¿Cómo se determinan los parámetros del proceso de corte por láser?

El corte por láser es una tecnología avanzada que emplea un rayo láser de alta densidad de potencia en lugar de las herramientas de corte mecánicas tradicionales. Ofrece ventajas significativas, como alta precisión, velocidades de corte rápidas, flexibilidad de diseño, ahorro de material mediante anidamiento automático, bordes de corte suaves y bajos costos de procesamiento, y está mejorando o reemplazando progresivamente los equipos tradicionales de corte de metales. Debido a que los componentes mecánicos del cabezal de corte láser no hacen contacto directo con la pieza de trabajo, la superficie permanece libre de rayones durante la operación.

Desde la perspectiva de la física y el procesamiento de materiales, el corte por láser ofrece distintas ventajas: altas velocidades de corte, bordes lisos y uniformes (a menudo eliminando la necesidad de un procesamiento secundario), una zona mínima afectada por el calor (HAZ) y una deformación del material insignificante. El proceso produce una ranura estrecha (normalmente de 0,1 mm a 0,3 mm) y da como resultado bordes libres de tensión mecánica o rebabas de corte. Cuando se combina con la programación CNC, el proceso garantiza una alta precisión y repetibilidad sin dañar la superficie del material; puede ejecutar patrones 2D complejos y es particularmente adecuado para cortar láminas grandes, lo que ofrece una alternativa extremadamente económica y eficiente en el tiempo que elimina la necesidad de desarrollar moldes.

Los sistemas de corte por láser se componen principalmente de módulos centrales, que incluyen la fuente láser, el sistema de emisión del haz, el sistema de control de movimiento CNC, el cabezal de corte con ajuste automático de altura, la plataforma de trabajo y el sistema de asistencia de gas a alta presión. Durante el procesamiento real, múltiples parámetros influyen colectivamente en la calidad y eficiencia del corte. Algunos de estos parámetros están determinados por las especificaciones técnicas inherentes del láser y de la propia máquina herramienta, mientras que otros son variables y requieren un ajuste dinámico basado en condiciones de procesamiento específicas. Los siguientes son los seis parámetros clave del proceso que determinan la calidad del corte por láser:

1. Modo de haz

El modo del haz es un factor inherente clave que determina la calidad del corte. El modo fundamental (también conocido como modo Gaussiano o TEM00) es el modo ideal para cortar; Presenta una distribución de energía gaussiana y excelentes capacidades de enfoque, que normalmente se encuentran en láseres de baja potencia (menos de 1 kW). Por el contrario, los haces multimodo consisten en una mezcla de modos de orden superior. Al mismo nivel de potencia, los haces multimodo presentan una peor capacidad de enfoque y una distribución de energía más dispersa, lo que da como resultado una capacidad y calidad de corte inferiores en comparación con los láseres monomodo (modo fundamental).

2. Potencia del láser

La potencia del láser necesaria para cortar depende principalmente de las propiedades físicas del material (como la reflectividad y la absortividad), su espesor y la velocidad de corte objetivo. La potencia del láser influye significativamente en el espesor del corte, la velocidad de corte y el ancho de la sangría. Generalmente, aumentar la potencia del láser permite cortar materiales más gruesos y lograr velocidades más altas, aunque también tiende a aumentar el ancho de la ranura.

[Reflexión del proceso]

En su producción actual, ¿alguna vez se ha encontrado con problemas en los que, en la búsqueda de velocidades más altas, se aumentó la potencia, lo que resultó en una ranura excesivamente ancha o una quema excesiva al cortar láminas delgadas? Le recomendamos que revise la tabla de coincidencia de potencia y espesor de su equipo actual para ver si hay espacio para la optimización.

3. Posición focal

Controlar la posición focal afecta directamente el ancho de la sangría y la rugosidad de la superficie de corte. Según la experiencia de procesamiento profesional, el punto focal generalmente se coloca aproximadamente a un tercio del espesor del material debajo de la superficie. En esta posición, la profundidad de corte generalmente se maximiza mientras que el ancho de la ranura se minimiza, lo que produce una sección transversal perpendicular ideal y una alta calidad de corte.

4. Distancia focal

La elección de la distancia focal requiere un equilibrio en función del espesor del material. Al cortar placas de acero más gruesas, se utiliza un haz con una distancia focal más larga para lograr una mayor profundidad de enfoque, asegurando así una buena perpendicularidad a través del espesor del material. Sin embargo, una distancia focal larga da como resultado un diámetro de punto mayor y una densidad de potencia reducida, lo que lleva a velocidades de corte más lentas; en consecuencia, a menudo se requiere una mayor potencia del láser para mantener una velocidad de corte específica. Por el contrario, al cortar láminas delgadas, es preferible un haz con una distancia focal más corta; esto produce un diámetro de punto más pequeño y una mayor densidad de potencia, lo que permite velocidades de corte extremadamente rápidas.

5. Gas auxiliar

La elección del gas auxiliar y el control de su presión juegan un papel decisivo en la composición del borde cortado y en la formación de escoria. Por ejemplo, el oxígeno (O2) se utiliza comúnmente como gas auxiliar al cortar acero con bajo contenido de carbono. Utiliza la intensa reacción de combustión exotérmica entre el hierro y el oxígeno como fuente de calor auxiliar para facilitar el proceso de corte, lo que da como resultado altas velocidades de corte y una excelente calidad de los bordes, específicamente, un corte de alta calidad libre de escoria. La presión del gas auxiliar debe determinarse considerando exhaustivamente factores como el tipo de material, el espesor de la placa, la velocidad de corte y la calidad requerida de la superficie del borde. A medida que aumenta la presión del gas, aumenta la energía cinética, mejorando así la capacidad de eliminación de escoria del equipo.

6. Estructura de la boquilla

La forma estructural de la boquilla y el tamaño de su abertura de salida influyen significativamente en la calidad y eficiencia del corte por láser. Las formas de boquillas comunes en aplicaciones industriales incluyen diseños cilíndricos, cónicos y cuadrados. Para garantizar un flujo de aire estable, el corte por láser suele emplear un método de soplado de gas coaxial (donde el flujo de gas auxiliar es coaxial con el rayo láser). Si el flujo de aire no es coaxial con el eje óptico, es probable que se produzcan salpicaduras excesivas durante el corte, comprometiendo gravemente la planitud del borde cortado. Para garantizar la estabilidad del proceso, la distancia entre la punta de la boquilla y la superficie de la pieza de trabajo debe controlarse estrictamente (generalmente mantenida entre 0,5 mm y 2,0 mm) para facilitar operaciones de corte suaves.

Acerca del láser KF

KF Laser es una empresa de alta tecnología que se centra en la investigación, el desarrollo, la producción y la venta de equipos láser y máquinas herramienta. Basándose en la innovación tecnológica de vanguardia, la empresa se compromete a proporcionar a los clientes soluciones de procesamiento láser eficientes y precisas. Sus principales productos incluyen máquinas de corte por láser de fibra, máquinas de soldadura por láser, máquinas de marcado por láser, máquinas herramienta CNC y otros equipos.

KF Laser se adhiere a la filosofía empresarial de 'la calidad primero, el cliente primero'. A través de la mejora tecnológica continua y la innovación de productos, mejora continuamente el rendimiento y la confiabilidad de los equipos, satisface las diversas necesidades de procesamiento de los clientes y les brinda soporte técnico y soluciones integrales.