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¿Cómo funcionan las cortadoras láser? Simplemente explicado

La tecnología de corte por láser ha recorrido un largo camino desde sus inicios. Por otro lado, las cortadoras láser son más potentes y asequibles que nunca, lo que las pone a disposición incluso de los usuarios aficionados. Por ejemplo, un diseñador puede crear cualquier cosa en un software de diseño y luego enviarlo a máquinas láser para tallarlo automáticamente con solo presionar un botón. Pero, ¿cómo funcionan las cortadoras láser?

¿Qué es un cortador láser?

Esta es una máquina de control numérico por computadora (CNC) que vaporiza materiales usando un láser, lo que da como resultado un borde de corte. Aunque originalmente se diseñó para la fabricación industrial, ahora lo utilizan pequeñas empresas, arquitectos, escuelas y aficionados.

Cortador láser

Las máquinas de corte por láser dirigen una salida de láser de alta potencia, la mayoría de las veces a través de la óptica. Además, la óptica láser y el CNC (control numérico por computadora) se utilizan para dirigir el rayo láser al material. Por ejemplo, el corte por láser comercial utiliza un sistema de control de movimiento para ejecutar un código G o CNC del patrón para cortar el material.

Además, el rayo láser enfocado se dirige al material, el cual se funde, se evapora, se quema o se sopla con un chorro de gas, dejando un borde con un mejor acabado superficial. Por otro lado, el corte por láser de metales es más preciso que el corte por plasma.

Ahora que sabemos qué es una cortadora láser, veamos cómo funciona.

Cómo funcionan los cortadores láser

El láser es generado por un resonador láser, que emite un fuerte haz de luz que es reflejado por un sistema de espejos hacia el cabezal de corte. Luego, el láser se enfoca a través de una lente dentro del cabezal de corte y se reduce a un haz extremadamente delgado y concentrado.

Luego, el rayo se enfoca en el material y puede cortar el material en bruto. El cabezal de corte a menudo se monta en un pórtico XY, un sistema mecánico accionado por cadena o correa que permite que el cabezal de corte se mueva con precisión dentro de un área rectangular definida del tamaño de la plataforma de trabajo.

Además, el puente XY permite que el cabezal del láser se mueva hacia adelante y hacia atrás sobre la superficie del material, lo que le permite realizar cortes precisos en cualquier parte de la cama. El foco de la lente debe estar en la superficie del material que se está cortando para que el láser corte. Todas las cortadoras láser requieren una técnica de enfoque para garantizar que el láser corte de manera efectiva.

Proceso de corte por láser

Cuando el rayo láser entra en contacto con la superficie, generalmente es absorbido por el material de la pieza de trabajo y se convierte en energía térmica. Luego, la energía térmica eleva la temperatura del material hasta que se derrite y se vaporiza. Existen tres procesos de corte por láser en función del gas auxiliar utilizado.

1. Corte por llama

    Corte por llama

En este proceso de oxicorte (también conocido como corte reactivo), el gas auxiliar (oxígeno) toma parte activa en la combustión y fusión del material. El rayo láser generalmente calienta el material a medida que el oxígeno reacciona con él para generar fuego. Esto aumenta la entrada de energía al material y ayuda a que el rayo láser lo atraviese.

2. Corte por fusión

Corte de fusión

En el corte por fusión (también llamado fusión y corte por soplado), el gas auxiliar no ayuda a fundir el material, sino que solo entra en vigor después de que el láser lo funde. Generalmente, se utiliza un gas inerte (nitrógeno) como gas auxiliar para ayudar al proceso de corte.

El gas auxiliar presurizado tiende a expulsar el metal fundido de la ranura, aumentando la velocidad de corte y minimizando la cantidad de energía láser requerida para cortar el material.

3. Corte por sublimación

Corte por sublimación

El corte por sublimación (también llamado corte por vaporización) consiste en cortar láminas delgadas de material sin necesidad de un gas auxiliar. Un rayo láser pulsado de alta energía generalmente rompe el material capa por capa, evitando la formación de un baño de fusión.

¿Cuáles son los principales tipos de láseres?

Tipos de láseres

1. Cortadoras láser de CO2

Un láser de CO2 es un tubo de vidrio que contiene una mezcla gaseosa de dióxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno y helio. Por lo general, una corriente eléctrica de alto voltaje pasa a través del tubo de vidrio que excita los átomos de estos gases.

Cortadoras láser de CO2

Entonces, los átomos emiten un exceso de energía en forma de luz. Esta luz se refleja entre un espejo reflectante en un lado del vidrio y un espejo totalmente reflectante en el otro. El extremo del espejo produce un rayo láser de alta energía parcialmente reflectante con una longitud de onda de 9300 – 10600 nm.

2. Cortadoras láser de fibra (DPSSL)

Cortadores láser de fibra (DPSSL)

un láser de fibra [also referred to as a solid-state laser (DPSSL)] utiliza un diodo semiconductor para emitir luz. La luz producida por el diodo ingresa al núcleo de la fibra, dopada con un elemento de tierras raras (erbio, iterbio o tulio). Además, estos componentes de tierras raras absorben la luz y la convierten en un láser de la longitud de onda requerida (950 nm – 2200 nm).

3. Cortadoras láser de diodo

Cortadoras láser de diodo

Este láser de estado sólido utiliza directamente la luz generada por un diodo semiconductor sin medio dopante. Este láser se utiliza principalmente en grabadores láser de bajo costo que tienen una salida de potencia láser baja y pueden cortar y grabar láminas delgadas de material. Sin embargo, los avances recientes han hecho posible tener cortadores láser de diodo de alta potencia que pueden cortar materiales densos.

4. Cortadoras láser Nd: YAG

Un cortador láser Nd:YAG es un láser de estado sólido que consta de una varilla Nd:YAG y una lámpara de arco de criptón alojada dentro de un reflector elíptico. La energía luminosa emitida por la lámpara de arco normalmente se refleja en las paredes del reflector elíptico y es absorbida por la varilla de Nd:YAG.

Cortadoras láser Nd: YAG

Esto excita los iones de neodimio en la barra de Nd:YAG y el exceso de energía se emite en forma de luz brillante. Luego, como con un láser de CO2, la luz se refleja entre un espejo parcialmente reflectante en un extremo del reflector elíptico y un espejo totalmente reflectante en el otro. Además, el extremo del espejo produce un rayo láser de alta energía parcialmente reflectante con una longitud de onda de 1060 nm.

Fuente de la imagen destacada: ghaniassociate.com

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