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¿Qué es la máquina de corte por láser?

Actualmente, la máquina cortadora por láser es la máquina cortadora de metales más popular en la industria de máquinas formadoras de chapa metálica. Con el avance tecnológico de las máquinas de corte por láser de fibra en China a partir de 2010, el precio de las máquinas de corte por láser disminuyó drásticamente y cada vez más clientes eligen comprar una máquina de corte por láser en lugar de otras máquinas de corte de metales tradicionales, como la máquina de corte por plasma. máquina de corte de placas y máquina de corte por chorro de agua, etc.

Breve introducción a la máquina de corte por láser

Una máquina de corte por láser enfoca el láser emitido por el láser en un rayo láser de alta densidad de potencia a través de un sistema de trayectoria óptica. El rayo láser irradia la superficie de la pieza de trabajo, haciendo que alcance su punto de fusión o ebullición, mientras que el gas a alta presión coaxial con el rayo expulsa el metal derretido o vaporizado.

A medida que el haz de luz se mueve con respecto a la pieza de trabajo, finalmente forma una costura de corte en el material, logrando así el propósito de cortar.

El procesamiento de corte por láser reemplaza las tradicionales cuchillas mecánicas con rayos de luz invisibles. Tiene las características de alta precisión, corte rápido, sin limitarse a limitaciones del patrón de corte, diseño automático que ahorra materiales, corte suave y bajos costos de procesamiento. Gradualmente mejorará o reemplazará los equipos tradicionales de corte de metales.

Características principales de las máquinas de corte por láser

La parte mecánica de la hoja láser no entra en contacto con la pieza de trabajo, por lo que no causará rayones en la superficie de la pieza de trabajo durante la operación.
La velocidad de corte por láser es rápida, la incisión es suave y plana y, por lo general, no requiere procesamiento posterior.
La zona afectada por el calor de corte es pequeña, la deformación de la placa es pequeña y la costura de corte es estrecha (0,1 mm ~ 0,3 mm).
La incisión no tiene tensión mecánica ni rebabas de corte.
Alta precisión de mecanizado, buena repetibilidad y sin daños a la superficie del material.
La programación CNC puede procesar cualquier dibujo plano y puede cortar tableros enteros grandes sin necesidad de moldes, lo cual es económico y ahorra tiempo.

Principio de la máquina de corte por láser

El láser es un tipo de luz que, al igual que otras luces naturales, se genera por la transición de átomos (moléculas o iones, etc.). Pero se diferencia de la luz ordinaria en que el láser sólo se basa en una emisión espontánea durante un período de tiempo muy corto y el proceso posterior está completamente determinado por la radiación de excitación. Por lo tanto, el láser tiene un color muy puro, casi sin direccionalidad divergente, una intensidad luminosa extremadamente alta y una alta coherencia.

El corte por láser se logra utilizando la energía de densidad de alta potencia generada por el enfoque láser. Bajo el control de una computadora, el láser se descarga a través de pulsos para generar un láser pulsado de alta frecuencia repetitivo controlado, formando un haz de luz con una determinada frecuencia y ancho de pulso. El rayo láser pulsado se transmite y refleja a través de la trayectoria óptica y se enfoca en la superficie del objeto procesado a través de un grupo de lentes de enfoque, formando finos puntos de luz de alta densidad de energía. Los puntos focales se encuentran cerca de la superficie a procesar y funden o vaporizan el material procesado a altas temperaturas en un instante. Cada pulso láser de alta energía rocía instantáneamente un pequeño agujero en la superficie del objeto. Bajo control por computadora, el cabezal de procesamiento láser y el material procesado se mueven continuamente entre sí de acuerdo con la forma predibujada, procesando así el objeto en la forma deseada.

Los parámetros del proceso (velocidad de corte, potencia del láser, presión del gas, etc.) y la trayectoria del movimiento durante el corte son controlados por el sistema CNC, y la escoria en el punto de corte es eliminada por un gas auxiliar a una cierta presión.

