Materiales(sigue plasma)

Los materiales a cortar están limitados por ser conductores de la electricidad. Destacan: latón, bronce, Ni, Tungsteno, Aluminio, acero aleado, acero al carbono, inoxidables, cobre, fundición de hierro, etc. 

Precisión

En espesores menores a 25 mm se pueden alcanzar tolerancias de ± 0,8 mm. Se pueden producir bordes con conicidad entre 5 y 7º. 

Desventajas

Zona afectada térmicamente. – Formación de escoria en la parte inferior del corte.
– Ruidoso (sobre todo en grandes espesores)  – Produce humos en el corte en seco y radiaciones ultravioleta que pueden producir quemaduras.  

Aplicaciones

Corte de chapa en 2D y 3D.  – Preparación de bordes de chapa para la soldadura.

Variaciones del proceso  –
De arco transferido: el más común. El arco se produce entre el electrodo y la propia pieza a cortar. Permite que la pieza se caliente más favoreciendo el proceso.   – De arco no transferido: El arco se produce entre el electrodo y la boquilla.   – En seco: puede utilizar o no gas de protección. En el segundo caso recibe el nombre de tipo dual y el gas de aportación fluye alrededor de la boquilla. Cuando el gas de protección es aire, se habla de plasma al aire (habitual en el corte de aceros). En este caso deben usarse electrodos de circonio o hafnio por su mayor resistencia a la oxidación.  – Con agua: puede ser que utilice agua inyectada de forma radial alrededor de la boquilla. Actúa como sustituta del gas de protección. El objetivo es similar: proteger la zona de corte y aumentar la temperatura de la zona. El agua se vaporiza y crea en la zona de corte una campana de vapor que protege al gas plasma. Además el efecto refrigerante del agua (antes de vaporizarse está en contacto con la boquilla) alarga la vida de la boquilla. – Sumergido: en este caso la pieza se sumerge en agua y se crea una campana con aire a presión en la zona de corte permitiendo crear una burbuja que favorece una densidad de energía mayor y consecuentemente mayor velocidad de corte. Además disminuye el ruido y la emisión de gases tóxicos así como la radiación ultravioleta.  – Plasma de alta definición: permite densidades de energía superiores a las del plasma convencional. Se consigue mejor alineación y enfoque del arco de plasma favoreciendo una mejor calidad de corte. Asimismo, el kerf es más reducido.   – Torneado de piezas de revolución. El haz plasma se mueve tangencialmente a la pieza y en la dirección del eje de revolución de la pieza mientras esta gira.

Láser

El mecanizado láser es un proceso de tipo térmico que utiliza un haz láser como fuente de calor para fundir y evaporar de forma controlada el material sobre el que se trabaja. 

Carácterísticas

Haz láser es monocromático (su longitud de onda ocupa un estrecho espectro. Esto facilita su focalización y concentración en un pequeño diámetro permitiendo elevada energía).  – Haz láser es coherente (la luz viaja en fase no de forma aleatoria como la luz normal. Esto implica baja divergencia y por tanto favorece su focalización).  – Aunque la potencia del láser no es muy elevada, la concentración de la misma en pequeñas áreas (< 0,15 mm) supone densidades de potencia elevadísimas, siendo habituales valores de 5×1010 W/m2.

– El material tiene una afectación térmica pequeña pues el haz láser se focaliza en un diámetro muy pequeño.  – Capaz de cortar materiales metálicos y no metálicos.   – Se puede cortar en cualquier dirección.   – Alta velocidad de corte.  

Mecanismo de arranque de material

La generación de un haz láser comienza con la excitación de un medio activo mediante impulsos eléctricos o reacción química. Una vez excitado el medio, éste emite un haz de luz cuyos fotones viajan con la misma longitud de onda, dirección y fase. Para favorecer la creación del haz, el medio activo se encierra entre dos espejos, que forman una cavidad denominada resonador óptico.  En esta cavidad, los fotones rebotan entre los espejos excitando más átomos del medio activo, que de forma estimulada emite nuevos fotones que aumentan más la energía del haz. Uno de los espejos es parcialmente reflectante y es por donde sale la luz, siendo transportado hasta la zona de trabajo por medio de una cadena óptica compuesta por lentes o espejos que en algunos casos se pueden sustituir por fibra óptica, simplificando así la cadena de transporte del haz láser. 

Parámetros del láser:

Potencia: potencia suministrada por el generador.  – Densidad: potencia por unidad de superficie.  – Longitud de onda: importante por la diferencia de absorción de cada material según la longitud de onda.  – Calidad: diámetro × divergencia.  

Sistema 

Un equipo de corte por láser está formado por:  – Resonador: genera el haz láser.  – Sistema de transporte del haz láser. – Cabezal láser: incluye el sistema de focalización mediante lentes (de zinc–selenio que no absorben casi nada del haz láser) del haz láser y la salida de gases de aporte o protección.  – Movimiento relativo cabezal-pieza (2 ejes, 3 ejes, 5 ejes).  – Soporte para la pieza.  – Sistemas auxiliares: extractor de gases, filtros (extraen gases y partículas originadas durante el proceso).  – Sistema de control: controla parámetros de proceso, distancia del cabezal a la pieza y movimientos relativos de ambos.  – Gases de aportación (favorecen el proceso, protegen las lentes, aíslan la zona de corte y eliminan partículas. 

Materiales

Metales, no metales, cerámicos, materiales compuestos, plásticos, vidrio, etc.

Precisión

Acabado superficial: 0,4 a 6,3 μm. – Tolerancias: desde ± 0,015 mm a ± 0,125 mm. 

Desventajas

Dificultad para cortar materiales de alta reflectividad. 

Aplicaciones

Corte (cualquier perfil 2D y 3D), taladrado (por encima de 1,2 mm de diámetro no se pueden hacer por percusión), marcado (utiliza un láser de tipo pulsado), tratamiento superficial (endurecimiento), recargue (una combinación de tratamiento térmico y soldadura para fundir y depositar aleaciones especiales sobre superficies, útil para zonas pequeñas a recubrir), conformado y soldadura.

Variaciones del proceso

Mecanizado asistido por láser: permite precalentar el material en la zona de contacto de la punta de la herramienta para ablandarlo y favorecer su mecanizado. Se aplica al mecanizado de superaleaciones y materiales cerámicos.