Vistas:0 Autor:Ingeniero experimentado Chole Hora de publicación: 2024-06-12 Origen:Tianchen Laser
Por Chloe Wong, ingeniera láser de Tianchen
Mientras máquinas de corte por láser de fibra son increíblemente versátiles y capaces de procesar una amplia gama de metales, algunos metales plantean desafíos únicos.Como ingeniero en Tianchen Laser, uno de los principales fabricantes de cortadoras láser de fibra en China, tengo una amplia experiencia con las capacidades y limitaciones de estas poderosas máquinas.En este artículo, analizaré los metales que pueden ser difíciles de cortar con un láser de fibra y brindaré consejos para superar esas dificultades.
Los láseres de fibra utilizan un láser de semilla y un amplificador para generar un haz de luz de alta energía extremadamente enfocado.Este rayo láser es dirigido por un cabezal de corte con óptica de enfoque para cortar piezas de metal.El material se funde, se quema, se vaporiza o se elimina mediante un chorro de gas, separando la lámina de metal en partes.
Los láseres de fibra ofrecen ventajas como altas velocidades de corte, precisión, anchos de corte pequeños, eficiencia energética y bajo mantenimiento en comparación con otros métodos de corte industrial.Son ideales para cortar metales reflectantes como aluminio, latón y cobre, así como acero, acero inoxidable y metales exóticos.
Sin embargo, ciertas propiedades del metal y tipos de aleaciones pueden hacer que el corte por láser sea más desafiante.Comprender estos casos especiales es clave para lograr los mejores resultados de corte.
Las principales dificultades que los metales pueden plantear al corte por láser de fibra son:
Alta reflectividad
Conductividad térmica
Punto de fusión bajo
Dureza y espesor
Examinemos cada uno de estos factores y los metales que los exhiben.
Los metales altamente reflectantes como el aluminio, el cobre y el latón plantean un desafío porque reflejan una parte importante de la luz láser en lugar de absorberla.Esta luz reflejada puede dañar potencialmente la óptica del cabezal de corte.
El cobre puro es especialmente problemático debido a su extremadamente alta reflectancia, superior al 90% en longitudes de onda del láser de fibra de alrededor de 1 micrón.Las superficies pulidas o chapadas aumentan aún más la reflectividad.
Para cortar metales altamente reflectantes, la densidad máxima de potencia del láser en la superficie de la pieza de trabajo debe ser lo suficientemente alta como para superar la reflectividad e iniciar el corte.Los cabezales de corte especializados utilizan una boquilla cónica para evitar reflejos.También ayudan los elementos de aleación, los revestimientos de superficies y las texturas que aumentan la absortividad.
Los metales con alta conductividad térmica, como el aluminio y el cobre, disipan rápidamente el calor del área de corte.Este efecto de 'disipador de calor' hace que sea más difícil alcanzar el punto de fusión para el corte.Se requiere más potencia láser para superar la conductividad térmica.
Reducir la velocidad de corte y utilizar gas comprimido como nitrógeno para eliminar el metal fundido puede contrarrestar hasta cierto punto la alta conductividad térmica.Pulsar el láser en lugar de utilizar una salida de onda continua también ayuda al permitir que se acumule calor con cada pulso.
Los metales y aleaciones con puntos de fusión relativamente bajos tienden a fundirse y volver a solidificarse muy rápidamente durante el corte por láser.Este rápido cambio de fase puede provocar bordes de corte ásperos, rebabas y salpicaduras.
Las aleaciones de aluminio son propensas a este problema.Su bajo punto de fusión y viscosidad significan que el metal tiende a fundirse formando una masa en lugar de vaporizarse limpiamente.Los láseres pulsados y las boquillas de gas especializadas que brindan una cobertura de gas de protección extremadamente localizada ayudan con este problema.
El grosor y la dureza de la pieza de metal afectan la potencia del láser y el tiempo de corte requerido.Las hojas más gruesas necesitan más potencia o una velocidad de avance más lenta para cortar.Algunos metales muy duros, como ciertos aceros para herramientas, también necesitan más potencia para iniciar y mantener el corte.
Los láseres de fibra son más eficaces para cortar metal de hasta unos 20 mm de espesor.Pueden cortar metales más gruesos de más de 25 mm, pero puede hacerlo a un ritmo más lento.La potencia del láser, la óptica de enfoque, la presión del gas auxiliar y la distancia de separación de la boquilla deben optimizarse en función del espesor y tipo de metal específico.