Pieza de composición de la máquina de corte por láser

El sistema de la máquina de corte por láser generalmente consta de un generador láser, componentes de transmisión de haz (externos), un banco de trabajo (máquina herramienta), un gabinete de control numérico de microcomputadora, un refrigerador y una computadora (hardware y software).

1) Parte principal de la máquina herramienta: la parte de la máquina herramienta de la máquina de corte por láser, que es la parte mecánica que realiza el movimiento de los ejes X, Y y Z, incluida la plataforma de trabajo de corte. Se utiliza para colocar la pieza cortada y moverla de forma correcta y precisa según el programa de control, generalmente impulsado por un servomotor.

2) Generador láser: dispositivo que genera una fuente de luz láser. Para el uso de corte por láser, excepto en algunas ocasiones en las que se utilizan láseres de estado sólido YAG, la gran mayoría utiliza láseres de gas CO2 con alta eficiencia de conversión electroóptica y la capacidad de generar alta potencia antes de 2010. Debido a los altos requisitos Para la calidad del haz en el corte por láser, no todos los láseres se pueden utilizar para cortar. El modo gaussiano es adecuado para láseres de CO2 de menos de 1500 W, láseres de CO2 de modo de orden bajo entre 100 W y 3000 W y láseres de CO2 multimodo de más de 3000 W. Sin embargo, después de 2010, desde el desarrollo de los láseres de fibra en China, la máquina de corte por láser C02 fue reemplazada gradualmente por Fmáquina de corte por láser de fibra. Actualmente, la máquina cortadora por láser de fibra se ha convertido en la opción principal en el mercado del láser.

3) Camino óptico externo: un espejo refractivo que se utiliza para guiar el láser en la dirección deseada. Para garantizar que la trayectoria del haz no funcione mal, todos los espejos deben estar protegidos por cubiertas protectoras y se debe introducir gas protector limpio a presión positiva para proteger las lentes de la contaminación. Un conjunto de lentes de alto rendimiento enfocará un haz de luz sin ángulo de divergencia en un punto infinitamente pequeño. Generalmente se utiliza una lente con una distancia focal de 5,0 pulgadas. Las lentes de 7,5 pulgadas solo se utilizan para materiales de >12 mm de espesor.

4) Sistema CNC: controla la máquina herramienta para lograr el movimiento de los ejes X, Y y Z, al mismo tiempo que controla la potencia de salida del láser.

5) Fuente de alimentación estabilizada: conectada entre el láser, la máquina herramienta CNC y el sistema de alimentación. Sirve principalmente para evitar interferencias de redes eléctricas externas.

6) Cabezal de corte: incluye principalmente componentes como cavidad, asiento de lente de enfoque, espejo de enfoque, sensor capacitivo y boquilla de gas auxiliar. El dispositivo de accionamiento del cabezal de corte se utiliza para impulsar el cabezal de corte para que se mueva a lo largo de la dirección del eje Z según el programa y está compuesto por servomotores y componentes de transmisión como tornillos o engranajes.

7) Consola de operación: se utiliza para controlar todo el proceso de trabajo del dispositivo de corte.

8) Unidad enfriadora: se utiliza para enfriar el generador láser. Un láser es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía luminosa. Por ejemplo, un láser de gas CO2 suele tener una tasa de conversión de 20% y la energía restante se convierte en calor. El agua de refrigeración elimina el exceso de calor para mantener el funcionamiento normal del generador láser. La unidad enfriadora también enfría el reflector externo de la trayectoria de la luz y el espejo de enfoque de la máquina herramienta para garantizar una calidad de transmisión del haz estable y prevenir eficazmente la deformación o explosión causada por la alta temperatura de la lente.

9) Cilindro de gas: incluye el cilindro de gas del medio de trabajo y el cilindro de gas auxiliar de la máquina de corte por láser, que se utiliza para complementar el gas industrial para la vibración del láser y el gas auxiliar para el suministro de cabezales de corte.

10) Compresores de aire y tanques de almacenamiento: proporcionan y almacenan aire comprimido.

11) Filtro y secador de refrigeración por aire: se utiliza para suministrar aire limpio y seco al generador láser y a la trayectoria del haz para mantener el funcionamiento normal de la trayectoria y el reflector.

