Las numerosas cosas que nos rodean y que se utilizan para diferentes aplicaciones se fabrican utilizando múltiples métodos y materiales. Los objetos que involucran metal tienden a pasar por diferentes métodos para producir los diferentes productos basados en aplicaciones. Uno de los métodos de fabricación de productos a base de metal es el corte por láser de chapa. Si está dispuesto a saber más sobre este proceso y cada detalle asociado, está en el lugar correcto. Esta guía a continuación presenta todo lo asociado con el proceso de corte por láser de chapa y lo ayudará a aprender muchas cosas al respecto. Entonces, leamos a continuación.
El corte por láser de chapa también se conoce como fabricación de chapa. Es un proceso industrial de fabricación que utiliza láseres en forma de haces de luz de alta potencia. Este láser ayuda a cortar las finas láminas de metal. Todo el proceso está controlado por tecnología CNC y ayuda a cortar piezas con alta precisión. Múltiples industrias utilizan el proceso de corte por láser de chapa para fabricar piezas basadas en láminas de metal. Existen diferentes procesos y formas de láseres utilizados en el proceso de corte, y cada tipo de láser tiene sus pros y sus contras, seguidos de características que ayudan con el corte. proceso.
2. El proceso de corte por láser de chapa metálica
El proceso de corte por láser de chapa se basa en tres métodos distintos, y cada técnica utiliza un proceso diferente; Estos tres métodos se analizan a continuación:
2.1. Corte por fusión con haz láser
El proceso de corte por fusión con rayo láser comprende un gas de corte inerte, ya sea argón o nitrógeno, y se realiza mediante un soplete de corte. El gas inerte utilizado ayuda a evitar la oxidación. Esta oxidación suele tener lugar en el filo, pero puede evitarse si se utiliza gas inerte.
Este gas nunca reacciona con el proceso y, por tanto, es adecuado para láminas metálicas delgadas y planas donde el material tiene requisitos visuales suficientes y además tiene menos necesidad de posprocesamiento.
2.2. Corte por sublimación con rayo láser
El corte por sublimación es otro proceso utilizado para el corte por láser de chapa y consta de un láser. Las partes del material en cuestión se evaporan con la ayuda del rayo láser y no deja que el metal se derrita mucho.
El corte por sublimación con rayo láser es un proceso lento, pero si se necesita un corte de alta precisión y bordes bien acabados, este proceso es una de las opciones más adecuadas.
2.3. Corte por llama con rayo láser
El proceso de las empresas de oxicorte con rayo láser que utilizan gas oxígeno. Este gas ayuda a evaporar el metal fundido. Dado que interviene oxígeno, el proceso es una reacción exotérmica, lo que conduce a un aumento de la energía del proceso.
Este proceso es principalmente para cortar acero dulce y ayuda con diferentes láminas de metal. Además, con este método también se pueden procesar materiales como la cerámica.
3. Tipos de láseres para corte de chapa
Existen diferentes tipos de láseres que se utilizan para cortar chapa; Cada tipo se diferencia de los demás y las características de cada tipo de láser se analizan a continuación:
3.1. Láseres de fibra
Las máquinas de corte por láser de fibra ofrecen el corte más preciso, por lo que se opta por los láseres de fibra en aplicaciones donde el corte de metales necesita alta precisión. Se trata de láseres de estado sólido; Al usarlos, ayudan a cortar materiales como aleaciones de metales, metales e incluso no metales.
Además de cortar los materiales, estos láseres ayudan a grabar y recocer metales. Son muy extensos y consisten en utilizar alta potencia. Su vida útil ronda las 25000 horas y no necesitan un alto nivel de mantenimiento.
Se sabe que los láseres de fibra producen los haces láser más robustos y muy estables. Son adecuados para cortar materiales con menos de 20 mm de espesor.
