Mecanizado e corte con láser e LBM

LASER CUTTING is a HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING_cc781905-5cde-3194-958d_cc781905-5cde-3194-b3b3b-31cf58d_fabricación_cc781905-5cde-31cf58d_de corte con láser para aplicacións industriais e técnicas de corte con láser. En LASER BEAM MACHINING (LBM), unha fonte láser enfoca a enerxía óptica na superficie da peza. O corte con láser dirixe a saída altamente enfocada e de alta densidade dun láser de alta potencia, por ordenador, cara ao material que se vai cortar. A continuación, o material obxectivo se funde, queima, vaporiza ou é expulsado por un chorro de gas, de forma controlada, deixando un bordo cun acabado superficial de alta calidade. As nosas cortadoras con láser industriais son adecuadas para cortar material de folla plana, así como materiais estruturais e de tubos, pezas metálicas e non metálicas. Xeralmente non se require baleiro nos procesos de mecanizado e corte con raio láser. Hai varios tipos de láseres utilizados no corte e fabricación con láser. A onda pulsada ou continua CO2 LASER é adecuada para cortar, perforar e gravar. The NEODYMIUM (Nd) and neodymium yttrium-aluminum-garnet (Nd-YAG) LASERS are identical no estilo e só difiren na aplicación. O Nd de neodimio úsase para aburrir e onde se require alta enerxía pero pouca repetición. Por outra banda, o láser Nd-YAG úsase onde se require unha potencia moi elevada e para aburrir e gravar. Tanto os láseres de CO2 como de Nd/Nd-YAG pódense usar para SOLDADURA LÁSER. Outros láseres que usamos na fabricación inclúen Nd:GLASS, RUBY e EXCIMER. En Laser Beam Machining (LBM), os seguintes parámetros son importantes: A reflectividade e a condutividade térmica da superficie da peza e a súa calor específica e calor latente de fusión e evaporación. A eficiencia do proceso de Laser Beam Machining (LBM) aumenta coa diminución destes parámetros. A profundidade de corte pódese expresar como:

 

t ~ P / (vxd)

 

Isto significa que a profundidade de corte "t" é proporcional á potencia de entrada P e inversamente proporcional á velocidade de corte v e ao diámetro do punto do raio láser d. A superficie producida con LBM é xeralmente rugosa e ten unha zona afectada pola calor.

 

 

 

CORTE E MECANIZADO POR LÁSER DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2): os láseres de CO2 excitados por CC son bombeados facendo pasar unha corrente a través da mestura de gas, mentres que os láseres de CO2 excitados por RF usan enerxía de radiofrecuencia para a excitación. O método RF é relativamente novo e fíxose máis popular. Os deseños de CC requiren electrodos dentro da cavidade e, polo tanto, poden ter erosión de electrodos e recubrimento de material de electrodos na óptica. Pola contra, os resonadores de RF teñen electrodos externos e, polo tanto, non son propensos a eses problemas. Usamos láseres de CO2 no corte industrial de moitos materiais como aceiro suave, aluminio, aceiro inoxidable, titanio e plásticos.

 

 

 

CORTE LÁSER YAG and MACHINING: Usamos láseres YAG para cortar e trazar metais e cerámica. O xerador de láser e a óptica externa requiren arrefriamento. A calor residual é xerada e transferida por un refrixerante ou directamente ao aire. A auga é un refrixerante común, normalmente circula a través dun enfriador ou un sistema de transferencia de calor.

 

 

 

CORTE E MECANIZADO CON LÁSER EXCIMER: un láser excimer é unha especie de láser con lonxitudes de onda na rexión ultravioleta. A lonxitude de onda exacta depende das moléculas utilizadas. Por exemplo, as seguintes lonxitudes de onda están asociadas ás moléculas mostradas entre parénteses: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Algúns láseres excimer son sintonizables. Os láseres excímeros teñen a atractiva propiedade de que poden eliminar capas moi finas de material de superficie case sen quentarse nin cambiar o resto do material. Polo tanto, os láseres excimer son moi axeitados para o micromecanizado de precisión de materiais orgánicos como algúns polímeros e plásticos.

 

 

 

CORTE LÁSER ASISTIDO POR GAS: ás veces usamos raios láser en combinación cunha corrente de gas, como osíxeno, nitróxeno ou argón para cortar materiais de láminas finas. Isto faise usando a LASER-BEAM TORCH. Para o aceiro inoxidable e o aluminio utilizamos o corte con láser de alta presión asistido por gas inerte con nitróxeno. Isto resulta en bordos libres de óxidos para mellorar a soldabilidade. Estes fluxos de gas tamén expulsan o material fundido e vaporizado das superficies das pezas de traballo.