12) Colector de polvo de escape: extraiga el humo y el polvo generados durante el procesamiento y fíltrelos para garantizar que las emisiones de gases de escape cumplan con los estándares de protección ambiental.

13) Máquina eliminadora de escorias: elimina materiales sobrantes y materiales de desecho generados durante el procesamiento.

Generador láser

Láser de gas CO2

Desde la introducción de la tecnología láser para cortar láminas de metal, los láseres de CO2 dominaron el mercado entre 1995 y 2005. Las fuentes de luz láser de CO2 requieren mucha energía para excitar las moléculas de nitrógeno y hacerlas chocar con las moléculas de CO2 (gas láser), lo que las incita a emitir fotones y, en última instancia, forma un rayo láser que puede cortar metales. La actividad molecular dentro de la cavidad resonante libera luz y calor, lo que requiere un sistema de enfriamiento para enfriar el gas láser. Esto significa que es necesario consumir más energía durante el proceso de enfriamiento, lo que reduce aún más la eficiencia energética.

Láser de fibra

Desde 2010, la tecnología del láser de fibra ha sido un gran avance y el láser de fibra comienza a dominar el mercado del corte por láser. Las máquinas que utilizan láseres de fibra ocupan menos espacio y el volumen de la fuente láser y el sistema de enfriamiento también es menor; No hay gasoducto láser y no es necesario ajustar las lentes. Las fuentes láser de fibra con una potencia de 2kw o 3kw solo requieren 50% del consumo de energía de las fuentes láser de CO2 de 4kw o 6kw para lograr el mismo rendimiento, con mayor velocidad, menor consumo de energía y menor impacto en el medio ambiente. Actualmente, cada vez más fábricas de máquinas de corte por láser lanzan un nivel de 10000 vatios máquina de corte por láser de fibra de hoja, que puede convertirse en el sustituto de la máquina de corte por plasma o de la máquina de corte por llama.

El láser de fibra utiliza diodos de estado sólido para bombear las moléculas dentro de la fibra dopada con iterbio de doble revestimiento. La luz emitida estimulada pasa a través del núcleo de la fibra varias veces y luego forma una salida láser a través de la fibra de transmisión hasta el cabezal de enfoque de corte. Dado que todas las colisiones entre moléculas ocurren dentro de la fibra, no hay necesidad de gas láser, lo que resulta en una reducción significativa de la energía requerida: aproximadamente un tercio de la de un láser de CO2. Debido a la menor generación de calor, se puede reducir correspondientemente el volumen del refrigerador. En resumen, al lograr el mismo rendimiento, el consumo total de energía de los láseres de fibra es 70% menor que el de los láseres de CO2.

Perspectivas de mercado de las máquinas de corte por láser

Las perspectivas de mercado de las máquinas de corte por láser son amplias, debido principalmente a los siguientes factores:

Demanda de los consumidores y desarrollo tecnológico en la industria manufacturera: con el desarrollo de tecnologías como la Industria 4.0 y la inteligencia artificial, las máquinas de corte por láser lograrán la automatización y las operaciones de procesamiento digital, mejorando la eficiencia y precisión del procesamiento.
Innovación en tecnología de fuentes de luz láser: se mejorará la velocidad de corte y el costo de las máquinas de corte por láser, y el rápido desarrollo de los láseres de fibra industriales y los láseres de disco provocará cambios tecnológicos.
Amplio campo de aplicación: la máquina de corte por láser es adecuada para cortar diversos materiales, incluidos materiales metálicos y no metálicos, y se usa ampliamente en automóviles, aeroespacial, comunicaciones electrónicas, informática y otros campos.
4. Expectativas futuras del mercado: se espera que el tamaño del mercado mundial de máquinas de corte por láser alcance los 10 mil millones de dólares estadounidenses para 2025, y que el tamaño del mercado chino alcance los 4 mil millones de dólares estadounidenses, y la demanda del mercado continuará manteniendo un crecimiento de alta velocidad.