3.2. Láseres de CO2
Los láseres de CO2 también se utilizan ampliamente como láseres de corte, y estos láseres realizan su función produciendo un haz de luz; Esta luz llega a través de electricidad corriente, que proviene de un tubo que tiene una mezcla de gases.
Estos gases se mezclan comprimiendo gases inertes como nitrógeno y helio seguidos de dióxido de carbono. Los gases utilizados en este proceso son los más comunes.
En comparación con los láseres de fibra, los láseres de dióxido de carbono son menos potentes. Las máquinas láser que utilizan láseres de CO2 pueden cortar metales no metálicos, incluidos plásticos, acrílico y madera. Sin embargo, en algunos casos incluso ayudan a cortar metal en forma de láminas. Las finas láminas de metal cortadas mediante este proceso se componen de metales no ferrosos y aluminio.
3.3 Láseres de cristal (ND:YAG o ND:YVO)
Los láseres de cristal se utilizan para cortar chapa, pero existen dos formas de este tipo de cortadoras láser. ND: YAG, también llamado granate de itrio y aluminio dopado con neodimio, y ND: YVO, que se llama Roth-vanadato de itrio dopado con neodimio, YVO4, son dos formas de cristales que se utilizan para el proceso de corte.
Estas dos formas de cristales son muy utilizadas ya que ofrecen un alto poder a la hora de cortar metales. Por otro lado, son muy caros y su esperanza de vida es también la mitad que la de los láseres de fibra. Tienen una vida que oscila entre 8000 a 15000 horas.
Los láseres de cristal son adecuados para cortar metales revestidos o no, e incluso funcionan bien para cortar metales no metálicos, como plásticos y cerámicas.
4. Material para corte por láser de chapa metálica
El corte por láser de chapa es un método muy eficiente que ayuda a cortar metal en diferentes tamaños y formas. Sin embargo, existen muchos tipos de materiales para elegir, que tienen sus características para diferentes aplicaciones y se pueden cortar mediante corte por láser de chapa. Algunos de estos materiales se analizan a continuación.
Acero
Existen diferentes formas de acero y cada forma tiene sus características:
El acero dulce Se utiliza porque es muy asequible y ofrece versatilidad.
Acero inoxidable es conocido por su acabado duradero y resiste la corrosión.
Acero de alta resistencia También se utiliza en muchas aplicaciones, y se utiliza en aquellos productos que necesitan un alto nivel de resistencia.
Aluminio
El aluminio es un material liviano y se utiliza en aplicaciones donde se necesita resistencia a la corrosión, como automóviles, aeroespaciales y electrónica de consumo.
Latón
El latón es una mezcla de zinc y cobre y tiene un aspecto estéticamente atractivo; por lo tanto, se utiliza para aplicaciones que necesitan una mejora estética con corte por láser de chapa.
Cobre
El cobre es un material utilizado en aplicaciones electrónicas y ofrece conductividad y resistencia a la corrosión; Los componentes electrónicos se fabrican mediante corte de chapa.
Níquel
Níquel Es un material muy duradero que resiste altas temperaturas y corrosión. Por lo tanto, se utiliza en aplicaciones como procesamiento químico y aeroespacial.
Acero galvanizado
El acero galvanizado se utiliza cuando se trata de corte por láser de chapa y en aplicaciones que necesitan un material resistente a la corrosión compuesto por una capa de zinc.
Titanio
El titanio se utiliza en la industria automovilística, aeroespacial y médica. Es fuerte y liviano y ofrece facilidad cuando se combina con el proceso de corte de chapa.
Todos los materiales discutidos anteriormente son muy relevantes con respecto al proceso de corte por láser de chapa, pero qué material elegir para cada aplicación depende de los requisitos.
Estos requisitos se componen de la resistencia, la capacidad del presupuesto de material y todos estos factores. Las propiedades del material deben evaluarse antes de la selección y debe ser adecuado para la aplicación.
