El corte láser es, sin duda, uno de los mayores avances en la industria de la fabricación de metales. Cuando la última tecnología se aplicó al corte de metales, se hizo posible mantener una calidad de primer nivel de forma constante.
Así que, analicemos todos los detalles sobre el corte láser, especialmente si está pensando en adquirir grandes equipos de corte láser para su planta de fabricación. Comencemos con lo básico.
¿Qué es el corte láser?
El corte láser es un proceso que utiliza un láser de alta potencia para cortar materiales. El rayo láser se enfoca en el material, y el calor del láser vaporiza o funde el material, dejando un borde cortado. Es un proceso preciso que se puede utilizar para cortar formas y patrones complejos.
Los rayos láser se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluyendo:
- Corte y soldadura
- Perforación
- Marca
- Cirugía
- Telecomunicaciones
- Entretenimiento
Por lo general, el corte láser se utiliza en la fabricación para producir piezas de alta calidad. También se utiliza en una variedad de otras industrias de nicho, como la fabricación de letreros, la fabricación de joyas y la industria aeroespacial.
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¿Qué materiales se pueden cortar con corte láser?
El corte láser es un proceso versátil que se puede utilizar para cortar una amplia variedad de materiales, incluyendo:
Metales: Acero, aluminio, acero inoxidable, titanio y más.
Madera: Contrachapado, MDF, madera dura, etc.
Plásticos: Acrílico, policarbonato, polietileno, polipropileno y otros.
Vidrio: Vidrio transparente, coloreado y templado.
Tejido: Algodón, poliéster, nylon y más.
Papel: Cartulina, papel de construcción, etc.
Espuma: Poliestireno, poliuretano y otros.
Caucho: Tanto caucho natural como caucho sintético.
Cerámica: Porcelana, loza y más.
Piedra: Mármol, granito, etc.
Es importante tener en cuenta que no todos los materiales son adecuados para el corte láser. Por ejemplo, los materiales que contienen agua o sustancias inflamables no deben cortarse con un láser.
Los materiales específicos que se pueden cortar con corte láser variarán según el tipo de láser y la potencia del láser. Por ejemplo, un láser de CO2 se usa ampliamente para cortar madera, papel y plástico, mientras que un láser de fibra se usa principalmente para cortar metal.
Si bien reconocemos que el láser se puede utilizar para cortar una variedad de materiales, el alcance de este artículo es cómo se puede aplicar a los metales.
Estos son algunos de los beneficios clave del corte láser:
- Es un proceso más limpio para cortar a través del metal
- Es un proceso más rápido que el corte por plasma
- Proporciona la mejor calidad de corte disponible
¿Qué es un rayo láser?
Un rayo láser es un haz de luz producido por un láser. Los láseres son dispositivos que amplifican la luz estimulando la emisión. Esto significa que utilizan una pequeña cantidad de luz para crear una gran cantidad de luz en un rayo. La luz de un láser es coherente, lo que significa que todas las ondas están en fase entre sí. Esto le da al rayo láser su brillo y estrechez característicos.
La historia del corte láser
La historia del corte láser se remonta a los primeros días del desarrollo del láser. En 1960, Theodore H. Maiman construyó el primer láser, un láser de rubí. Este fue un gran avance en la tecnología láser, y allanó el camino para el desarrollo de otros tipos de láseres, como el láser de CO2.
La primera máquina de corte láser se desarrolló a principios de la década de 1970. Esta máquina utilizaba un láser de CO2 para cortar metal. El corte láser se hizo rápidamente popular en la industria manufacturera, ya que era una forma más precisa y eficiente de cortar metal que los métodos tradicionales, como el punzonado y el cizallamiento.
En la década de 1980, el corte láser comenzó a usarse para otros materiales, como la madera, el plástico y la tela. Esto hizo que el corte láser fuera aún más versátil y abrió nuevos mercados para la tecnología.
Hoy en día, el corte láser es un proceso ampliamente utilizado en una variedad de industrias. Se utiliza para cortar una amplia gama de materiales, y es una forma precisa, eficiente y rentable de producir piezas de alta calidad.
Hitos clave a lo largo de décadas en la historia del corte láser
1960: Theodore H. Maiman construye el primer láser, un láser de rubí.
Década de 1970: Se desarrolla la primera máquina de corte láser.
Década de 1980: El corte láser comienza a utilizarse para otros materiales, como madera, plástico y tela.
