El corte por láser utiliza un haz láser enfocado de alta densidad de potencia para irradiar la pieza de trabajo, haciendo que el material irradiado se funda, vaporice, ablate o alcance rápidamente el punto de ignición, y al mismo tiempo utiliza un flujo de aire de alta velocidad coaxial con el haz para soplar el material fundido, cortando así la pieza de trabajo. El corte por láser es uno de los métodos de corte térmico.

1. Corte por vaporización láser

La pieza de trabajo se calienta mediante un haz láser de alta densidad de energía, lo que provoca que la temperatura aumente rápidamente, alcanzando el punto de ebullición del material en muy poco tiempo, y el material comienza a vaporizarse y formar vapor. El vapor se expulsa a muy alta velocidad, y se forma un corte en el material a medida que se expulsa el vapor. El calor de vaporización del material es generalmente muy grande, por lo que el corte por vaporización láser requiere una gran potencia y densidad de potencia.

El corte por vaporización láser se utiliza principalmente para cortar materiales metálicos extremadamente delgados y materiales no metálicos (como papel, tela, madera, plástico y caucho).

2. Corte por fusión láser

En el corte por fusión láser, se utiliza el calentamiento láser para fundir el material metálico, y luego se rocía un gas no oxidante (Ar, He, N, etc.) a través de una boquilla coaxial con el haz. La fuerte presión del gas se utiliza para expulsar el metal líquido y formar una incisión. El corte por fusión láser no requiere que el metal se vaporice completamente, y la energía requerida es solo 1/10 de la del corte por vaporización.

El corte por fusión láser se utiliza principalmente para cortar algunos materiales que no se oxidan fácilmente o metales activos, como acero inoxidable, titanio, aluminio y sus aleaciones.

3. Corte por oxígeno láser

El principio del corte por láser con oxígeno es similar al del corte con oxiacetileno. Utiliza el láser como fuente de calor para precalentar y gases activos como el oxígeno como gas de corte. Por un lado, el gas soplado reacciona con el metal de corte para producir una reacción de oxidación, liberando una gran cantidad de calor de oxidación; por otro lado, sopla el óxido fundido y la escoria fuera de la zona de reacción para formar una incisión en el metal. Dado que la reacción de oxidación durante el proceso de corte genera una gran cantidad de calor, la energía requerida para el corte por láser con oxígeno es solo 1/2 de la necesaria para el corte por fusión, y la velocidad de corte es mucho mayor que la del corte por vaporización láser y el corte por fusión. El corte por láser con oxígeno se utiliza principalmente para materiales metálicos fácilmente oxidables como acero al carbono, acero al titanio y acero tratado térmicamente.

4. Grabado láser y fractura controlada

El trazado láser utiliza un láser de alta densidad de energía para escanear la superficie de un material quebradizo, haciendo que el material se evapore en una pequeña ranura cuando se calienta, y luego se aplica una cierta cantidad de presión, haciendo que el material quebradizo se agriete a lo largo de la pequeña ranura. Los láseres utilizados para el trazado láser son generalmente láseres Q-switched y láseres de CO2.

La fractura controlada utiliza la distribución de temperatura pronunciada generada durante el ranurado láser para producir tensión térmica local en el material frágil, lo que hace que el material se rompa a lo largo del pequeño surco.

Características

En comparación con otros métodos de corte térmico, el corte por láser tiene las características generales de velocidad de corte rápida y alta calidad, que se pueden resumir de la siguiente manera.

⑴ Buena calidad de corte

Debido al pequeño punto láser, la alta densidad de energía y la rápida velocidad de corte, el corte por láser puede lograr una mejor calidad de corte.

① La incisión por corte láser es estrecha, los dos lados del corte son paralelos y perpendiculares a la superficie, y la precisión dimensional de las piezas cortadas puede alcanzar ±0.05mm.

② La superficie de corte es lisa y hermosa, con una rugosidad superficial de solo decenas de micras. El corte por láser puede incluso utilizarse como el último proceso sin mecanizado, y las piezas pueden usarse directamente.

③ Después de que el material se corta con láser, el ancho de la zona afectada por el calor es muy pequeño, el rendimiento del material cerca del corte casi no se ve afectado, la deformación de la pieza de trabajo es pequeña, la precisión de corte es alta, la forma geométrica del corte es buena y la forma de la sección transversal del corte es un rectángulo relativamente regular. La comparación de los métodos de corte por láser, corte con oxiacetileno y corte por plasma se muestra en la Tabla 1. El material de corte es una placa de acero al carbono de bajo contenido de 6,2 mm de espesor.

⑵ Alta eficiencia de corteDebido a las características de transmisión del láser, las máquinas de corte por láser generalmente están equipadas con múltiples bancos de trabajo CNC, y todo el proceso de corte puede ser totalmente controlado por CNC. Durante la operación, solo necesita cambiar el programa CNC para cortar piezas de diferentes formas, y puede realizar tanto corte bidimensional como tridimensional.

⑶ Velocidad de corte rápida

Al cortar una placa de acero dulce de 2 mm de espesor con un láser de 1200 W, la velocidad de corte puede alcanzar 600 cm/min; al cortar una placa de resina de polipropileno de 5 mm de espesor, la velocidad de corte puede alcanzar 1200 cm/min. El material no necesita ser sujetado durante el corte láser, lo que puede ahorrar herramientas y accesorios, y ahorrar tiempo auxiliar para la carga y descarga.

⑷ Corte sin contacto

Durante el corte por láser, la antorcha de corte no entra en contacto con la pieza de trabajo y no hay desgaste de la herramienta. Para procesar piezas de diferentes formas, no es necesario cambiar la "herramienta", solo cambiar los parámetros de salida del láser. El proceso de corte por láser tiene bajo nivel de ruido, pequeña vibración y no genera contaminación.

⑸ Una amplia variedad de materiales de corte

En comparación con el corte con oxiacetileno y el corte por plasma, el corte por láser puede cortar una variedad de materiales, incluyendo metal, no metal, materiales compuestos de base metálica y de base no metálica, cuero, madera y fibra, etc. Sin embargo, diferentes materiales tienen diferente adaptabilidad al corte por láser debido a sus propias propiedades termofísicas y diferentes tasas de absorción del láser. Se utiliza láser CO2.

⑹ DesventajasDebido a las limitaciones de potencia láser y tamaño del equipo, el corte por láser solo puede cortar placas y tubos de espesor mediano y pequeño, y a medida que aumenta el espesor de la pieza de trabajo, la velocidad de corte disminuye significativamente.