5. Factores que afectan los costos del corte por láser
El coste del corte por láser de chapa depende de muchos factores. Algunos de estos factores son los siguientes:
Naturaleza del Material
Los materiales tienen diferentes tipos y espesores; según esto se produce el proceso de corte. Los materiales, que son más duros y gruesos, necesitan más tiempo y la potencia del láser para cortarse, y esto repercute en el coste.
Cuanto más tiempo y energía se requiera, mayor será el costo del proceso y viceversa.
Desperdicio de material
El material debe utilizarse de manera eficiente durante el proceso de corte de chapa; cuando se utiliza el material, se reducen los residuos y, por tanto, la chapa se optimiza adecuadamente. Esto ayuda a reducir el costo. Sin embargo, en los casos en que el desperdicio es elevado, el coste total también aumenta.
Coste de instalación
El coste de instalación de las máquinas también es un coste considerable, y consiste en cargar y fijar el material, configurar el láser y preparar la máquina; esto aumenta el costo del proceso porque también necesita una persona capacitada por separado para hacer el trabajo y también requiere tiempo.
Complejidad del Diseño
Los diseños complejos impactan la velocidad y terminan aumentando el tiempo y el costo. Sin embargo, en los casos en que el diseño es simple, la velocidad de la máquina es rápida y, por tanto, se reduce el coste.
Eficiencia de la máquina
Una maquinaria eficiente ayuda a ofrecer un proceso de corte preciso y eficiente, lo que conlleva un ahorro de costes. Las máquinas de corte por láser que son ineficientes o no reciben el mantenimiento adecuado pueden aumentar el costo del proceso.
Consumo de Láser
El proceso de corte por láser está respaldado con gases inertes; Cuestan más cuando se consumen en mayores cantidades. Los materiales gruesos y resistentes tienden a aumentar el coste del proceso debido al alto consumo de gas y energía.
Costo de mano de obra
Los costos de mano de obra también se suman a todo el proceso de corte por láser, e incluye incluso la configuración de la máquina y las tareas de poscorte; por lo tanto, esto conduce a un aumento en el costo total.
Volumen de pedido
El volumen de pedidos también es un aspecto fundamental que incide en el coste del proceso de corte por láser de chapa. Si el volumen es alto, se logran economías de escala, lo que conlleva un ahorro en el coste del proceso al reducir el precio unitario. Sin embargo, si el volumen es bajo, el coste por unidad es alto.
6. Ventajas del corte por láser de chapa metálica
El corte por láser de chapa es un método para fabricar muchas aplicaciones que requieren cortar metal en forma de láminas. Algunas de las ventajas del proceso de corte por láser de chapa son las siguientes:
Cortes y diseños precisos
El haz de luz que proviene del láser ayuda a cortar metales con alta precisión. La precisión del corte es notable, lo que lleva a que el material se derrita y evapore, que es tan fino que no se puede comparar con ningún otro método utilizado para cortar metales.
Las herramientas de troquelado ofrecen una tolerancia de 1 a 3 mm, pero el nivel de precisión es tan bajo como 0.003 mm cuando se trata de corte por láser.
Mejor utilización de la hoja
El corte por láser es un método que no supone ningún desperdicio. El corte por láser aprovecha los materiales y los aprovecha al máximo. Por tanto, el estrés de comprar material extra para la realización del diseño y proceso no es inexistente.
Además, a medida que se reduce el desperdicio, el costo del material incluso se reduce porque un desperdicio excesivo genera costos excesivos, que se ahorran en este proceso.
Corte versátil
Todo el proceso de corte de chapa es versátil; ofrece flexibilidad y muchas funciones se realizan mediante este método. Este proceso es adecuado para cortes simples y complejos e incluso admite grabados y detalles intrincados.
Por lo tanto, el proceso no obliga a los fabricantes a pasar por la molestia de reemplazar ocasionalmente las herramientas cuando el proceso continúa. Ayuda a lograr los cortes y diseños deseados de manera eficiente.