Década de 1990: El corte láser se vuelve más asequible y accesible.
Década de 2000: El corte láser se utiliza en una gama más amplia de industrias.
Década de 2010: El corte láser continúa evolucionando y mejorando.
¿Quién es Theodore Maiman?
Theodore Harold Maiman, (nacido el 11 de julio de 1927, Los Ángeles, California, EE.UU. – fallecido el 5 de mayo de 2007, Vancouver, B.C., Canadá), fue un físico estadounidense, que construyó el primer láser. Este es un dispositivo que produce luz coherente monocromática, o luz en la que los rayos son todos de la misma longitud de onda y fase. El láser ha encontrado numerosos usos prácticos, que van desde la cirugía delicada hasta la medición de la distancia entre la Tierra y la Luna.
Después de conseguir un doctorado en la Universidad de Stanford en 1955, Maiman aceptó un puesto en Hughes Research Laboratories (ahora HRL Laboratories, LLC), donde se interesó en un dispositivo desarrollado y construido por Charles H. Townes y colegas, y conocido como maser (acrónimo de «amplificación de microondas [o molecular] por emisión estimulada de radiación»; “microwave [or molecular] amplification by stimulated emission of radiation”, por sus siglas en inglés). Maiman realizó innovaciones de diseño que aumentaron en gran medida la viabilidad del maser de estado sólido. Luego se propuso desarrollar un maser óptico, o láser, que se basa en el principio del maser, pero produce luz visible en lugar de microondas. Operó el primer láser exitoso en 1960 y dos años más tarde estableció Korad Corporation para la investigación, desarrollo y fabricación de láseres. Maiman más tarde vendió Korad y trabajó como consultor en TRW, una corporación de tecnología. Su autobiografía, The Laser Odyssey, fue publicada en el año 2000.
CO2 vs Fibra
Hay dos tipos principales de cortadoras láser industriales: CO2 y fibra.
En un sistema de corte por láser de CO2, la luz se produce cuando la electricidad pasa a través de un tubo lleno de gas con espejos en ambos extremos. Un espejo es totalmente reflectante mientras que el otro deja pasar algo de luz. Estos espejos guían el rayo láser hacia el material a cortar. El gas es normalmente una mezcla de dióxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno y helio.
La fibra es un tipo de láser que utiliza un cable de fibra óptica para transmitir el rayo láser. Esto hace que los láseres de fibra sean más eficientes y potentes que los láseres tradicionales. Los láseres de fibra se utilizan a menudo para cortar metal, ya que pueden producir cortes muy precisos. También se utilizan para soldar, marcar y grabar.
Los láseres de CO2 suelen tener un costo de inversión de capital más bajo, pero su mantenimiento es más costoso que los láseres de fibra. De hecho, el láser de fibra es el tipo de láser que se usa ampliamente para cortar metales.
Ventajas del corte láser
Como se explicó anteriormente, el corte láser es un proceso que utiliza un láser para vaporizar materiales, lo que resulta en un borde cortado. Algunas de las principales ventajas del corte láser son:
Precisión: Es un proceso muy preciso, capaz de producir cortes con tolerancias muy ajustadas. Esto lo hace ideal para aplicaciones donde la precisión es importante, como en la industria aeroespacial, la medicina y la fabricación de piezas de alta calidad.
Velocidad: Cuando se trata de bajos espesores es un proceso muy rápido, capaz de cortar metales de forma veloz y eficiente. Esto lo convierte en una opción rentable para la producción de alto volumen.
Versatilidad: Se puede utilizar para cortar una amplia variedad de materiales, incluyendo metal, madera, plástico y vidrio. Cuando se trata de metales, puede cortar acero, acero inoxidable, latón, aluminio, etc. Esto lo convierte en un proceso versátil que se puede utilizar para una variedad de aplicaciones.
Automatización: El corte láser se puede automatizar, lo que lo convierte en una buena opción para la producción de alto volumen. Esto puede ahorrar tiempo y dinero, y también puede mejorar la consistencia de los cortes.
Durabilidad: Están construidos para durar y, con el cuidado adecuado, pueden soportar las exigencias del uso diario. Los sistemas de corte láser son equipos costosos que pueden durar décadas sin deteriorarse.
