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¿Qué es una máquina de corte por láser de fibra? La máquina de corte por láser de fibra es una máquina de corte por láser que utiliza un generador de láser de fibra como fuente de luz. La máquina de corte por láser de fibra es un tipo de equipo que utiliza rayos láser de alta energía emitidos por láseres de fibra para cortar.
Se utiliza ampliamente en el procesamiento de metales, la industria aeroespacial, la fabricación electrónica y otros campos. El mercado lo prefiere por su alta eficiencia, precisión y capacidades de procesamiento flexibles, y es una de las herramientas importantes en la fabricación industrial moderna.
1. Introducción a la máquina de corte por láser de fibra
El máquina de corte por láser de fibra cnc Puede realizar cortes planos y oblicuos, con bordes limpios y lisos, adecuados para cortes de alta precisión de placas de metal y otros materiales. Además, el brazo mecánico puede realizar cortes tridimensionales en lugar del láser de cinco ejes importado original.
En comparación con las máquinas de corte por láser de dióxido de carbono comunes, ahorra más espacio y consumo de gas, tiene una alta tasa de conversión fotoeléctrica, es un nuevo producto que ahorra energía y es respetuoso con el medio ambiente, y también es uno de los productos tecnológicos líderes en el mundo.
El láser de fibra es un tipo de láser de fibra desarrollado recientemente a nivel internacional que emite un rayo láser de alta densidad de energía, que se concentra en la superficie de la pieza de trabajo, lo que hace que el área iluminada por el punto focal ultrafino en la pieza de trabajo se derrita y se vaporice instantáneamente.
El corte automático se logra moviendo la posición del punto a través de un sistema mecánico CNC. En comparación con los voluminosos láseres de gas y los láseres sólidos, los láseres de gas tienen ventajas obvias y gradualmente se han convertido en candidatos importantes en campos como el procesamiento láser de alta precisión, los sistemas LiDAR, la tecnología espacial y la medicina láser.
1) Principio de funcionamiento de la máquina de corte por láser de fibra
El rayo láser de alta energía generado por la transmisión láser de fibra se enfoca en la superficie del material, de modo que se calienta hasta el punto de fusión o vaporización en muy poco tiempo, y el material fundido o vaporizado es arrastrado por un gas auxiliar (como oxígeno, nitrógeno o aire), logrando así el corte.
2) Componentes principales
Láser de fibra:
Componente central que proporciona un rayo láser de alta densidad de energía.
Cabezal de corte:
Incluye lente de enfoque, boquilla y sensor, encargado de enfocar el rayo láser sobre la superficie del material.
Sistema de transmisión:
Incluye servomotor, riel guía y cremallera para garantizar el movimiento preciso del cabezal de corte.
Sistema de control:
El sistema CNC se utiliza para controlar parámetros como la trayectoria de corte, la velocidad y la potencia.
Sistema de gas auxiliar:
Proporciona oxígeno, nitrógeno o aire para ayudar al proceso de corte.
Sistema de refrigeración:
Se utiliza para enfriar el láser y el cabezal de corte para garantizar el funcionamiento estable del equipo.
Cuerpo de la máquina:
Proporciona una plataforma de procesamiento estable, generalmente hecha de materiales de alta resistencia para garantizar la precisión del procesamiento.
2. Características principales de la máquina de corte por láser de fibra
¿Cuáles son las características de la máquina de corte por láser de fibra? Podemos analizarlas de la siguiente manera:
- El láser de fibra tiene una alta eficiencia de conversión electroóptica, con una eficiencia de conversión de más de 30%. Los láseres de fibra de baja potencia no requieren un enfriador y utilizan refrigeración por aire, lo que puede ahorrar significativamente el consumo de energía durante el funcionamiento, ahorrar costos operativos y lograr la máxima eficiencia de producción.
- El láser solo requiere energía eléctrica durante su funcionamiento y no genera gas adicional, con los costes de operación y mantenimiento más bajos.
- El láser de fibra adopta modularidad de semiconductores y diseño redundante, sin lentes ópticas en la cavidad resonante, sin necesidad de tiempo de inicio y tiene las ventajas de no tener ajustes, ni mantenimiento y alta estabilidad, lo que reduce los costos de accesorios y el tiempo de mantenimiento, lo que es incomparable con los láseres tradicionales.
- La longitud de onda de salida del láser de fibra es de 1,064 micrómetros, que es 1/10 de la longitud de onda del CO2. La calidad del haz de salida es buena, la densidad de potencia es alta y es muy propicio para la absorción de materiales metálicos. Tiene excelentes capacidades de corte y soldadura, lo que minimiza los costos de procesamiento.