Utiliza menos energía
El corte por láser de chapa es un proceso que se realiza mediante máquinas que funcionan de forma automática y no es necesario mover sus piezas. Las piezas metálicas se cortan consumiendo menos energía.
Las cortadoras láser utilizan una energía de 10 KW; Otros procesos de corte consumen cinco veces más energía que este.
Cortes sin daños
Algunas personas han pensado que debido al procedimiento de corte por láser de chapa, las piezas producidas sufren daños debido a la producción de calor.
Sin embargo, éste no es el caso; el impacto del calor es mínimo y la tolerancia de los metales no se comprime debido a esto.
Los componentes fabricados mediante corte por láser mantienen sus características intactas sin sufrir daños.
7. Desventajas del corte por láser de chapa metálica
El proceso de corte por láser de chapa tiene muchos beneficios, pero también tiene algunas desventajas, y son las siguientes:
Requiere un operador capacitado y experimentado
Operar una cortadora láser no es posible para una persona que no sea un profesional. Sólo una persona profesional y capacitada puede operar la máquina para utilizarla de la mejor manera.
Un perito los manejará razonablemente en caso de que exista algún defecto que el perito también pueda detectar. En caso de que una persona no capacitada intente operar la máquina, existe una alta probabilidad de que termine dañándola.
Grosor limitado del metal soportado
El corte por láser es capaz de soportar una gran variedad de materiales, y este incluye incluso láminas metálicas. Sin embargo, este proceso sólo es adecuado para algunos materiales más gruesos. Las cortadoras láser habituales son adecuadas para cortar las láminas de metal, y el espesor máximo soportado es de 15 mm si es de aluminio y de 6 mm si es de acero.
Libera gases nocivos
Las cortadoras láser utilizan gases inertes para realizar el proceso de chapa. Cuando tienden a cortar metales, lo hacen evaporándolos o fundiéndolos, lo que provoca la liberación de gases nocivos.
Estos gases pueden causar muchos problemas. Por lo tanto, siempre se recomienda que el proceso de corte por láser se realice en un entorno de trabajo seguro y adecuadamente ventilado para que los humos no causen problemas a los operadores de las máquinas presentes en la sala.
Fuerte inversión inicial
Las máquinas de corte por láser están disponibles en diferentes calidades; sin embargo, cuando espera invertir en una máquina de corte por láser de la mejor calidad, el costo suele ser alto y requiere una inversión considerable.
8. Consejos fundamentales para el corte de piezas por láser
Puede seguir los consejos que se sugieren a continuación para maximizar el proceso de corte por láser en el diseño de las piezas metálicas más atractivas.
Gestionar el poder con espesor
El espesor del material y la potencia del láser van de la mano; cuando el espesor del material es alto, la potencia necesaria para cortar el láser también será alta.
En caso de mantener una potencia baja para cortar materiales más gruesos, el láser no podrá penetrar el metal y no dará el corte deseado. Por lo tanto, es importante asegurarse de que la potencia y el grosor estén alineados adecuadamente.
Margen para Kerf
Necesitas tener un margen para el corte. Kerf es cuando la cortadora láser procesa el material utilizado para fabricar la pieza, impactándolo como una quemadura.
Por lo tanto, mantener un margen de corte en nuestra pieza que se fabrica con el material más grueso es fundamental porque es más prominente cuando el material utilizado para fabricar una pieza es grueso.
Selección adecuada de materiales
También es fundamental tener en cuenta el material elegido para el corte por láser. A la hora de seleccionar un material adecuado, hay que tener en cuenta sus propiedades y si desea o no que estas propiedades se incorporen a sus productos finales.
Algunos materiales son rígidos, otros transparentes y otros flexibles. Por lo tanto, elegirlos según sus necesidades y el proceso de corte por láser es igualmente importante.
Importancia del espaciado
El espacio entre los dos recorridos de la chapa debe ser de al menos 2 mm. Este espesor es importante porque ayuda a eliminar el error en caso de que persista y se consigue el mejor resultado posible.
