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 que 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. |