¿Qué es una máquina de corte por láser de fibra CNC de chapa?

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El corte por láser es una tecnología que utiliza un láser para cortar materiales y, por lo general, se utiliza para aplicaciones de fabricación industrial, pero también está empezando a ser utilizado por escuelas, pequeñas empresas y aficionados. El corte por láser funciona dirigiendo la salida de un láser de alta potencia más comúnmente a través de la óptica. La óptica láser y el CNC (control numérico por computadora) se utilizan para dirigir el material o el rayo láser generado. Un láser comercial típico para cortar materiales implicaría un sistema de control de movimiento para seguir un CNC o código G del patrón que se va a cortar en el material. El rayo láser enfocado se dirige al material, que luego se funde, quema, se vaporiza o es expulsado por un chorro de gas, [1] dejando un borde con un acabado superficial de alta calidad. Los cortadores láser industriales se usan para cortar material de hoja plana así como también materiales estructurales y de tubería.
Hay tres tipos principales de láseres utilizados en el corte por láser. El láser de CO2 es adecuado para cortar, perforar y grabar. Los láseres de neodimio (Nd) e itrio-aluminio-granate de neodimio (Nd-YAG) son idénticos en estilo y difieren solo en la aplicación. Nd se usa para perforar y donde se requiere alta energía pero baja repetición. El láser Nd-YAG se utiliza cuando se necesita una potencia muy alta y para perforar y grabar. Tanto los láseres de CO2 como los de Nd / Nd-YAG se pueden usar para soldar. [7]

Las variantes comunes de los láseres de CO2 incluyen flujo axial rápido, flujo axial lento, flujo transversal y losa.

Los láseres de CO2 son comúnmente "bombeados" al pasar una corriente a través de la mezcla de gases (excitados por DC) o al usar energía de radiofrecuencia (excitados por RF). El método de RF es más nuevo y se ha vuelto más popular. Dado que los diseños de CC requieren electrodos dentro de la cavidad, pueden encontrar erosión del electrodo y recubrimiento del material del electrodo en cristalería y óptica. Como los resonadores de RF tienen electrodos externos, no son propensos a esos problemas.

Los láseres de CO2 se utilizan para el corte industrial de muchos materiales, incluidos acero dulce, aluminio, acero inoxidable, titanio, cartón de tareas, papel, cera, plásticos, madera y telas. Los láseres YAG se usan principalmente para cortar y marcar metales y cerámicas.

Además de la fuente de alimentación, el tipo de flujo de gas también puede afectar el rendimiento. En un resonador de flujo axial rápido, la mezcla de dióxido de carbono, helio y nitrógeno se hace circular a alta velocidad por una turbina o un soplador. Los láseres de flujo transversal circulan la mezcla de gases a una velocidad más baja, lo que requiere un soplador más simple. Los resonadores de placas o de refrigeración por difusión tienen un campo de gas estático que no requiere presurización ni cristalería, lo que permite ahorrar en reemplazo de turbinas y cristalería.

El generador de láser y la óptica externa (incluida la lente de enfoque) requieren refrigeración. Dependiendo del tamaño y la configuración del sistema, el calor residual puede ser transferido por un refrigerante o directamente al aire. El agua es un refrigerante comúnmente usado, generalmente circula a través de un enfriador o sistema de transferencia de calor.

Un microjet láser es un láser guiado por chorro de agua en el que un rayo láser pulsado se acopla a un chorro de agua a baja presión. Esto se usa para realizar funciones de corte por láser mientras se usa el chorro de agua para guiar el rayo láser, al igual que una fibra óptica, a través de la reflexión interna total. Las ventajas de esto son que el agua también elimina los desechos y enfría el material. Las ventajas adicionales sobre el corte láser tradicional "seco" son altas velocidades de corte, corte paralelo y corte omnidireccional.

Los láseres de fibra son un tipo de láser de estado sólido que está creciendo rápidamente en la industria del corte de metales. A diferencia del CO2, la tecnología de fibra utiliza un medio sólido de ganancia, a diferencia de un gas o líquido. El "láser de semillas" produce el rayo láser y luego se amplifica dentro de una fibra de vidrio. Con una longitud de onda de solo 1.064 micrómetros, los láseres de fibra producen un tamaño de punto extremadamente pequeño (hasta 100 veces más pequeño en comparación con el CO2), lo que lo hace ideal para cortar material metálico reflectante. Esta es una de las principales ventajas de la fibra en comparación con el CO2.
En general, hay tres configuraciones diferentes de máquinas de corte láser industriales: material móvil, híbrido y sistemas de óptica volante. Estos se refieren a la forma en que el rayo láser se mueve sobre el material a cortar o procesar. Para todos estos, los ejes de movimiento típicamente se designan eje X e Y. Si el cabezal de corte puede controlarse, se designa como el eje Z.

Los láseres de material en movimiento tienen un cabezal de corte estacionario y mueven el material debajo de él. Este método proporciona una distancia constante desde el generador de láser hasta la pieza de trabajo y un único punto desde el que se puede eliminar el efluente de corte. Requiere menos ópticas, pero requiere mover la pieza de trabajo. Esta máquina de estilo tiende a tener la menor óptica de entrega de haz, pero también tiende a ser la más lenta.

Los láseres híbridos proporcionan una tabla que se mueve en un eje (generalmente el eje X) y mueve la cabeza a lo largo del eje más corto (Y). Esto da como resultado una longitud de trayectoria de suministro de haz más constante que una máquina óptica voladora y puede permitir un sistema de entrega de haz más simple. Esto puede dar como resultado una pérdida de potencia reducida en el sistema de entrega y más capacidad por vatio que las máquinas ópticas de vuelo.

Los láseres ópticos Flying presentan una mesa estacionaria y un cabezal de corte (con rayo láser) que se mueve sobre la pieza de trabajo en ambas dimensiones horizontales. Los cortadores ópticos Flying mantienen la pieza de trabajo estacionaria durante el procesamiento y, a menudo, no requieren sujeción de material. La masa en movimiento es constante, por lo que la dinámica no se ve afectada por el tamaño variable de la pieza de trabajo. Las máquinas de óptica voladora son las más rápidas, lo que es ventajoso cuando se cortan piezas de trabajo más delgadas. [11]

Las máquinas de vuelo óptico deben usar algún método para tener en cuenta el cambio de la longitud de la viga del campo cercano (cerca del resonador) cortando en el campo lejano (lejos del corte del resonador). Los métodos comunes para controlar esto incluyen la colimación, la óptica adaptativa o el uso de un eje de longitud de haz constante.

máquinas de cinco y seis ejes también permiten cortar piezas formadas. Además, existen varios métodos para orientar el rayo láser a una pieza de trabajo conformada, manteniendo una distancia de enfoque adecuada y un punto de separación de la boquilla, etc.
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