por vaporización láser
Al utilizar un rayo láser de alta densidad energética para calentar la pieza de trabajo, la temperatura aumenta rápidamente, alcanza el punto de ebullición del material en muy poco tiempo y el material comienza a vaporizarse para formar vapor. La velocidad de expulsión de estos vapores es muy grande y, al mismo tiempo que se expulsan, se forma un corte en el material. El calor de vaporización de los materiales es generalmente muy grande, por lo que la vaporización y el corte con láser requieren mucha potencia y densidad de potencia.
El corte por vaporización se utiliza principalmente para materiales metálicos extremadamente delgados y materiales no metálicos (como papel, tela, madera, plástico y caucho, etc.).
2. Corte por fusión láser
En el corte por fusión, el material metálico se funde mediante calentamiento por láser y, a continuación, se rocía gas no oxidante (Ar, He, N, etc.) a través de la boquilla coaxial con el haz, y el metal líquido se descarga mediante la fuerte presión del gas para formar un corte. El corte por fusión por láser no necesita vaporizar completamente el metal y la energía necesaria es solo 1/10 de la del corte por vaporización.
El corte por fusión se utiliza principalmente para materiales que no se oxidan fácilmente o son metales activos, como el acero inoxidable, el titanio, el aluminio y sus aleaciones.
3. Corte por oxígeno con láser
El principio del corte con oxígeno por láser es similar al del corte con oxiacetileno. Utiliza un rayo láser como fuente de calor de precalentamiento y un gas activo como el oxígeno como gas de corte. Por un lado, el gas soplado interactúa con el metal de corte para provocar una reacción de oxidación y emitir una gran cantidad de calor de oxidación; por otro lado, el óxido fundido y la masa fundida se expulsan de la zona de reacción para formar un corte en el metal. Debido a que la reacción de oxidación en el proceso de corte genera mucho calor, la energía requerida para el corte con oxígeno por láser es solo 1/2 El corte por fusión es mucho más rápido que el corte por vaporización y el corte por fusión. El corte por oxígeno con láser se utiliza principalmente para materiales metálicos que se oxidan fácilmente, como acero al carbono, acero al titanio y acero tratado térmicamente.
4. Trazado láser y fractura controlada
El trazado láser utiliza un láser de alta densidad de energía para escanear la superficie del material frágil, de modo que el material se calienta para evaporar una pequeña ranura y luego se aplica una cierta presión, el material frágil se agrietará a lo largo de la pequeña ranura. Los láseres para trazado generalmente son de conmutación Q y CO2 láseres
El control de fracturas es el uso de la distribución pronunciada de temperatura generada por el ranurado láser, que genera tensión térmica local en el material frágil y rompe el material a lo largo de la pequeña ranura.
Caracteristicas
En comparación con otros métodos de corte térmico, el corte por láser se caracteriza por una velocidad de corte rápida y una alta calidad. Los aspectos que se resumen a continuación son los más importantes.
1. Buena calidad de corte
Debido al pequeño punto de corte, la alta densidad de energía y la rápida velocidad de corte, puede obtener una alta calidad de corte.
a. La incisión de corte es estrecha, ambos lados de la ranura son paralelos y perpendiculares a la superficie, y la precisión dimensional de las piezas cortadas puede alcanzar ±0.05mm.
b. La superficie de corte es lisa y limpia, la rugosidad de la superficie es de solo decenas de micrones, sin procesamiento mecánico y las piezas se pueden utilizar directamente.
c. Después de cortar el material con láser, el ancho de la zona afectada por el calor es muy pequeño, el rendimiento del material cerca de la ranura casi no se ve afectado y la deformación de la pieza de trabajo es pequeña, la precisión de corte es alta, la geometría de la ranura es buena y la forma de la sección transversal de la ranura es más rectangular y regular.
2. Alta eficiencia de corte
Debido a las características de transmisión, el cortador láser generalmente está equipado con múltiples mesas de trabajo CNC, y todo el proceso de corte puede ser controlado completamente por CNC. Durante la operación, solo es necesario cambiar el programa de control numérico, se puede aplicar al corte de piezas de diferentes formas, tanto de corte bidimensional como de corte tridimensional.
3. Velocidad de corte rápida
Utilizando un láser con una potencia de 1200W para cortar un 2mm Placa gruesa de acero con bajo contenido de carbono, la velocidad de corte puede alcanzar los 600 cm/min; cortar una 5mm Tablero de resina de polipropileno grueso, la velocidad de corte puede alcanzar los 1200 cm/min. No es necesario sujetar ni fijar el material durante el corte, lo que no solo permite ahorrar accesorios de herramientas, sino también tiempo auxiliar para la carga y descarga.
4. Corte sin contacto
El soplete de corte no tiene contacto con la pieza de trabajo y no hay desgaste de la herramienta. Para procesar piezas de diferentes formas, no es necesario cambiar la "herramienta", solo cambiar los parámetros de salida del láser. El proceso de corte tiene poco ruido, poca vibración y no contamina.
5. Existen muchos tipos de materiales de corte.
En comparación con el corte con oxiacetileno y el corte por plasma, existen muchos tipos de materiales que se pueden cortar con láser, incluidos metales, materiales no metálicos, materiales compuestos a base de metales y no metálicos, cuero, madera y fibra. Sin embargo, los diferentes materiales, debido a sus diferentes propiedades termofísicas y diferentes tasas de absorción de láser, muestran una adaptabilidad diferente para el corte por láser.