- Toda la máquina se transmite a través de fibra óptica, sin necesidad de sistemas complejos de guía de luz como reflectores. El camino óptico es simple, la estructura es estable y el camino óptico externo no requiere mantenimiento.
- El cabezal de corte contiene lentes protectoras que minimizan el consumo de consumibles valiosos, como lentes de enfoque.
- La luz se exporta a través de fibras ópticas, lo que hace que el diseño de sistemas mecánicos sea muy sencillo y fácil de integrar con robots o bancos de trabajo multidimensionales.
- Después de agregar un obturador al láser, se puede utilizar para varias máquinas. A través de la división de fibra óptica, se puede dividir en varios canales para trabajar simultáneamente, lo que facilita la expansión de sus funciones y la actualización de manera fácil y sencilla.
- El láser de fibra tiene un volumen pequeño, es liviano, tiene una posición de trabajo móvil y ocupa poco espacio.
1) Viga personalizada
La forma personalizada del haz en las máquinas de corte por láser de fibra se basa en un principio: en comparación con el corte por láser tradicional que utiliza un solo haz láser circular, el nuevo proceso de corte adopta una forma de haz láser compleja.
Al utilizar las características de enfoque únicas de los láseres de fibra monomodo de alta potencia, se generan formas de haz complejas, lo que permite separar una parte de la energía total del láser para crear un “ojo de cerradura” para aplicaciones de soldadura o corte por láser. La energía restante se distribuirá a la masa fundida. Antes de esto, se utilizaba el haz principal para crear una distribución adecuada de alta presión de vapor en la superficie del material fundido.
Esto le permite aplicar una presión local al material fundido que fluye fuera de la incisión, que supera con creces la presión de la inyección de gas coaxial que se utiliza habitualmente en el corte por láser. El resultado es que la incisión es muy estrecha. El nuevo proceso tiene un gran potencial, ya que no produce rebabas dentro de un amplio rango de velocidad de corte y también puede realizar cortes de alta velocidad en cortes de contornos estrechos, produciendo cortes de alta calidad.
2) Prototipado rápido
La tecnología de prototipado rápido en máquinas de corte por láser de fibra es un término general para la tecnología de producción directa de muestras o piezas basadas en modelos CAD. Integra logros tecnológicos modernos como la tecnología CAD, la tecnología CNC, la tecnología láser y la tecnología de materiales, y es un componente importante de la tecnología de fabricación avanzada.
Puede materializar de forma automática, directa, rápida y precisa ideas de diseño en prototipos o piezas fabricadas directamente con ciertas funciones basadas en modelos CAD (modelos electrónicos), generando casi cualquier componente complejo sin el uso de moldes y herramientas, solucionando el problema del acoplamiento rápido del diseño a la fabricación.
Por lo tanto, esta tecnología puede evaluar y modificar rápidamente el diseño del producto, acortar efectivamente el ciclo de desarrollo del producto, reducir los costos de desarrollo, cumplir con los requisitos del mercado ferozmente competitivo actual para el desarrollo y la fabricación rápidos de nuevos productos y mejorar la competitividad del mercado de los productos y la competitividad integral de las empresas.
3) Refrigeración por agua
Como equipo de refrigeración auxiliar para máquinas de corte por láser de fibra, el enfriador garantiza que la máquina de corte por láser de fibra funcione normalmente a una temperatura constante. El enfriador dedicado para máquinas de corte por láser de fibra pertenece al tipo de enfriador industrial de refrigeración, que tiene dos modos de trabajo de temperatura constante y ajuste inteligente de temperatura, con una precisión de control de temperatura de ± 0,3 ℃.
Rico en configuración, incluidos interruptores de equipos de control de entrada y salida, funciones avanzadas como flujo de agua de enfriamiento y alarmas de temperatura alta y baja, rendimiento estable y duradero, y particularmente sobresaliente en conservación de energía y protección del medio ambiente.
Parámetros técnicos:
Control de temperatura inteligente totalmente automático en un solo paso: los usuarios pueden cambiar automáticamente a la temperatura de control adecuada sin cambiarla en diferentes entornos.
CW-6100AT: Se puede aplicar para enfriar un solo láser de fibra de 300 W a 1000 W.
Equipado con calentador y configuración de calidad de agua purificada.
3. ¿Cuál es la ventaja de la máquina de corte por láser de fibra?
Características principales
Conversión eficiente de energía:
La eficiencia de conversión electroóptica de los láseres de fibra es tan alta como 30%, lo que es más eficiente energéticamente que los láseres de CO₂ tradicionales.
