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En la industria manufacturera actual, máquinas de corte por láser de fibra se han convertido en una herramienta esencial para el procesamiento de metales. Entre ellos, el Máquina de corte por láser de fibra de 2 kW Destaca por su equilibrio entre potencia, eficiencia y rentabilidad. Pero ¿cómo funciona exactamente y por qué tantos talleres confían en él?

1. Principio de generación láser

Fuente de luz: Se utiliza un cable de fibra óptica dopado con iterbio u otros elementos de tierras raras como medio de ganancia. Una fuente de bombeo semiconductora (como un láser de diodo) excita los iones de tierras raras dentro de la fibra, lo que provoca transiciones de alto nivel de energía y libera luz de una longitud de onda específica (normalmente luz infrarroja cercana a 1070-1080 nm).

Amplificador de fibra:

El láser se refleja y amplifica repetidamente dentro de la fibra flexible, formando un haz láser continuo o pulsado de alta densidad de potencia y alta calidad.

2. Transmisión y enfoque del láser

Transmisión por fibra:

El láser se transmite a través de la fibra flexible al cabezal de corte, lo que elimina la necesidad de sistemas de espejos complejos (a diferencia de los láseres de CO₂), lo que resulta en una pérdida mínima de energía (<5%) y idoneidad para transmisión a larga distancia.

Sistema de enfoque:

Las lentes colimadoras y las lentes de enfoque (normalmente lentes asféricas) dentro del cabezal de corte enfocan el rayo láser en un punto extremadamente pequeño (diámetro de aproximadamente 0,01 a 0,1 mm), logrando densidades de potencia de 10⁶–10⁸ W/cm².

3. Mecanismo de corte de material

Principales procesos físicos en el corte de metales:

Absorción y calentamiento:

Las superficies metálicas tienen altas tasas de absorción para las longitudes de onda del láser de fibra (especialmente para materiales altamente reflectantes como el cobre y el aluminio; los recubrimientos antirreflectantes pueden mejorar aún más la eficiencia).

La energía de la luz es absorbida por los electrones y convertida en energía térmica, lo que hace que la temperatura local del material aumente instantáneamente hasta su punto de fusión o ebullición (por ejemplo, aproximadamente 1500 °C para el acero).

Fusión y vaporización:

Corte por fusión (apto para acero al carbono y acero inoxidable): la energía del láser funde el material y los gases auxiliares (como nitrógeno y oxígeno) expulsan el metal fundido.

Corte por sublimación (adecuado para láminas delgadas o requisitos de alta precisión): el láser vaporiza directamente el material sin necesidad de gases auxiliares (como metales extremadamente delgados o no metales).

Papel de los gases auxiliares:

Oxígeno (O₂): Reacciona exotérmicamente con el metal fundido (oxidación), acelerando el corte y mejorando la calidad de las superficies cortadas del acero al carbono, pero puede producir una capa de óxido.

Nitrógeno (N₂): Protección inerte, evitando la oxidación, adecuado para materiales que requieren cortes limpios como acero inoxidable y aluminio.

Formación de la costura de corte:

El rayo láser se mueve con respecto al material (controlado por un sistema CNC) para formar una costura de corte continua.

Ajuste dinámico de la posición focal (por ejemplo, cabezal de corte con enfoque automático) para adaptarse a diferentes espesores de material.

4. Sistema CNC y control de movimiento

Control CNC:

Las rutas de corte preestablecidas (por ejemplo, archivos DXF) son convertidas por una computadora en comandos de movimiento mecánico, que accionan servomotores para controlar el movimiento del cabezal de corte o la mesa de trabajo (ejes X/Y/Z).

Precisión dinámica:

Las guías de alta precisión y los motores lineales garantizan una precisión de posicionamiento (±0,05 mm) a velocidades de corte de hasta 50 m/min.

5. Ventajas y limitaciones de la potencia de 2 kW

Ventajas:

Puede cortar materiales más gruesos (por ejemplo, acero al carbono ≤20 mm, acero inoxidable ≤12 mm, aluminio ≤10 mm).

Mayor velocidad (30%–50% más rápido que una máquina láser de 1kW).

Menor consumo de energía (eficiencia de conversión electroóptica del 30%–50%, significativamente mayor que los láseres de CO₂ del 10%).

Limitaciones:

Se requiere un procesamiento especial para materiales altamente reflectantes (por ejemplo, cobre, oro) (por ejemplo, ajuste de la frecuencia del pulso).

Los materiales extremadamente gruesos (por ejemplo, acero al carbono >25 mm) pueden requerir múltiples cortes o métodos alternativos como corte con plasma o llama.

6. Componentes y tecnologías clave

Láser de fibra: láseres de fibra monomodo o multimodo de 2kW de marcas como IPG y SPI.

Cabezal de corte: Marcas como Precitec y Raytools, incluyendo lentes protectoras, boquillas de gas y sistemas de ajuste de altura capacitivo.

Sistema de refrigeración: Las unidades refrigeradas por agua mantienen la temperatura del láser estable (±1 °C).

Sistema de eliminación de polvo: Los dispositivos de ventilación o filtración manejan los humos de corte.

7. Escenarios típicos de aplicación

Industrias: Procesamiento de chapa metálica, piezas de automoción, aeroespacial, carcasas electrónicas, etc.

Materiales: Acero al carbono, acero inoxidable, aleación de aluminio, latón, aleación de titanio, etc.

Tipos de procesamiento: corte plano, taladrado y corte de contornos irregulares.

Traducido con DeepL.com (versión gratuita)

Resumen:

La máquina de corte por láser de fibra de 2 kW utiliza rayos láser de fibra de alta energía, sistemas ópticos de precisión y tecnología CNC para lograr un corte eficiente y preciso de materiales metálicos. Sus principales ventajas residen en su alta densidad de potencia, bajo consumo de energía y bajos costes de mantenimiento, lo que la hace especialmente adecuada para procesar placas metálicas de espesor medio. En la práctica, la potencia, la posición focal y el tipo de gas auxiliar deben ajustarse según las características del material para optimizar la calidad del corte.

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