Incorporación de texto
Las operaciones con láser varían y solo algunas operaciones con láser necesitan cortar texto. Sin embargo, en los casos en los que se requiera, la mejor forma de incorporarlo es escribir las letras en un formato más grande y con suficiente espacio, ya que ofrece un mejor resultado. Si incorporas letras pero están cerca unas de otras, se superpondrán.
9. Aplicaciones de piezas de corte por láser de chapa metálica
Las piezas de corte por láser de chapa se utilizan ampliamente en muchos tipos de aplicaciones, y algunas de ellas son las siguientes:
Los componentes que se utilizan en la industria aeroespacial son los que deben ser precisos. Son piezas muy precisas y también necesitan una alta tolerancia debido a la complejidad del diseño del avión.
El proceso de corte por láser de chapa ayuda a crear componentes ligeros y adecuados para la industria aeroespacial. Materiales como el aluminio y el acero se utilizan ampliamente en estas aplicaciones.
El proceso de corte por láser de chapa también es un método de bajo coste ideal para fabricar elementos de fijación utilizados en la industria aeroespacial y de paneles. Además, estas piezas son adecuadas para fabricar carcasas para sensores y otros accesorios y herramientas.
La base de los automóviles es la chapa. La evolución de las chapas llevó a la evolución de los automóviles porque la mayoría de las piezas de un vehículo están hechas de finas láminas de metal como marcos, techos, paneles, etc. Estas piezas se someten a un proceso de corte por láser y toman una forma y un diseño. que es necesario para su fijación en un automóvil.
La industria médica está equipada con demandas cambiantes, por lo que elegir el material adecuado es muy importante para garantizar que las herramientas médicas sean de alta calidad. Estas herramientas necesitan un alto nivel de precisión y no hay margen para comprometer la calidad.
El proceso de corte por láser de chapa está altamente automatizado y requiere mucha precisión. Por tanto, los instrumentos utilizados en el sector sanitario pueden realizar muy bien las funciones requeridas.
Además, las chapas están dotadas de propiedades tales que parecen muy adecuadas para diferentes funciones médicas. Las formas más comunes de chapa metálica utilizadas en medicina son el acero inoxidable y el aluminio, y se observan principalmente en la resonancia magnética, ya que no se ven afectados debido a los campos magnéticos creados.
Industria electrónica
La industria electrónica está equipada con numerosas aplicaciones que requieren el uso de chapa metálica, y Thai se dedica a la fabricación de componentes electrónicos como teléfonos móviles, tabletas, iluminación LED y equipos de telecomunicaciones.
Electrodomésticos de consumo
Cada aparato que se utiliza en diferentes aplicaciones está compuesto de chapa. El proceso de corte por láser de chapa mejora la precisión. Ayuda a diseñar la chapa de una manera muy beneficiosa y ayuda a que sea aplicable a diferentes tipos de electrodomésticos.
El proceso de corte por láser de chapa no sólo ayuda a fabricar los componentes de los electrodomésticos sino también las carcasas de los electrodomésticos. Los electrodomésticos fabricados mediante este proceso incluyen licuadoras, aplicaciones utilizadas en diferentes electrodomésticos y muchos más.
10. ¿Cómo reducir el costo del corte por láser de chapa?
El coste del corte por láser de chapa se puede reducir utilizando diferentes métodos, y algunas de estas técnicas son las siguientes:
Seleccionar la materia prima adecuada
La selección de materias primas adecuadas a la hora de producir los componentes mediante corte por láser de chapa es un aspecto esencial para garantizar el ahorro de costes. Es imperativo elegir materiales que sean económicos pero de mejor calidad.
Se sugiere utilizar materiales asequibles y, al mismo tiempo, que puedan realizar funciones a la altura. Si comparas el acero inoxidable y el aluminio, puedes ver que el coste del aluminio es menor que el del acero inoxidable, pero las propiedades son más o menos iguales; por lo tanto, elegirlo le ayudará a ahorrar en costes de fabricación.
