La cortadora láser es una máquina de corte que permite el corte preciso y complejo de diversos materiales. Utiliza un rayo láser de alta potencia para fundir, quemar o vaporizar el material, consiguiendo así un corte preciso del material con la forma deseada.
En este artículo se explica qué es el corte por láser, cómo funciona, sus ventajas e inconvenientes y sus aplicaciones.
¿Qué es una cortadora láser?
El corte por láser es uno de los procesos de corte térmico. Emplea un haz láser focalizado de alta energía para irradiar y calentar la pieza en bruto y hace que los materiales calentados se fundan o vaporicen rápidamente, para luego darles la forma geométrica deseada mediante el movimiento del haz.
Se genera un haz láser casi paralelo en la fuente láser; se utiliza un espejo para dirigir el haz láser hacia el cabezal de corte; y se utiliza una lente en el cabezal de corte para enfocar el haz láser. El haz láser enfocado de alta energía brilla sobre la superficie de la pieza de trabajo, calentándola rápidamente y fundiendo el material. Se utiliza gas auxiliar para proteger y enfriar la lente de enfoque y limpiar el metal fundido.
Tipos de cortadoras láser
Las máquinas de corte por láser pueden dividirse en 3 tipos según los láseres que emplean：.
- Cortadora láser de fibra: La máquina láser de fibra convierte la electricidad en luz a través del láser SPI/IPG, y luego irradia el rayo láser de alta energía sobre la superficie de la pieza en blanco a través del cabezal de corte, vaporizando el material irradiado instantáneamente. Una cortadora láser de fibra se utiliza principalmente para metales como el acero inoxidable, acero al carbono y aleaciones de aluminio.
- Cortadora láser de CO2: La cortadora láser de CO2 utiliza gas a base de CO2 para generar un rayo láser con el que cortar o grabar materiales. En este proceso de corte, se utiliza gas auxiliar como oxígeno o argón para aumentar la velocidad de corte y limpiar la superficie del material. La cortadora láser de CO2 se utiliza principalmente para materiales no metálicos como plásticos y vidrios.
- Cortadora láser de cristal: Las máquinas de corte por láser de cristal utilizan Nd: YAG (granate de aluminio e itrio dopado con neodimio) y Nd: YVO (vanadato de itrio dopado con neodimio), normalmente el primero es el más utilizado, para generar haces láser con los que cortar y grabar materiales.
Resumen de las diferentes cortadoras láser
| Factores | Cortadora láser de fibra | Cortadora láser de CO2 | Cortadora láser de cristal |
| Longitud de onda(μm) | 1.06 | 10.6 | 1.06 |
| Diámetro del punto (mm) | 0.15 | 0.15 | 0.3 |
| Fuente de la bomba | Láser de diodo | Descarga de gas | Lámpara, láser de diodo |
| Conversión de energía | 10% | 25% | 3% |
| Materiales | Metales, especialmente placa fina | No metálicos, acrílicos, vidrio, papel, textiles, plásticos | Metales, plásticos, cerámica |
¿Cómo funciona una cortadora láser?
La cortadora láser utiliza un rayo láser de alta energía para fundir o evaporar el material, cortando y dando forma a las piezas. Su flujo de trabajo puede resumirse en 4 partes:
- Genera un láser: El rayo láser se genera mediante un generador láser, un proceso similar al de encender una linterna.
- Permite enfocar el láser: La luz láser pasa a través de una serie de elementos ópticos, como lentes y espejos, que la enfocan en un punto muy pequeño con una densidad de energía extremadamente alta.
- Corta el material: El rayo láser enfocado golpea la superficie del material, que es fundido o vaporizado por el láser, creando un pequeño orificio. La cortadora láser se desplaza a lo largo de una trayectoria planificada para dar forma a la geometría deseada.
- Sopla el material sobrante: La cortadora láser a menudo utiliza algo llamado "gas auxiliar", como oxígeno o nitrógeno, para soplar cualquier material sobrante en la zona de corte, manteniéndola limpia y ayudando a acelerar el proceso de corte.
Materiales adecuados
La compatibilidad de un material con los métodos de corte por láser depende de sus propiedades físicas y químicas. Los materiales con baja reflectividad, conductividad térmica y estabilidad química pueden procesarse mediante corte por láser. Los tipos de materiales habituales para el corte por láser son los metales, los plásticos y la madera.
Metales
Los metales son los materiales más utilizados en el corte por láser. Dado que los materiales metálicos tienen una alta tasa de absorción de los rayos láser, se pueden conseguir resultados de corte de alta calidad. El corte por láser de materiales metálicos tiene las ventajas de una rápida velocidad, alta precisión y una pequeña zona afectada por el calor, y se utiliza ampliamente en la fabricación de automóviles, fabricación de maquinaria, aeroespacial y otros campos. los metales comunes para el corte por láser incluyen:
- Aluminio: Como 5052, 5074.
- Acero inoxidable: Tales como 304, 316L
- Cobre: como C110
- Acero al carbono
- Titanio
Plásticos
No todos los plásticos son adecuados para los procesos de corte por láser. El plástico debe ser capaz de absorber la energía láser sin fundirse en exceso ni producir emisiones nocivas. Los plásticos habituales para el corte por láser son:
- Acrílico
- PEEK
- Nylon
- PE
Madera
El corte por láser es ideal para crear prototipos con madera y piezas de mobiliario complejas y diseños artísticos. Tiene un kerf (ancho de corte) muy pequeño.