Desventajas del corte láser
El corte láser también tiene algunas desventajas que deben considerarse antes de tomar una decisión sobre si obtener el sistema o no. Algunas de estas desventajas son:
Altos costos iniciales: Estos sistemas de corte son costosos de comprar, por lo que los costos iniciales pueden ser prohibitivos para las pequeñas empresas. Los modelos más simples pueden costar alrededor de $20.000, pero normalmente representaría una inversión de alrededor de $250.000. Algunos sistemas de corte láser pueden alcanzar algunos millones de dólares.
Espesor de material limitado: Solo pueden cortar materiales de un cierto grosor, por lo que pueden no ser adecuados para todas las aplicaciones. La mayoría de los sistemas de corte láser pueden manejar espesores inferiores a una pulgada.
Los sistemas de corte láser no se pueden mezclar con oxicorte, como algunos sistemas de corte por plasma. En estos casos, el operador debe decidir si usar plasma u oxicorte para cortar, de acuerdo con el grosor de la placa.
Si tiene una gama de espesores de placas de metal para cortar, el corte láser solo sería una solución para usted si no superan una pulgada. Si necesita cortar espesores superiores a una pulgada, la mejor opción es hacerlo con un sistema de corte por plasma. Disponemos de todo el equipo que pueda necesitar tanto para el corte por láser como por plasma.
Humos y gases peligrosos: El corte láser puede producir humos y gases peligrosos, por lo que es importante tener una ventilación adecuada. Esta es una desventaja común de los equipos de soldadura y corte, independientemente del tamaño.
Requiere operadores calificados: Las máquinas de corte láser son equipos complejos, por lo que requieren operadores calificados para usarlas de manera efectiva. Cualquier operador que quiera controlar una máquina de corte láser requiere capacitación especializada en el campo.
Esto es especialmente importante debido a los riesgos potenciales para la salud que podrían provenir del mal uso de los rayos láser. Todos los operadores que manipulan la máquina de corte láser deben conocerlos.
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¿Qué tanto se utiliza el corte láser en el mundo?
El tamaño del mercado mundial de máquinas de corte láser se valoró en USD 3.37 mil millones en el 2020 y se espera que alcance los USD 6.69 mil millones para finales del 2027, creciendo a una tasa del 10.65% cada año durante el período 2021-2027. El mercado está segmentado por tipo (láser de CO2, láser de fibra y otros), por aplicación (chapa metálica, tubo y tubería, y otros) y por región (América del Norte, Europa, Asia Pacífico y resto del mundo).
El crecimiento del mercado de máquinas de corte láser está impulsado por la creciente demanda de corte de materiales de alta precisión y alta velocidad en una variedad de industrias, como la automotriz, aeroespacial, electrónica y médica. La creciente demanda de máquinas de corte láser también está siendo impulsada por la creciente adopción de la automatización en la fabricación.
Se espera que la región del Pacífico de Asia sea el mercado de más rápido crecimiento para las máquinas de corte láser durante el período de pronóstico. Esto se atribuye al rápido crecimiento económico de la región, que está llevando a un aumento de la demanda de bienes manufactureros. China es el mayor mercado de máquinas de corte láser en la región del Pacífico de Asia.
Equipo requerido para el corte láser
El equipo requerido para el corte láser variará según el tipo de láser y la potencia del láser. Sin embargo, el equipo básico requerido para el corte láser incluye:
Láser: El láser es el corazón del sistema de corte láser. Se encarga de generar el rayo láser que se utiliza para cortar el material.
Pórtico: El pórtico es la estructura mecánica que soporta el cabezal láser y lo mueve alrededor de la pieza de trabajo.
Mesa de trabajo: La mesa de trabajo es la superficie sobre la que se coloca la pieza de trabajo. Se le puede conocer también como mesa de corte láser, aunque a veces así es como llaman a todo el sistema de corte.
Computadora: La computadora se utiliza para controlar el sistema de corte láser. Se utiliza para introducir el diseño de la pieza de trabajo y para controlar el movimiento del cabezal láser. El láser puede ser controlado por un software conocido como CNC (Control Numérico Computarizado). Hay muchas opciones disponibles.
Este software puede anidar automáticamente las diferentes piezas que desea cortar en la chapa metálica para consumir mejor el material disponible. Además, pueden manejar el calor producido por el proceso de corte y variarán la ubicación del rayo láser para evitar deformaciones en el material.
