Introducción
La tecnología de corte por láser de CO2 ha encontrado amplias aplicaciones en la producción industrial, demostrando particularmente un inmenso potencial en el corte a alta velocidad y el procesamiento de placas de acero gruesas. Los cuatro procesos principales de corte por láser incluyen corte por fusión, corte por vaporización, fusión por oxidación y fractura controlada. Profundicemos en los principios y características de cada uno de estos procesos en el contexto de la máquina corte por láser CO2.
Cuatro principios de proceso de la máquina de corte por láser de CO2
1.Corte por fusión
El corte por fusión implica calentar el material con un rayo láser incidente. Cuando la densidad de potencia del rayo láser supera un cierto umbral, el área irradiada del material comienza a evaporarse internamente, formando pequeños agujeros. Estos agujeros absorben aún más la energía del rayo láser, derritiendo las paredes metálicas circundantes. Simultáneamente, un flujo de aire auxiliar, coaxial con la viga, arrastra el material fundido alrededor de los agujeros. A medida que la pieza de trabajo se mueve, se forma un corte en la superficie del metal.
2.Corte por vaporización
El corte por vaporización requiere una mayor potencia del rayo láser que el corte por fusión. Bajo dicha viga, el material se calienta directamente hasta el punto de ebullición sin fundirse. Esto permite que el material desaparezca en estado de vapor, y el vapor se lleva las partículas fundidas y elimina los escombros, creando agujeros. Aproximadamente el 40% del material se convierte en vapor durante el proceso de vaporización, mientras que el 60% restante se expulsa como gotas fundidas, expulsadas desde la parte inferior del corte. Este proceso es eficaz para materiales no fundibles como la madera y los materiales de carbono.
3. Fusión por oxidación
La fusión por oxidación emplea gases activos como el oxígeno como flujo de aire auxiliar. Durante el corte, la superficie del material se calienta hasta el punto de ignición bajo el rayo del cortador láser, lo que desencadena una vigorosa reacción de combustión con el oxígeno y libera una cantidad considerable de calor. Este calor calienta el material, creando pequeños agujeros llenos de vapor y derritiendo las paredes metálicas que rodean los agujeros.
La velocidad de combustión del metal en oxígeno se controla mediante la transferencia de la sustancia en combustión a la escoria fundida. La velocidad a la que el oxígeno se difunde a través de la escoria fundida hasta el frente de ignición determina directamente la velocidad de combustión. Un mayor caudal de oxígeno conduce a una combustión más intensa y una eliminación más rápida de la escoria fundida, lo que permite velocidades de corte más altas. Sin embargo, un caudal de oxígeno excesivamente alto puede provocar un enfriamiento rápido de los productos de reacción, es decir, óxidos metálicos, en la salida del corte, lo que afecta negativamente a la calidad del corte.
En este proceso de corte, la fusión de metales tiene dos fuentes de calor: el calor generado por la irradiación láser de la máquina corte por láser y el calor producido por la reacción química entre el oxígeno y el metal. Se estima que alrededor del 60% de la energía total necesaria para cortar acero se libera mediante reacciones de oxidación. Por lo tanto, es esencial realizar cálculos precisos para que la tasa de combustión de oxígeno y la velocidad de movimiento del rayo láser logren una coordinación perfecta. Si la tasa de combustión de oxígeno excede la velocidad de movimiento del rayo láser, el corte puede parecer ancho y áspero, mientras que un rayo láser más rápido puede resultar en un corte estrecho y suave.
4.Fractura controlada
La fractura controlada implica calentar el material con un rayo láser para lograr un corte rápido y controlado. Este proceso es muy eficaz para materiales frágiles susceptibles de sufrir daños térmicos. El procedimiento específico consiste en calentar una pequeña zona del material frágil con un rayo láser, lo que induce un gran gradiente térmico y una grave deformación mecánica, que conduce a la formación de grietas. Siempre que se mantenga un gradiente de calentamiento equilibrado, el rayo láser puede guiar las grietas para que se formen en cualquier dirección deseada.
Es importante tener en cuenta que el corte por fractura controlado no es adecuado para cortar ángulos agudos y cortes en esquinas. Lograr cortes exitosos en formas cerradas extra grandes también es un desafío. El corte controlado de fracturas es rápido y requiere una potencia moderada. Una potencia excesiva puede provocar que la superficie de la pieza de trabajo se derrita, comprometiendo el borde cortado. Los principales parámetros de control son la potencia del láser y el tamaño del punto.
Conclusión
Los cuatro principios de proceso distintos de la tecnología de corte por láser de CO2 ofrecen un conjunto de herramientas completo para diversas aplicaciones industriales, lo que demuestra versatilidad, precisión y eficiencia en el panorama de la fabricación en constante evolución.