Los distintos materiales reaccionan de forma diferente al corte por láser, y conocer la idoneidad de un material nos ayuda a elegir la máquina de corte adecuada.
| Materiales | Tipo de máquina | Potencia | Velocidad |
| Metales | Cortadora láser de CO2, Cortadora láser de fibra de alta potencia | Alta | Medio |
| Plásticos | Cortadora láser de CO2 | Medio | Medio |
| Madera | Cortadora láser de CO2 | Medio | Bajo |
Materiales inadecuados
Como se ha mencionado anteriormente, algunos materiales son difíciles de utilizar para el corte por láser si tienen todas o alguna de las siguientes características, como alta reflectividad, fácil combustión y emisiones tóxicas. Algunos materiales inadecuados son:
- Fibra de carbono
- ABS
- PVC
- PTFE
- HDPE
- Fibra de vidrio
- PC
- PP
Ventajas
Las ventajas de la tecnología de corte por láser son evidentes. Algunas de estas ventajas se comentan a continuación:
Alta precisión y exactitud
La precisión del corte por láser no sólo depende del propio láser, sino también de la precisión del sistema de movimiento. Las tolerancias típicas del corte por láser oscilan entre 0,003 mm y 0,006 mm, mientras que los niveles de tolerancia de otras herramientas de corte van de 1 mm a 3 mm o incluso más.
Las modernas máquinas de corte por láser de gama alta utilizan motores lineales y escalas ópticas para lograr una precisión de posicionamiento de ±0,001 mm en algunos casos.
Tratamiento sin contacto
El corte por láser es un proceso sin contacto, lo que significa que no hay contacto físico entre la herramienta de corte y el material. Esto reduce el desgaste del equipo de corte y el riesgo de contaminación. El resultado es más limpio, con una deformación mínima del material. Debido a su naturaleza sin contacto, el corte por láser puede procesar materiales frágiles o fácilmente deformables.
Alta velocidad de corte
Por ejemplo, con una potencia láser de 2 kW, la velocidad de corte de acero al carbono de 8 mm de grosor es de 1,6 m/min; la velocidad de corte de acero inoxidable de 2 mm de grosor es de 3,5 m/min, con una pequeña zona afectada por el calor y una deformación mínima.
Amplia gama de materiales de corte
Comparado con el corte oxiacetilénico y el corte por plasma, el corte por láser puede cortar una gran variedad de materiales, incluyendo metales, no metales, materiales compuestos, cuero, madera, fibra, etc. Sin embargo, los diferentes materiales tienen diferente compatibilidad con el corte por láser debido a sus propiedades termofísicas y tasas de absorción del láser.
Desventaja
Limitado por la potencia del láser y el tamaño del equipo, el corte por láser sólo puede cortar chapas y tubos de grosor pequeño o medio.
A medida que aumenta el grosor del material, la velocidad de corte disminuye considerablemente.
Los equipos de corte por láser son caros y requieren una gran inversión única.
Aplicaciones
Dado que el corte por láser tiene algunas ventajas incomparables sobre otros procesos, como una alta precisión y un tiempo de procesamiento corto, se utiliza ampliamente en muchas industrias.
Publicidad exterior
En la industria de la publicidad exterior, los materiales metálicos se utilizan con frecuencia. El uso de corte por láser para procesar materiales metálicos, y las fuentes pueden mejorar el efecto visual de los materiales de publicidad, y mejorar la eficiencia de la producción y el procesamiento de modo que la empresa de publicidad para aumentar los beneficios.
Fabricación de chapas metálicas
Debido a su alto nivel de flexibilidad, rápida velocidad de corte, alta eficiencia de corte y corto ciclo de trabajo, el corte por láser ha hecho que sea muy favorecido en la industria de fabricación de chapa metálica. El corte por láser no requiere fuerza de corte y no hay desgaste de la herramienta, además, la hendidura de corte por láser suele ser más estrecha y tiene un alto nivel de automatización.
Automoción
En la industria de la automoción, algunos accesorios como las puertas de los coches y los tubos de escape tienen algunas esquinas o rebabas después de procesarlos. Si se procesan manualmente o de forma tradicional, es difícil garantizar la precisión y la eficacia. El uso de una máquina de corte por láser puede resolver fácilmente los problemas de esquinas y rebabas en lotes.
Utensilios de cocina
En la industria de los utensilios de cocina, las campanas extractoras y los aparatos de gas suelen utilizar un gran número de paneles de chapa metálica. Los métodos de procesamiento tradicionales tienen las desventajas de una baja eficiencia de trabajo y un alto consumo de moldes, lo que no sólo consume una gran cantidad de recursos, sino que también restringe el desarrollo de nuevos productos. El uso de máquinas de corte por láser para procesar productos de menaje de cocina tiene una velocidad de corte extremadamente rápida y una alta precisión de corte, lo que puede mejorar la eficiencia de procesamiento y mejorar eficazmente la tasa de rendimiento de campanas extractoras y aparatos de gas.
Equipos de fitness
Los equipos de fitness están hechos principalmente de tubos. El uso de máquinas de corte por láser puede procesar rápidamente los tubos y completar la producción y el montaje de los equipos de fitness con mayor rapidez.
Directrices de diseño de corte por láser
Tener en cuenta estos consejos de diseño puede ayudarle a conseguir mejores resultados de corte por láser y a ahorrar costes.
| Factores | Consejos de diseño |
| Formato de archivo | Utilice archivos vectoriales como DXF o DWG |
| Filetes de esquina | No menos de 1/2 del grosor del material |
| Distancia entre agujeros | Como mínimo 2 veces el grosor del material |
| Distancia entre agujeros | Como mínimo 6 veces el grosor del material |
| Recortes de alivio | Como mínimo 1X el grosor del material |
| Espesor de la lengüeta | Como mínimo 1X el grosor del material |
| Distancia entre orificios | Como mínimo 1X el grosor del material |
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