Aplicaciones
La mayoría de las cortadoras láser están controladas por programas CNC o se convierten en robots de corte. Como método de procesamiento preciso, el láser puede cortar casi todos los materiales, incluido el corte bidimensional o tridimensional de placas metálicas delgadas.
En el campo de la fabricación de automóviles, la tecnología de corte de curvas espaciales como las ventanillas de los techos de los automóviles se ha utilizado ampliamente. La empresa alemana Volkswagen utiliza un láser con una potencia de 500W para cortar láminas de carrocería de formas complejas y varias piezas curvas. En el campo aeroespacial, la tecnología láser se utiliza para cortar materiales especiales de aviación, como aleaciones de titanio, aleaciones de aluminio, aleaciones de níquel, aleaciones de cromo, acero inoxidable, óxido de berilio, materiales compuestos, plásticos, cerámica y cuarzo. Las piezas aeroespaciales cortadas por láser incluyen tubos de llama de motor, carcasas de paredes delgadas de aleación de titanio, armazón de aeronave, revestimiento de aleación de titanio, armazón de ala, panel de ala de cola, rotor principal de helicóptero, baldosas de aislamiento térmico de cerámica de transbordador espacial, etc.
La tecnología de corte por láser también se utiliza en el campo de los materiales no metálicos. No solo puede cortar materiales con alta dureza y fragilidad, como nitruro de silicio, cerámica, cuarzo, etc.; sino que también puede cortar y procesar materiales flexibles, como tela, papel, placas de plástico, caucho, etc., como cortar ropa con láser, puede ahorrar ropa entre un 10 % y un 12 %, mejorando la eficiencia en más de 3 veces.
Tendencias
1. La máquina cortadora láser continuará la revolución de productos que marcará una época.
La fuente láser es el componente principal de la cortadora y también un indicador importante que determina el tipo y la capacidad de corte de una cortadora láser. No hace falta decir que los cambios futuros en las cortadoras láser también se producirán en las fuentes láser. Como se mencionó anteriormente, la sustitución de CO2 máquina de corte por láser El láser de fibra es la revolución tecnológica más importante en los 40 años transcurridos desde que nació el láser de fibra, que ha aportado beneficios económicos que marcaron una época a los fabricantes y a los usuarios nuevos y antiguos en este campo. Entonces, ¿habrá en el futuro una nueva fuente de luz que sea más barata que los láseres de fibra, que tenga un mejor rendimiento, un modo de haz más excelente, una tasa de conversión electroóptica más alta o un costo general más bajo? La respuesta es, por supuesto, sí. Entonces, preguntemos, ¿qué tipo de láser? Por supuesto, es imposible dar una respuesta precisa ahora. La ciencia y la tecnología a veces fallan, a veces a miles de kilómetros por día.
2. El láser de fibra de alta potencia se convertirá en la fuerza principal en el mercado del corte por láser.
En la actualidad, las máquinas de corte de fibra óptica de varios rangos de potencia han experimentado un gran desarrollo. Sin embargo, ¿dónde se encuentra la potencia principal de las máquinas de corte láser en el futuro? Aunque las máquinas de cada rango de potencia tienen su propio uso, la familia de láseres que comenzó con láseres de fibra de alta potencia y desencadenó la revolución tecnológica láser global, considera una mayor potencia, mayor precisión y mayor capacidad de corte como una de las direcciones de desarrollo importantes del cortador láser de fibra. STYLECNC Recientemente se lanzó un 15KW ultra alta velocidad Máquina de corte por láser de fibra, que ha logrado un avance sin precedentes en la velocidad de corte y el espesor de corte, lo que ha atraído la atención de la industria. ¿Contiene esto la tendencia de desarrollo futura de los cortadores láser? Vale la pena esperar a los expertos de la industria, académicos y amigos usuarios. Además, podemos estar seguros de que en el futuro cercano, muchos fabricantes de cortadores láser de fibra nacionales y extranjeros marcarán el comienzo de una feroz competencia en el mercado. Solo las empresas con una excelente calidad de producto, un enfoque continuo en la inversión en I + D y el dominio de las tecnologías competitivas centrales pueden hacerlo y ser invencibles.
3. Se acerca la era de la inteligencia.
Ya sea la Industria 4.0 en Alemania o la fabricación inteligente en China, la cuarta revolución industrial en el campo industrial está llegando. Como una tecnología de alta precisión Máquina de corte por láser CNCEl cortador láser seguramente seguirá el ritmo de los tiempos y volará con la tecnología. El desarrollo de la automatización del cortador láser ha mejorado enormemente la capacidad de producción y el nivel de automatización del taller de chapa metálica.
En el futuro, sobre esta base, se está gestando una era de fabricación inteligente de cortadores láser en los campos de la tecnología de redes, la tecnología de comunicación, la tecnología de software informático y otros campos. Es previsible que, como medio de troquelado de chapa de precisión, inevitablemente utilice sus propias capacidades de comunicación en red para comunicarse con la línea de desenrollado de chapa de la fábrica, la máquina dobladora, la punzonadora CNC, la unidad de unión de soldadura (remachado), la línea de granallado y revestimiento. Otros equipos, integrados en un sistema unificado de gestión de tareas, evaluación y plan de producción, se han convertido en una parte importante del sistema de gestión del taller de chapa metálica. Como resultado, los fabricantes de láser se transformarán gradualmente en contratistas de fabricación de chapa metálica.