 

 

 

En a LASER MICROJET CUTTING temos un láser guiado por chorro de auga no que se acopla un raio láser de chorro de auga pulsado a baixa presión. Utilizámolo para realizar cortes con láser mentres utilizamos o chorro de auga para guiar o raio láser, de forma similar a unha fibra óptica. As vantaxes do microjet láser son que a auga tamén elimina os restos e arrefría o material, é máis rápido que o corte láser "seco" tradicional con velocidades de corte máis altas, corte paralelo e capacidade de corte omnidireccional.

 

 

 

Implementamos diferentes métodos de corte mediante láser. Algúns dos métodos son vaporización, fusión e soplado, fusión e queimadura, rachadura por estrés térmico, trazado, corte e queima en frío, corte con láser estabilizado.

 

- Corte por vaporización: o feixe enfocado quenta a superficie do material ata o seu punto de ebulición e crea un burato. O buraco leva a un aumento repentino da absorción e afonda rapidamente o burato. A medida que o buraco se afonda e o material ferve, o vapor xerado erosiona as paredes fundidas expulsando o material e agrandando aínda máis o burato. Os materiais que non se funden como madeira, carbono e plásticos termoestables adoitan cortarse por este método.

 

- Corte por fusión e soplado: Utilizamos gas a alta presión para soplar material fundido da zona de corte, diminuíndo a potencia necesaria. O material quéntase ata o seu punto de fusión e despois un chorro de gas expulsa o material fundido da corte. Isto elimina a necesidade de aumentar aínda máis a temperatura do material. Cortamos metais con esta técnica.

 

- Fisuras por tensión térmica: Os materiais fráxiles son sensibles á fractura térmica. Un feixe céntrase na superficie causando quecemento localizado e expansión térmica. Isto dá lugar a unha greta que despois pode ser guiada movendo a viga. Usamos esta técnica no corte de vidro.

 

- Corte en dados furtivos de obleas de silicio: a separación de chips microelectrónicos das obleas de silicio realízase mediante o proceso de corte en dados sigilosos, utilizando un láser Nd:YAG pulsado, a lonxitude de onda de 1064 nm está ben adoptada para a banda intercalada electrónica do silicio (1,11 eV ou 1117 nm). Isto é popular na fabricación de dispositivos semicondutores.

 

- Corte reactivo: Tamén chamado corte de chama, esta técnica pode asemellarse ao corte con soplete pero cun raio láser como fonte de ignición. Utilizámolo para cortar aceiro ao carbono en grosores superiores a 1 mm e incluso chapas de aceiro moi grosas con pouca potencia de láser.

 

 

 

LÁSER PULSADO proporcionanos unha ráfaga de enerxía de gran potencia durante un curto período de tempo e son moi eficaces nalgúns procesos de corte con láser, como a perforación, ou cando se precisan orificios moi pequenos ou velocidades de corte moi baixas. Se se usase un raio láser constante, a calor podería chegar ao punto de fundir toda a peza que se está a mecanizar. Os nosos láseres teñen a capacidade de pulsar ou cortar CW (onda continua) baixo o control do programa NC (control numérico). Usamos DOUBLE PULSE LASERS emitindo unha serie de pares de pulsos para mellorar a taxa de eliminación do material e a calidade do burato. O primeiro pulso elimina o material da superficie e o segundo pulso evita que o material expulsado se adhira ao lado do burato ou corte.

 

 

 

As tolerancias e o acabado superficial no corte e mecanizado con láser son destacables. Os nosos modernos cortadores con láser teñen unha precisión de posicionamento de preto de 10 micrómetros e repetibilidades de 5 micrómetros. As rugosidades estándar Rz aumentan co grosor da folla, pero diminúen coa potencia do láser e a velocidade de corte. Os procesos de corte e mecanizado con láser son capaces de acadar tolerancias estreitas, a miúdo ata dentro de 0,001 polgadas (0,025 mm) a xeometría da peza e as características mecánicas das nosas máquinas están optimizadas para acadar as mellores capacidades de tolerancia. Os acabados superficiais que podemos obter mediante o corte con láser poden oscilar entre 0,003 mm e 0,006 mm. En xeral, conseguimos buracos de 0,025 mm de diámetro facilmente, e en varios materiais producíronse buratos de tan só 0,005 mm e proporcións de profundidade a diámetro do burato de 50 a 1. As nosas cortadoras con láser máis simples e estándar cortarán metal de aceiro carbono de 0,51 a 13 mm (0,020-0,5 polgadas) de espesor e poden ser facilmente ata trinta veces máis rápido que o serrado estándar.

