Variables
En el proceso de corte CNC con láser, se pueden dar diversas variables que influyen significativamente en la calidad, precisión y eficiencia del corte. Estas variables se pueden clasificar en varios grupos:
Parámetros del Láser
Potencia del láser: la cantidad de energía que el láser emite. Una mayor potencia permite cortar materiales más gruesos y a mayor velocidad, pero también puede generar más calor y una zona afectada térmicamente más grande.
Velocidad de corte: la rapidez con la que el cabezal del láser se mueve sobre el material. Una velocidad incorrecta puede resultar en cortes incompletos (demasiado rápido) o sobrecalentamiento y rebabas (demasiado lento).
Frecuencia de pulso (para láseres pulsados): el número de pulsos de láser emitidos por segundo. Afecta la cantidad de energía depositada en el material en un punto específico y la calidad del borde.
Forma y modo del haz láser: la distribución de la intensidad de la energía dentro del haz. Un haz bien enfocado con un modo adecuado (como TEM00) es crucial para cortes precisos.
Longitud de onda del láser: diferentes materiales absorben diferentes longitudes de onda de manera más eficiente, lo que influye en la capacidad de corte.
Parámetros del Gas de Asistencia
Tipo de gas: se utilizan diferentes gases (oxígeno, nitrógeno, argón, aire comprimido) según el material y el resultado deseado. El oxígeno puede ayudar en el corte de acero al carbono por reacción exotérmica, mientras que el nitrógeno se usa para evitar la oxidación en acero inoxidable y aluminio.
Presión del gas: la presión del gas ayuda a expulsar el material fundido o vaporizado de la zona de corte. Una presión incorrecta puede dejar escoria o afectar la calidad del borde.
Caudal del gas: la cantidad de gas que fluye a través de la boquilla. Un caudal adecuado asegura una eliminación eficiente del material.
Óptica del Láser
Tipo y distancia focal de la lente: la lente enfoca el haz láser en un punto pequeño y de alta intensidad sobre el material. La distancia focal influye en el tamaño del punto focal y la profundidad de campo. La elección de la lente depende del material y el espesor.
Posición del punto focal: la ubicación del punto de enfoque en relación con la superficie del material es crítica para un corte óptimo. Puede estar en la superficie, por encima o por debajo, dependiendo de la aplicación.
Calidad y limpieza de la óptica (lentes y espejos): la suciedad, el polvo o los daños en los componentes ópticos pueden dispersar la energía del láser y reducir la calidad del corte.
Material a Cortar
Tipo de material: diferentes materiales (metal, plástico, madera, cerámica, etc.) tienen diferentes propiedades de absorción, conductividad térmica y punto de fusión, lo que requiere ajustes específicos en los parámetros del láser.
Espesor del material: el espesor influye directamente en la potencia del láser y la velocidad de corte necesarias.
Propiedades del material: la reflectividad, la rugosidad superficial, la presencia de óxido o recubrimientos pueden afectar la absorción del láser y la calidad del corte.
Homogeneidad del material: las variaciones en la composición o densidad del material pueden afectar la consistencia del corte.
Geometría de la Pieza y Trayectoria de Corte
Complejidad del diseño: los diseños con curvas cerradas o detalles finos pueden requerir velocidades de corte más lentas y una mayor precisión.
Estrategia de corte: la forma en que se aborda el corte (dirección, secuencia de los cortes) puede influir en la distorsión térmica y la calidad final.
Configuración y Mantenimiento de la Máquina:
Calibración y alineación del láser: un láser mal alineado no enfocará correctamente, lo que resultará en cortes deficientes.
Estado de la boquilla: el tamaño y la forma de la boquilla, así como su limpieza y la distancia a la pieza de trabajo, afectan el flujo del gas de asistencia y la calidad del corte.
Sistema de extracción de humos: una extracción eficiente ayuda a eliminar los subproductos del corte y a mantener la óptica limpia.
