Las actividades de fabricación de láser actualmente incluyen corte, soldadura, tratamiento térmico, revestimiento, deposición de vapor, grabado, trazado, recorte, recocido y endurecimiento por choque. Los procesos de fabricación por láser compiten tanto técnica como económicamente con los procesos de fabricación convencionales y no convencionales, como el mecanizado mecánico y térmico, la soldadura por arco, el mecanizado electroquímico y por descarga eléctrica (EDM), el corte por chorro de agua abrasivo, el corte por plasma y el corte por llama.
El corte por chorro de agua es un proceso que se utiliza para cortar materiales utilizando un chorro de agua a presión de hasta 60.000 libras por pulgada cuadrada (psi). A menudo, el agua se mezcla con un abrasivo como el granate que permite cortar más materiales limpiamente con tolerancias estrechas, de manera recta y con un buen acabado de borde. Los chorros de agua son capaces de cortar muchos materiales industriales, incluidos acero inoxidable, Inconel, titanio, aluminio, acero para herramientas, cerámica, granito y placas blindadas. Este proceso genera un ruido significativo.
La siguiente tabla contiene una comparación del corte de metales utilizando el proceso de corte por láser de CO2 y el proceso de corte por chorro de agua en el procesamiento de materiales industriales.
§ Diferencias fundamentales del proceso.
§ Aplicaciones y usos típicos del proceso.
§ Inversión inicial y costos operativos promedio
§ Precisión del proceso
§ Consideraciones de seguridad y entorno operativo.
Diferencias fundamentales del proceso
| Sujeto | láser de co2 | Corte por chorro de agua |
| Método de impartir energía. | Luz 10,6 m (rango infrarrojo lejano) | Agua |
| Fuente de energía | Láser de gas | Bomba de alta presión |
| Cómo se transmite la energía | Haz guiado por espejos (óptica voladora); transmisión de fibra no factible para láser de CO2 | Las mangueras rígidas de alta presión transmiten la energía. |
| Cómo se expulsa el material cortado | Chorro de gas y gas adicional que expulsa el material. | Un chorro de agua a alta presión expulsa los residuos |
| Distancia entre boquilla y material y tolerancia máxima permitida | Aproximadamente 0.2″ 0.004″, sensor de distancia, regulación y eje Z necesarios | Aproximadamente 0,12″ 0,04″, sensor de distancia, regulación y eje Z necesarios |
| Configuración física de la máquina. | Fuente láser siempre ubicada dentro de la máquina | El área de trabajo y la bomba se pueden ubicar por separado. |
| Gama de tamaños de mesa | 8′ x 4′ a 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ a 13′ x 6,5′ |
| Salida típica del haz en la pieza de trabajo | 1500 a 2600 vatios | 4 a 17 kilovatios (4000 bar) |
Aplicaciones y usos típicos del proceso.
| Sujeto | láser de co2 | Corte por chorro de agua |
| Usos típicos del proceso | Corte, perforación, grabado, ablación, estructuración, soldadura. | Corte, ablación, estructuración. |
| corte de materiales 3D | Difícil debido a la rígida guía del haz y a la regulación de la distancia | Parcialmente posible, ya que se destruye la energía residual detrás de la pieza. |
| Materiales que se pueden cortar mediante el proceso. | Se pueden cortar todos los metales (excepto los altamente reflectantes), todos los plásticos, vidrio y madera. | Todos los materiales se pueden cortar mediante este proceso. |
| Combinaciones de materiales | Los materiales con diferentes puntos de fusión apenas se pueden cortar | Posible, pero existe peligro de delaminación. |
| Estructuras sándwich con cavidades. | Esto no es posible con un láser de CO2 | capacidad limitada |
| Cortar materiales con acceso limitado o deteriorado | Rara vez es posible debido a la pequeña distancia y al gran cabezal de corte por láser. | Limitado debido a la pequeña distancia entre la boquilla y el material. |
| Propiedades del material cortado que influyen en el procesamiento. | Características de absorción del material a 10,6 m. | La dureza del material es un factor clave |
| Espesor del material en el cual el corte o procesamiento es económico. | ~0,12″ a 0,4″ dependiendo del material | ~0,4" a 2,0" |
| Aplicaciones comunes para este proceso | Corte de chapa de acero plana de espesor medio para el procesamiento de chapa | Corte de piedra, cerámica y metales de mayor espesor. |
Inversión inicial y costes operativos medios
| Sujeto | láser de co2 | Corte por chorro de agua |
| Inversión de capital inicial requerida | $300,000 con una bomba de 20 kW y una mesa de 6.5′ x 4′ | $300,000+ |
| Piezas que se desgastarán | Vidrio protector, gas boquillas, además de los filtros de polvo y partículas | Boquilla de chorro de agua, boquilla de enfoque y todos los componentes de alta presión, como válvulas, mangueras y juntas. |
| Consumo medio de energía del sistema de corte completo. | Supongamos un láser de CO2 de 1500 vatios: Uso de energía eléctrica: 24-40 kilovatios Gas láser (CO2, N2, He): 2-16 l/h Gas de corte (O2, N2): 500-2000 l/h | Supongamos una bomba de 20 kW: Uso de energía eléctrica: 22-35 kilovatios Agua: 10 l/h Abrasivo: 36 kg/h Eliminación de residuos de corte. |
Precisión del proceso
| Sujeto | láser de co2 | Corte por chorro de agua |
| Tamaño mínimo de la hendidura de corte. | 0.006″, dependiendo de la velocidad de corte | 0,02″ |
| Aspecto de la superficie de corte | La superficie cortada mostrará una estructura estriada. | La superficie de corte parecerá haber sido pulida con chorro de arena, dependiendo de la velocidad de corte. |
| Grado de corte de los bordes hasta que sean completamente paralelos | Bien; ocasionalmente mostrará bordes cónicos | Bien; hay un efecto de “cola” en las curvas en el caso de materiales más gruesos |
| Tolerancia de procesamiento | Aproximadamente 0,002″ | Aproximadamente 0,008″ |
| Grado de rebaba en el corte. | Sólo se produce una rebaba parcial. | No se producen rebabas |
| Estrés térmico del material. | Pueden producirse deformaciones, revenidos y cambios estructurales en el material. | No se produce estrés térmico |
| Fuerzas que actúan sobre el material en la dirección del gas o del chorro de agua durante el procesamiento. | Posturas de presión de gas problemas con delgada piezas de trabajo, distancia no se puede mantener | Alto: por lo tanto, las piezas delgadas y pequeñas solo se pueden procesar de forma limitada |
Consideraciones de seguridad y entorno operativo
| Sujeto | láser de co2 | Corte por chorro de agua |
| Seguridad personalrequisitos del equipo | Las gafas de seguridad con protección láser no son absolutamente necesarias. | Se necesitan gafas protectoras de seguridad, protección para los oídos y protección contra el contacto con chorros de agua a alta presión. |
| Producción de humo y polvo durante el procesamiento. | Ocurre; Los plásticos y algunas aleaciones metálicas pueden producir gases tóxicos. | No aplicable para corte con chorro de agua. |
| Contaminación acústica y peligro. | muy bajo | inusualmente alto |
| Requisitos de limpieza de máquinas debido al desorden del proceso | limpieza baja | limpieza alta |
| Reducir los residuos producidos por el proceso. | Los residuos del corte se presentan principalmente en forma de polvo que requiere aspiración y filtrado. | Se producen grandes cantidades de residuos de corte debido a la mezcla de agua con abrasivos. |