En resumen, las perspectivas de mercado de las máquinas de corte por láser son muy amplias, con amplias perspectivas de aplicación, y se convertirán en una de las tecnologías clave en la futura era de la fabricación inteligente.

Aplicaciones industriales

La aplicación de las máquinas de corte por láser de metales es muy amplia, abarca muchas industrias y es uno de los equipos esenciales para muchas empresas. Entre ellos se encuentran la producción de carteles publicitarios (principalmente logotipos de acero inoxidable y corte de identificación), procesamiento de chapa (el procesamiento de chapa incluye básicamente todos los materiales metálicos, que generalmente incluyen el doblado, pulido, etc., y el corte es uno de los procesos más importantes). ), La producción de chasis y gabinetes (generalmente involucra acero al carbono o acero inoxidable, e involucra principalmente dos procesos de corte: doblado y corte), placas de resorte (que pertenecen al proceso de mecanizado de precisión), piezas de metro, carcasas de ascensores, carcasas de equipos mecánicos. y utensilios de cocina (principalmente de acero inoxidable). Ampliamente utilizado en el procesamiento de chapa metálica, producción de carteles publicitarios, producción de gabinetes eléctricos de alto y bajo voltaje, piezas mecánicas, utensilios de cocina, automóviles, maquinaria, artesanías de metal, hojas de sierra, piezas eléctricas, industria del vidrio, hojas de resorte, placas de circuito, hervidores eléctricos, medicina. microelectrónica, ferretería, cuchillas y herramientas de medición, y otras industrias.

La aplicación de la tecnología de procesamiento láser en la industria publicitaria incluye principalmente dos métodos de trabajo: corte por láser y grabado por láser.

Grabado láser

Grabado láser: se realiza principalmente sobre la superficie de los objetos, dividiéndose en dos tipos: grabado en mapa de bits y grabado vectorial:

Grabado de mapa de bits: Primero colgamos los gráficos que necesitamos tallar en Photoshop y los convertimos al formato BMP monocromático. Luego, abrimos el archivo de gráficos en un software de corte y grabado láser dedicado. Según los materiales que procesamos, podemos establecer los parámetros apropiados y luego hacer clic en ejecutar. La máquina de grabado láser tallará según el efecto de matriz de puntos generado por el archivo gráfico.

Grabado vectorial: utilice software vectorial como Coreldraw, AutoCad, Illustrator, etc. para el diseño y exporte los gráficos a formatos PLT, DXF, AI, máquinas de marcado y luego utilice software especializado de corte y grabado por láser para abrir el archivo gráfico y transfiéralo a la máquina de grabado láser para su procesamiento.

En la industria publicitaria, es principalmente adecuado para procesar materiales como tableros de madera, tableros de dos colores, vidrio orgánico y papel de colores.

Corte por láser

Corte por láser: Podemos entenderlo como la separación de aristas. Para tales propósitos de procesamiento, primero debemos convertir los gráficos en líneas vectoriales en CORELDRAW y AUTOCAD, usar máquinas de marcado neumáticas y luego guardarlos en los formatos PLT y DXF correspondientes. Abra el archivo usando el software de operación de la máquina de corte por láser, configure los parámetros de energía y velocidad de acuerdo con el material que estemos procesando y luego ejecútelo. Después de recibir instrucciones de la computadora, la máquina de corte por láser cortará automáticamente de acuerdo con la trayectoria de vuelo generada por el software. Por ejemplo, las máquinas de corte por láser existentes pueden cortar patrones automáticamente dibujando plantillas en una computadora e ingresándolas directamente en la computadora. Las máquinas de corte por láser existentes generalmente tienen sus propios discos duros que pueden ingresar fuentes de datos masivas.

La máquina de corte por láser incluye 3 tipos principales. Máquina de corte por láser de láminas Se utiliza para cortar las placas de chapa. Máquina de corte por láser de tubos Es la máquina de corte por láser que corta tubos y tuberías profesionalmente. Máquina de corte por láser de láminas y tubos. Combina los dos tipos de funciones anteriores, que pueden cortar placas y tubos en una sola máquina.