Alta precisión:
El rayo láser tiene un diámetro pequeño después del enfoque, una rendija estrecha y una precisión de corte de ±0,1 mm.
Corte de alta velocidad:
Especialmente adecuado para el procesamiento rápido de chapas finas, la velocidad de corte es más rápida que la de los métodos tradicionales.
Bajo costo de mantenimiento:
Los láseres de fibra adoptan un diseño que no requiere mantenimiento, tienen una larga vida útil y bajos costos operativos.
Fuerte adaptabilidad del material:
Puede cortar una variedad de materiales metálicos, como acero al carbono, acero inoxidable, aleación de aluminio, cobre, etc.
Protección ambiental:
Sin ruido, sin contaminación durante el procesamiento, de acuerdo con los requisitos de fabricación ecológica.
Ventajas de la máquina de corte por láser de fibra frente a la máquina de corte por láser de CO2
- Excelente calidad del haz: punto de enfoque más pequeño, líneas de corte más finas, mayor eficiencia de trabajo y mejor calidad de procesamiento.
- Velocidad de corte extremadamente alta: el doble de potencia que las máquinas de corte láser de CO2 de la misma potencia.
- Extremadamente estable: utiliza láseres de fibra importados de clase mundial, con un rendimiento estable y una vida útil de hasta 100000 horas para componentes clave.
- Eficiencia de conversión electroóptica extremadamente alta: la eficiencia de conversión fotoeléctrica de la máquina de corte por láser de fibra es de aproximadamente 30%, que es tres veces mayor que la de la máquina de corte por láser de CO2, ahorra energía y es respetuosa con el medio ambiente.
- Coste de uso extremadamente bajo: el consumo de energía de toda la máquina es sólo un 20-30% del de máquinas de corte por láser de CO2 similares.
- Coste de mantenimiento extremadamente bajo: no necesita gas de trabajo láser. Transmisión por fibra óptica sin necesidad de lentes reflectantes. Puede ahorrar muchos costes de mantenimiento.
- Fácil operación y mantenimiento del producto: Transmisión de fibra óptica, sin necesidad de ajustar la trayectoria óptica.
- Efecto de guía de luz flexible súper fuerte: tamaño compacto, estructura compacta, fácil de cumplir con los requisitos de procesamiento flexible.
Por supuesto, en comparación con las máquinas de corte por láser de dióxido de carbono, el rango de corte de las fibras ópticas es relativamente estrecho. Debido a la longitud de onda, solo puede cortar materiales metálicos y no es fácilmente absorbida por los no metales, lo que afecta su rango de corte.
Ventajas en comparación con las máquinas de corte por láser Yag
- Velocidad de corte: La velocidad de la máquina de corte por láser de fibra es 4-5 veces mayor que la de YAG, adecuada para procesamiento y producción a gran escala.
- Costo de uso: El costo de uso de la máquina de corte por láser de fibra es menor que el del corte por láser sólido YAG.
- Eficiencia de conversión optoelectrónica: La eficiencia de conversión fotoeléctrica de la máquina de corte por láser de fibra es aproximadamente 10 veces mayor que la de YAG.
El precio de los láseres de fibra correspondientes es relativamente alto, por lo que el precio de las máquinas de corte por láser de fibra es mucho más alto que el de las máquinas de corte por láser YAG, pero mucho más bajo que el de las máquinas de corte por láser de dióxido de carbono. Pero su relación coste-beneficio es, de hecho, la más alta entre las tres.
4. ¿Cuáles son las desventajas de la máquina de corte por láser de fibra?
Aunque las máquinas de corte por láser de fibra tienen muchas ventajas en el procesamiento de metales, también tienen algunas desventajas y limitaciones, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
1) Alto costo del equipo
El costo de compra inicial de las máquinas de corte por láser de fibra es alto, especialmente los equipos de alta potencia.
Para las pequeñas y medianas empresas, puede llevar mucho tiempo recuperar el costo de la inversión.
2) Desafíos en el corte de materiales altamente reflectantes
Al cortar materiales altamente reflectantes (como cobre, aluminio, plata, oro, etc.), el láser puede reflejarse parcialmente, lo que reduce la eficiencia de corte. Se requieren procesos o configuraciones especiales (como dispositivos antirreflejos) para reducir el daño al equipo causado por la reflexión del láser.
En este caso, los fabricantes profesionales le recomendarán utilizar un cizalla de alta calidad.