 

 

 

O mecanizado con feixe láser úsase amplamente para perforar e cortar metais, non metais e materiais compostos. As vantaxes do corte con láser fronte ao corte mecánico inclúen unha maior suxeición do traballo, limpeza e redución da contaminación da peza (xa que non hai un filo de corte como no fresado ou torneado tradicional que poida contaminarse polo material ou contaminar o material, é dicir, acumulación de bue). A natureza abrasiva dos materiais compostos pode dificultar o mecanizado por métodos convencionais, pero fácil mediante o mecanizado con láser. Debido a que o raio láser non se desgasta durante o proceso, a precisión obtida pode ser mellor. Dado que os sistemas láser teñen unha pequena zona afectada pola calor, tamén hai menos posibilidades de deformar o material que se está cortando. Para algúns materiais, o corte con láser pode ser a única opción. Os procesos de corte con feixe láser son flexibles e a entrega de feixe de fibra óptica, a fixación sinxela, os tempos de configuración curtos e a dispoñibilidade de sistemas CNC tridimensionais permiten que o corte e o mecanizado con láser compitan con éxito con outros procesos de fabricación de chapa metálica como a perforación. Dito isto, a tecnoloxía láser ás veces pódese combinar coas tecnoloxías de fabricación mecánica para mellorar a eficiencia xeral.

 

 

 

O corte con láser de chapas metálicas ten as vantaxes sobre o corte por plasma de ser máis preciso e empregar menos enerxía, non obstante, a maioría dos láseres industriais non poden cortar o maior grosor de metal que pode facer o plasma. Os láseres que operan con potencias máis altas como 6000 vatios achéganse ás máquinas de plasma na súa capacidade para cortar materiais grosos. Non obstante, o custo de capital destas cortadoras con láser de 6000 vatios é moito maior que o das máquinas de corte por plasma capaces de cortar materiais grosos como chapas de aceiro.

 

 

 

Tamén hai desvantaxes do corte e mecanizado con láser. O corte con láser implica un alto consumo de enerxía. A eficiencia do láser industrial pode variar entre o 5% e o 15%. O consumo de enerxía e a eficiencia dun láser en particular variará dependendo da potencia de saída e dos parámetros de funcionamento. Isto dependerá do tipo de láser e do ben que o láser se axuste ao traballo a man. A cantidade de potencia de corte con láser necesaria para unha tarefa en particular depende do tipo de material, o grosor, o proceso (reactivo/inerte) utilizado e a velocidade de corte desexada. A taxa máxima de produción no corte e mecanizado con láser está limitada por unha serie de factores, incluíndo a potencia do láser, o tipo de proceso (reactivo ou inerte), as propiedades do material e o espesor.

 

 

 

In LASER ABLATION eliminamos o material dunha superficie sólida irradiándoo cun raio láser. A baixo fluxo de láser, o material quéntase pola enerxía do láser absorbida e evapora ou sublima. A alto fluxo de láser, o material normalmente convértese nun plasma. Os láseres de alta potencia limpan un punto grande cun só pulso. Os láseres de menor potencia usan moitos pequenos pulsos que se poden escanear nunha zona. Na ablación con láser eliminamos o material cun láser pulsado ou cun raio láser de onda continua se a intensidade do láser é suficientemente alta. Os láseres pulsados poden perforar buratos moi pequenos e profundos a través de materiais moi duros. Os pulsos láser moi curtos eliminan o material tan rápido que o material circundante absorbe moi pouca calor, polo que a perforación con láser pódese facer en materiais delicados ou sensibles á calor. A enerxía do láser pode ser absorbida selectivamente polos revestimentos, polo que os láseres pulsados de CO2 e Nd:YAG pódense usar para limpar superficies, eliminar pintura e revestimento ou preparar superficies para pintar sen danar a superficie subxacente.

 

 

 

We use LASER ENGRAVING and LASER MARKING to engrave or mark an object. Estas dúas técnicas son de feito as aplicacións máis utilizadas. Non se empregan tintas nin se trata de brocas de ferramenta que entran en contacto coa superficie gravada e se desgastan, como ocorre cos métodos tradicionais de gravado e marcado mecánicos. Os materiais especialmente deseñados para gravar e marcar con láser inclúen polímeros sensibles ao láser e novas aliaxes especiais de metal. Aínda que os equipos de marcado e gravado con láser son relativamente máis caros en comparación con alternativas como punzóns, alfinetes, estiletes, selos de gravado... etc., fixéronse máis populares debido á súa precisión, reproducibilidade, flexibilidade, facilidade de automatización e aplicación en liña. nunha gran variedade de ambientes de fabricación.

 

 

 

Finalmente, usamos raios láser para outras operacións de fabricación:

 

- SOLDADURA LÁSER

 

- TRATAMENTO TERMICO LÁSER: Tratamento térmico a pequena escala de metais e cerámicas para modificar as súas propiedades mecánicas e tribolóxicas da superficie.

 

- TRATAMIENTO / MODIFICACIÓN DA SUPERFICIE LÁSER: Os láseres utilízanse para limpar superficies, introducir grupos funcionais, modificar superficies co fin de mellorar a adhesión antes da deposición de revestimentos ou procesos de unión.