Sistema de enfriamiento: El sistema de enfriamiento se utiliza para enfriar el cabezal láser. Esto es importante porque el cabezal láser puede calentarse mucho durante la operación.
Suministro de gas: Cada sistema de corte, ya sea oxicorte, plasma o láser, necesitará un suministro de gas para funcionar. Es muy importante que el aire proporcionado sea de alta calidad.
Sistema de escape: El sistema de escape se utiliza para eliminar los humos y gases que se producen durante el corte láser. Estos humos y gases pueden ser perjudiciales para la salud humana.
Equipos de protección personal (EPP) para los operadores
Además del equipo básico para el sistema, hay algunos otros accesorios que se requieren para los operadores del láser, tales como:
Gafas de seguridad: Las gafas de seguridad son esenciales para proteger los ojos del rayo láser.
Guantes: Los guantes se utilizan para proteger las manos del calor del cabezal láser.
Delantal: Se utiliza un delantal para proteger la ropa del rayo láser.
Cortador: Es posible que se necesite un cortador para cortar o liberar el material después de que haya sido cortado con láser.
Papel de lija: El papel de lija se utiliza para alisar los bordes del material cortado. Puede ser parte del proceso de acabado.
Ahora, hablando sobre el EPP que cualquier operador podría necesitar, es hora de hablar sobre las pautas de seguridad a considerar cuando se usa un sistema de corte láser.
Pautas de seguridad para utilizar equipos de corte láser
Los sistemas de corte láser son herramientas poderosas que se pueden utilizar para crear cortes complejos y precisos en una variedad de materiales. Sin embargo, es importante seguir las pautas de seguridad al usar equipos de corte láser para evitar lesiones. Estos son algunos de ellos:
Use gafas de seguridad cuando opere una máquina de corte láser. El rayo láser puede causar daño ocular permanente, incluso si solo se ve brevemente, así que siempre use las gafas de seguridad adecuadas, independientemente de si está operando la máquina o si solo está ubicado en las proximidades.
Nunca mire directamente al rayo láser. Incluso una mirada momentánea puede causar daño ocular permanente. No apunte con el rayo láser a nadie, ni siquiera como un reflejo.
Mantenga su cuerpo y ropa alejados del rayo láser. El rayo láser puede causar quemaduras en la piel y los ojos. Cuanto más apropiado sea el EPP que use, mejor.
No opere una máquina de corte láser si está cansado o intoxicado. Esto podría provocar accidentes debido a no prestar atención a la operación. Si está bajo medicamentos que pueden causar somnolencia, no use un sistema de corte láser.
Asegúrese de que la máquina de corte láser esté correctamente conectada a tierra. Esto ayudará a prevenir descargas eléctricas. Además, un cortocircuito puede causar daños costosos al equipo láser.
Mantenga el área de la máquina de corte láser limpia y libre de residuos. Los escombros podrían incendiarse o hacer que el rayo láser se desvíe. Además, puede evitar que el láser realice un corte o lo haga irregular. Limpie la óptica con la frecuencia que el fabricante recomiende en el manual del usuario.
Tenga a mano un extintor de incendios y un botiquín de primeros auxilios en caso de emergencia. Debido al calor extremo en la pieza de trabajo u otra razón, se puede iniciar un incendio. Cualquier emergencia debe ser atendida tan pronto como sea posible.
Lea y siga atentamente las instrucciones de seguridad del fabricante. Esto debería ser obvio, pero es sorprendente la cantidad de personas que no siguen las instrucciones. En el caso de los sistemas de corte láser, es esencial seguir cuidadosamente las instrucciones proporcionadas por el fabricante.
Algunas regulaciones de los Estados Unidos ahora son seguidas por muchos otros países. Algunos ejemplos son estos:
- EIC 60825-1 Seguridad de productos láser, Parte 1 «Clasificación y requisitos del equipo»
- ANSI Z136.1; Estándar nacional estadounidense para el uso seguro de láseres
- Código de regulación federal de EE. UU. de 21CFR1040.10 para un producto láser completo
- Código de regulación federal de EE. UU. de 21CFR1040.11 para un producto láser completo
- Manual técnico de la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU. (OSHA, por sus siglas en inglés), Sección III, Capítulo 6, «Peligros del láser»
Al seguir estas pautas de seguridad, usted puede ayudar a garantizar que el corte láser sea un proceso seguro y productivo en su propia empresa, evitando accidentes y responsabilidades civiles.
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