3) Capacidad limitada para cortar placas gruesas
Las máquinas de corte por láser de fibra funcionan bien con placas delgadas y de grosor medio (normalmente de menos de 25 mm), pero para placas de metal más gruesas, la velocidad y la calidad del corte pueden no ser tan buenas como las del corte por plasma o el corte por chorro de agua. Para cortar placas gruesas se necesitan láseres de mayor potencia, lo que aumenta aún más los costes.
4) Altos requisitos para el entorno de procesamiento.
Para garantizar el funcionamiento normal del equipo, se requiere un suministro de energía y un sistema de refrigeración estables. El entorno de procesamiento debe mantenerse limpio para evitar la influencia del polvo y el aceite en el sistema óptico.
5) Costos de mantenimiento y consumibles
Aunque el láser de fibra en sí mismo requiere poco mantenimiento, otros componentes (como cabezales de corte, lentes y boquillas) aún necesitan mantenimiento y reemplazo regulares. El consumo de gases auxiliares (como nitrógeno y oxígeno) también aumentará los costos operativos, especialmente cuando se corta durante mucho tiempo y a alta intensidad.
6) Operación y umbral técnico
La operación requiere técnicos capacitados, especialmente para la programación y el ajuste de parámetros de piezas complejas. Una operación incorrecta puede provocar una reducción de la calidad del corte o daños en el equipo.
7) Limitaciones materiales
Las capacidades de procesamiento limitadas para materiales no metálicos, como madera, vidrio o ciertos plásticos, generalmente requieren otros tipos de equipos de corte por láser (como máquinas de corte por láser de CO₂). Ciertos recubrimientos o materiales compuestos pueden tener un efecto adverso en los resultados del corte.
8) Dependencia de la precisión del procesamiento de la estabilidad de la máquina herramienta
La precisión de corte depende en gran medida de la estabilidad estructural y la precisión de movimiento de la máquina herramienta. Si la máquina herramienta es de mala calidad o se desgasta después de un uso prolongado, afectará la precisión del procesamiento.
9) Configuración inicial compleja y depuración
En el caso de piezas complejas o materiales específicos, es necesario ajustar los parámetros varias veces para obtener el mejor efecto de corte. Una configuración incorrecta de los parámetros puede dar como resultado una calidad de corte inestable.
A pesar de estas desventajas, las máquinas de corte por láser de fibra siguen siendo herramientas irreemplazables en muchas industrias debido a su alta eficiencia y alta precisión. Las posibles desventajas se pueden superar seleccionando equipos de alta calidad, optimizando los parámetros del proceso, reforzando el mantenimiento y capacitando a los operadores.
El costo inicial del equipo es alto. Al cortar materiales altamente reflectantes (como cobre y aluminio), puede ser necesaria una configuración especial.
5. Factores clave para seleccionar una máquina de corte por láser de fibra
- Fuerza
Elija la potencia del láser adecuada según el tipo y el grosor del material.
– Tamaño de procesamiento
Elija una mesa de máquina que se ajuste al tamaño de la pieza de trabajo.
– Marca y servicio
Elija una marca con tecnología madura y un servicio postventa perfecto.
– Funciones auxiliares
Como la carga y descarga automáticas, las funciones de corte de tuberías, etc., pueden mejorar la eficiencia de la producción.
6. Conclusión
¿Qué es una máquina de corte por láser de fibra? La respuesta es la siguiente. La máquina de corte por láser de fibra es una revolución tecnológica en el procesamiento de chapa metálica y un "centro de mecanizado" en el procesamiento de chapa metálica. Las máquinas de corte por láser tienen un alto nivel de flexibilidad, una velocidad de corte rápida, una alta eficiencia de consumo y ciclos de consumo de producto cortos, lo que les ha permitido ganar un amplio mercado para los clientes.
La máquina de corte por láser de fibra no tiene fuerza de corte ni deformación durante el procesamiento. No hay desgaste de herramientas, buena conformidad con los datos. Ya sea una pieza simple o compleja, se puede formar y cortar con precisión y rapidez con láser de una sola vez. Tiene una costura de corte estrecha, buena calidad de corte, alto nivel de automatización, operación simple, baja intensidad de mano de obra y no contamina. Puede completar el diseño y anidamiento de corte automáticos, mejorando la tasa de aplicación de datos, reduciendo los costos de consumo y mejorando la eficiencia económica. La vida útil efectiva de esta tecnología es larga.
En la actualidad, las máquinas de corte por láser de fibra se utilizan principalmente para chapas de más de 2 mm de espesor en países extranjeros. Muchos expertos extranjeros analizan que los próximos 30-40 años serán el período dorado para la expansión de la tecnología de procesamiento por láser (que es la dirección para la expansión del procesamiento de chapa).
Otra información relacionada con el corte por láser de fibra:
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