El acero inoxidable, aunque generalmente es fácil de cortar con un láser de fibra, puede plantear algunos desafíos dependiendo de los grados de aleación específicos.El alto contenido de cromo en el acero inoxidable crea una capa de óxido que tiene temperaturas de fusión y vaporización mucho más altas que el metal subyacente.
Durante el corte por láser, esta capa refractaria de óxido de cromo impide el proceso de corte.Los láseres de fibra generalmente pueden manejar esto, pero algunos grados de acero inoxidable plantean mayores dificultades:
El acero inoxidable 303 contiene azufre y fósforo añadidos para mejorar la maquinabilidad.Pero estos aditivos dificultan el corte por láser al reducir la tensión superficial y la viscosidad de la aleación.
Los aceros inoxidables 416 y 420 tienen un alto contenido de carbono que reduce su ductilidad.El corte con láser de estos grados produce más escoria y puede provocar microfisuras en el borde cortado.
Los grados súper austeníticos como el 904L tienen un contenido de níquel tan alto que tienen conductividades térmicas cercanas al cobre puro.Esto hace que sea necesaria más potencia del láser para cortar.
Los grados martensíticos como 410 y 440C también representan un desafío debido a su dureza y resistencia extremadamente altas.Tienen mayor reflectividad y menor tendencia a fundirse en comparación con los aceros inoxidables austeníticos.
Según mi experiencia cortando una amplia gama de metales con láseres de fibra Tianchen, recomiendo lo siguiente para procesar los metales más desafiantes:
Utilice la potencia láser máxima más alta disponible para superar la reflectividad y la conductividad térmica.Nuestro láser de fibra T-20000 de 20 kW tiene la potencia de corte más alta de la industria.
Utilice gas de corte a alta presión, generalmente nitrógeno puro o aire de taller.La alta presión del gas proporciona enfriamiento adicional y expulsa el metal fundido del corte.
Reduzca la distancia de separación de la boquilla a 0,5-1,0 mm, la mitad de la distancia típica.Esto coloca el punto focal del haz en la superficie superior del metal para un calentamiento más rápido.
Reduzca la velocidad de corte para que el láser tenga más tiempo para derretir y vaporizar el metal.Las velocidades para metales difíciles pueden ser entre un 50% y un 80% más lentas que las del acero dulce.
Experimente usando longitudes de onda verdes o UV de frecuencia duplicada en lugar del típico infrarrojo de 1064 nm.La luz verde y ultravioleta es absorbida más fácilmente por los metales reflectantes como el cobre y el aluminio.
Aplique revestimientos antirreflectantes o texturas superficiales a la pieza de metal para aumentar la absortividad del láser.Los revestimientos como el óxido negro o las superficies rugosas absorben más luz láser.
Utilice un cabezal de corte especializado con una boquilla cónica para reducir los reflejos posteriores y una lente de enfoque de gran diámetro para manejar altas potencias láser.Tianchen ofrece cabezales de corte de 'metal brillante' personalizados para nuestros láseres de fibra.
Si es posible, elija una aleación que sea más susceptible al corte con láser.Por ejemplo, el aluminio 6061 es más fácil de cortar que el aluminio 2024.El acero inoxidable 304 corta más fácilmente que el 303.
En Láser Tianchen, llevamos más de una década a la vanguardia de la tecnología de corte por láser de fibra.Nuestros láseres de fibra se utilizan para cortar metales fáciles y difíciles por fabricantes en una amplia gama de industrias en todo el mundo.
Ofrecemos láseres de fibra con potencias de 1 kW a 20 kW y más para manejar todo, desde láminas de calibre fino hasta placas gruesas.Nuestros cabezales de corte, sistemas de suministro de gas, ópticas de enfoque y software de control están optimizados para los desafíos de los metales difíciles de cortar.
Si tiene dificultades para cortar metales reflectantes, conductores, gruesos o duros con su láser actual, contacta a Tianchen hoy.Nuestros ingenieros de aplicaciones expertos pueden evaluar sus necesidades y recomendarle la solución láser de fibra ideal.
Con el láser de fibra Tianchen adecuado y los parámetros de corte óptimos, incluso los metales más difíciles se pueden cortar de forma limpia, rápida y confiable.Descubra la diferencia de Tianchen y lleve sus capacidades de corte de metales al siguiente nivel.