Selección de calibre de hoja
Seleccionar el calibre de chapa con un tamaño estándar siempre es muy adecuado para el diseño. Se sugiere elegir calibres de láminas de metal que estén fácilmente disponibles y sean asequibles.
Eliminación de enchapado y soldadura.
El costo del corte por láser de chapa metálica se puede reducir eliminando la soldadura y el enchapado. Las láminas metálicas que se sueldan tienden a liberar gases tóxicos, por lo que el coste de fabricación aumenta.
Las chapas chapadas son las que aumentan el coste de fabricación y también el lead time; por tanto, evitarlos ayuda a reducir el coste de fabricación.
Mantener el diseño simple
La complejidad del diseño lo hace atractivo y estéticamente agradable, pero al mismo tiempo aumenta el coste de fabricación. Cuanto más detallado sea el diseño, más herramientas se necesitarán para crearlo e incluso aumentará el coste del proceso.
Los diseños más simples con curvaturas básicas ayudarán a reducir el costo del proceso y, si mantiene uniforme el radio de curvatura, podrá reducir el costo de fabricación. Cuantas más funciones y detalles agregues, mayor será el costo del proceso.
11. Procesos posteriores al acabado
Una vez que haya fabricado los componentes mediante corte por láser de chapa, es posible que algunos componentes necesiten un posprocesamiento, y existen diferentes métodos de posprocesamiento, que se sugieren a continuación:
Pasivación
Se opta por el proceso de pasión para proteger el componente de la corrosión y se le da una capa de óxido, que agrega protección. Este proceso consiste en dotar al material de un baño de ácido cítrico y nítrico.
La superficie de la chapa tras este proceso no queda lisa, sino que necesita un proceso de limpieza previo para realizar la pasivación.
Películas químicas
Es uno de los materiales de acabado más asequibles, lo que lleva a la aplicación de un recubrimiento químico líder. Es adecuado para aluminio y actúa como imprimación para la base del metal, y ayuda a reducir la posibilidad de corrosión en el metal, que está recubierto con la película química.
galvanoplastia
El proceso de galvanoplastia se realiza a través de electricidad, y para ello se utiliza una celda electrolítica. La capa metálica se aplica a los metales, creando una unión que ayuda a mejorar la funcionalidad y estética de los componentes y el metal.
El proceso de galvanoplastia reduce la fricción entre las piezas que se mueven y también ofrece una capa de protección. Es ideal para ayudar a evitar la corrosión y mejorar la propiedad de adhesión de los metales.
Pintura
El proceso de pintura añade una capa de pintura sobre la superficie del metal. Se rocían capas de pintura sobre las superficies metálicas.
El proceso de pintura mejora el acabado y disposición de la superficie, e incluso ayuda a eliminar defectos u ocultar fallas en la superficie del metal. No es tan duradero como otros métodos de acabado, pero aún así puede ayudar a ocultar las fallas en la superficie.
Grabado láser
El grabado con láser ayuda a crear marcas permanentes en los componentes, y es un proceso específico que es costoso y ayuda a agregar marcas de identificación al fundir el metal. Muchas marcas utilizan este método para crear su marca o un punto de identificación. Este proceso utiliza altas temperaturas para grabar la marca.
12. Conclusión
El proceso de corte por láser de chapa metálica se opta comúnmente y se utiliza para muchas aplicaciones. Por lo tanto, si también desea que sus componentes se fabriquen mediante este proceso, AN-Prototipo te puede ayudar en ese sentido.
Encontrarás múltiples opciones con mucha verticalidad y ofrecen servicios accesibles; el costo de los componentes fabricados también será relativamente menor. Se ofrecen muchos tipos de materiales para brindarle mucha facilidad de acuerdo con los requisitos que tenga asociados con la industria en la que opera.