Método de corte de una pequeña máquina de corte por láser

En el corte por fusión por láser de pequeñas máquinas de corte por láser, la pieza de trabajo se funde parcialmente y luego el material fundido se expulsa con la ayuda de un flujo de aire. Debido a que la transferencia de material solo ocurre en su estado líquido, el proceso se llama corte por fusión por láser.

El rayo láser, junto con un gas de corte inerte de alta pureza, hace que el material fundido abandone la costura de corte, mientras que el gas en sí no participa en el corte. El corte por fusión por láser puede alcanzar velocidades de corte más altas que el corte por gasificación. La energía necesaria para gasificar es generalmente mayor que la energía necesaria para fundir el material. En el corte por fusión por láser de pequeñas máquinas de corte por láser, el rayo láser solo se absorbe parcialmente. La velocidad máxima de corte aumenta al aumentar la potencia del láser y disminuye casi inversamente al aumentar el espesor de la lámina y la temperatura de fusión del material. Cuando la potencia del láser es constante, los factores limitantes son la presión del aire en la rendija y la conductividad térmica del material. El corte por fusión por láser puede producir cortes libres de oxidación para materiales de hierro y metales de titanio. La densidad de potencia del láser que produce fusión pero no vaporización está entre 104 W/cm2 y 105 W/cm2 para materiales de acero. La diferencia entre el corte por llama por láser y el corte por fusión por láser de pequeñas máquinas de corte por láser es el uso de oxígeno como gas de corte. Con la ayuda de la interacción entre el oxígeno y el metal calentado, se produce una reacción química que calienta aún más el material. Debido a este efecto, las velocidades de corte que se pueden lograr con este método son mayores que con el corte por fusión para el mismo espesor de acero estructural.

Por otro lado, este método puede dar como resultado una peor calidad de corte que el corte por fusión. En realidad, produce cortes más anchos, una rugosidad significativa, un aumento de las zonas afectadas por el calor y una peor calidad de los bordes. El oxicorte láser no es bueno para mecanizar modelos de precisión y esquinas afiladas (riesgo de quemar las esquinas afiladas). Los efectos térmicos se pueden limitar utilizando un láser de modo pulsado, y la potencia del láser determina la velocidad de corte. Cuando la potencia del láser es constante, los factores limitantes son el suministro de oxígeno y la conductividad térmica del material. Durante el proceso de corte por vaporización por láser, el material se vaporiza en la costura de corte, lo que requiere una potencia láser muy alta.

Para evitar que el vapor del material se condense en la pared de la hendidura, el espesor del material no debe exceder en gran medida el diámetro del rayo láser. Por lo tanto, este proceso sólo es adecuado para aplicaciones en las que se debe evitar la eliminación de material fundido. En realidad, este procesamiento sólo se utiliza en áreas de uso muy pequeñas para aleaciones a base de hierro.

Este proceso no se puede utilizar en materiales como la madera y ciertas cerámicas que no están en estado fundido y es poco probable que permitan que el vapor del material se vuelva a condensar. Además, estos materiales suelen requerir cortes más gruesos. En el corte por vaporización láser de pequeñas máquinas de corte por láser, el enfoque óptimo del haz depende del espesor del material y la calidad del haz. La potencia del láser y el calor de vaporización tienen sólo una cierta influencia en la posición óptima del enfoque. Cuando el espesor de la placa es constante, la velocidad máxima de corte es inversamente proporcional a la temperatura de gasificación del material. La densidad de potencia del láser requerida es superior a 108 W/cm2 y depende del material, la profundidad de corte y la posición de enfoque del haz. Cuando el espesor de la placa es cierto, suponiendo que la potencia del láser sea suficiente, la velocidad máxima de corte está limitada por la velocidad del chorro de gas.