Estabilidad mecánica de la máquina: vibraciones o movimientos imprecisos pueden afectar la precisión del corte.
Factores Ambientales
Temperatura ambiente: fluctuaciones extremas pueden afectar el rendimiento del láser y la estabilidad de la máquina.
Humedad: puede afectar algunos materiales y la óptica del láser.
Consumibles
En el proceso de corte CNC con láser, varios consumibles son necesarios para asegurar un rendimiento óptimo y una calidad de corte consistente. Estos consumibles varían dependiendo del tipo de láser utilizado (CO2 o fibra), a continuación, se menciona una lista general de los más comunes:
Óptica
Lentes de enfoque: son cruciales para enfocar el haz del láser en un punto fino y de alta intensidad sobre el material. Se desgastan con el tiempo debido a la exposición al calor, polvo y salpicaduras. Requieren limpieza regular y eventual reemplazo.
Espejos reflectantes (para láseres CO2): dirigen el haz del láser desde la fuente hasta el cabezal de corte. También pueden ensuciarse o dañarse y necesitan limpieza o reemplazo.
Ventanas de protección (o cristales protectores): se colocan para proteger la lente de enfoque de las salpicaduras de material fundido y otros contaminantes. Son consumibles que requieren limpieza frecuente y reemplazo cuando se dañan o ensucian demasiado.
Boquillas
Las boquillas dirigen el gas de asistencia hacia la zona de corte. Vienen en diferentes formas y tamaños dependiendo del material y el espesor. Se desgastan debido al calor y al contacto con el material, y pueden obstruirse con escoria, por lo que necesitan limpieza y reemplazo periódico.
Gases de Asistencia
Aunque no son componentes físicos de la máquina, los gases como el oxígeno, nitrógeno, argón o aire comprimido son consumibles esenciales. Se utilizan para ayudar a expulsar el material fundido, proteger la óptica y mejorar la calidad del corte. El tipo y la cantidad de gas consumido varían según la aplicación.
Refrigerante (Agua Destilada o Soluciones Específicas)
Los sistemas láser generan mucho calor y requieren de un sistema de refrigeración para mantener la temperatura adecuada de la fuente láser y otros componentes. El agua destilada o fluidos refrigerantes específicos son consumibles que deben rellenarse y reemplazarse periódicamente para asegurar una refrigeración eficiente y prevenir la acumulación de impurezas.
Filtros del Sistema de Extracción de Humos
El corte láser produce humos y partículas que deben ser extraídos para la seguridad del operador y para mantener limpia la máquina y el área de trabajo. Los filtros del sistema de extracción se saturan con el tiempo y deben ser reemplazados para asegurar una ventilación adecuada.
Lubricantes
Para mantener el movimiento suave y preciso de los ejes de la máquina, se requieren lubricantes para los rieles, guías y otros componentes mecánicos. El tipo y la frecuencia de lubricación varían según la máquina.
Materiales de Limpieza
Se requieren paños sin pelusa, soluciones de limpieza específicas para óptica láser y otros materiales para mantener limpios los componentes críticos de la máquina y asegurar un rendimiento óptimo.
Consumibles Específicos para Láser de Fibra
Cerámicas/Portaboquillas: en los cabezales de corte de fibra, las cerámicas aíslan eléctricamente la boquilla y ayudan a mantener la distancia correcta con el material. Son más resistentes que las boquillas metálicas, pero aún pueden dañarse.
Protectores de lente de fibra: diseñados específicamente para las longitudes de onda de los láseres de fibra, protegen la óptica de la contaminación.
Consumibles Específicos para Láser CO2
Tubos láser: la fuente de haz en un láser CO2 tiene una vida útil limitada y eventualmente necesita ser reemplazada.
Kits de reparación de tubos láser: en algunos casos, es posible reparar un tubo láser en lugar de reemplazarlo por completo.