DE LA POTENCIA DEL LÁSER - ¿Por qué elegir láseres de fibra de alta potencia en el procesamiento del acero?

Los láseres de fibra de alta potencia han transformado la industria del procesamiento del acero con una velocidad, precisión y eficiencia sin igual. La potencia del láser aumenta el rendimiento y reduce tanto el trabajo de repaso como los desechos gracias a una calidad de corte superior. Mantiene los costes bajos gracias a su diseño compacto y de bajo mantenimiento, que utiliza un solo consumible. Por eso, cada vez más procesadores de acero eligen láseres de fibra de alta potencia para reducir los costes por producto y mantener su competitividad.

¿Qué es exactamente un láser de fibra de alta potencia, cómo funciona y por qué es importante la potencia del láser? Este artículo aborda varias cuestiones clave sobre los láseres de fibra de alta potencia en el procesamiento del acero.

• ¿Qué es un láser de fibra de alta potencia?
• ¿Cómo funciona un láser de fibra de alta potencia?
• ¿Qué grosor, tipo y tamaño de material puede cortar un láser de fibra de alta potencia?
• ¿Cuáles son las ventajas de los láseres de fibra de alta potencia?
• ¿Qué fuentes de potencia de láser de fibra existen? ¿Y cómo se elige?
• ¿Qué gases de corte por láser de fibra existen? ¿Y cómo se elige?
• ¿Por qué elegir láseres de fibra de alta potencia en la industria del procesamiento del acero?

¿Qué es un láser de fibra de alta potencia?

Laser son las siglas de «Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation» (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación). Esto significa que una fuente (de estado sólido) transporta la luz a través de un cable de fibra para alcanzar el nivel de energía necesario. A continuación, se forma un haz de alta intensidad y muy concentrado. Este haz proporciona la potencia y la precisión necesarias para cortar materiales como el acero. Este tipo de láser industrial se utiliza para aplicaciones exigentes en la fabricación, como el procesamiento del acero.

«Alta potencia» suele referirse a sistemas láser de 6 kW o más. Hoy en día, los láseres de fibra de alta potencia de 20-40 kW se utilizan ampliamente para el corte de acero de alta resistencia. Pueden cortar diferentes tipos de materiales, tamaños y espesores. Esto se realiza a alta velocidad, produciendo bordes limpios y precisos.

¿Cómo funciona un láser de fibra de alta potencia (fuente)?

Un láser de fibra consta de una fuente de estado sólido, un cable de fibra y un cabezal de corte. Utiliza diodos para convertir la energía eléctrica en luz, que se combina y se envía a una fibra óptica. Cuando esta luz llega a la parte dopada de la fibra, eleva a los electrones a un nivel de energía superior. El resultado: inversión de población, la condición clave para generar luz láser. A medida que el sistema se estabiliza, produce un flujo constante de luz láser sin procesar. Las rejillas de Bragg en fibra (FBG) actúan como pequeños espejos para reflejar parte de esta luz y amplificarla, mientras que el resto continúa como salida utilizable. A continuación, el haz de luz se limpia y se estabiliza, lo que da como resultado un láser potente y preciso que corta con exactitud con un corte estrecho.

Consejo: Elija máquinas láser de clase de seguridad 1 para garantizar la seguridad del operador.

¿Qué grosor, tipo y tamaño de material puede cortar un láser de fibra de alta potencia?

Los láseres de fibra de alta potencia pueden cortar acero de 1 a aproximadamente 100 mm (4”) de espesor. Sin embargo, la potencia del láser ofrece la máxima velocidad y eficiencia hasta un espesor de unos 25 mm (1”). Esto hace que la potencia del láser sea ideal para la mayoría de las necesidades de procesamiento del acero. El tamaño del material que se puede procesar depende de la máquina. Existen máquinas láser de fibra de alta potencia disponibles para formatos pequeños, medianos y grandes.

Dependiendo de la potencia de la fuente, los láseres pueden cortar acero inoxidable, acero recubierto, acero dulce, aluminio, cobre y latón. Por lo tanto, los láseres de fibra de alta potencia son muy adecuados para los procesadores de acero. Necesitan un material limpio y uniforme para rendir al máximo. Las superficies oxidadas, aceitosas, granalladas o irregulares pueden ralentizar el proceso de corte por láser.

Los láseres de fibra de alta potencia son adecuados para el procesamiento de acero hasta la clase de ejecución 3 (EN1090). Esto elimina la necesidad de comprar una taladradora independiente para los procesadores de acero.

¿Cuáles son las ventajas de los láseres de fibra de alta potencia?

• De precisión
  El rayo láser crea un corte extremadamente estrecho y controlado. Esto permite a la máquina seguir geometrías minúsculas y contornos intrincados. También puede cortar delicadas características internas con tolerancias ajustadas de hasta aproximadamente 0,002” / 0,05 mm.
• Alta calidad de corte
  El rayo concentrado produce bordes lisos, limpios y listos para soldar con zonas afectadas por el calor mínimas. Esto reduce el trabajo de repaso, minimiza los residuos y elimina la necesidad de taladrar por separado hasta la clase de ejecución 3.
• Velocidad (para espesores de material < 25 mm/1") para un mayor rendimiento
  Dependiendo de la potencia del láser y del espesor del material, los láseres pueden cortar hasta un 350 % más rápido que otras tecnologías. Por ejemplo, un láser de fibra de 15 kW tiene el potencial de cortar acero 1,5 veces más rápido que un sistema de plasma estándar de 300 A. Esta velocidad aumenta la productividad, ya que las máquinas láser alcanzan una velocidad de corte tres veces superior en chapas de acero finas a medias (<25 mm/1"). En combinación con la automatización de alta velocidad, el anidamiento inteligente y las capacidades de biselado, los tiempos de ciclo se reducen drásticamente.
• Menores costes por producto
  Las máquinas láser requieren una mayor inversión inicial, pero ofrecen un rápido retorno de la inversión. La velocidad de corte por láser aumenta la producción, lo que permite economías de escala. Los láseres de fibra de alta potencia utilizan menos consumibles, que además son más baratos, y requieren menos mantenimiento. Con una mayor automatización y menos reelaboraciones, los costes generales de producción se reducen significativamente. El resultado: menores costes por producto.
• Mayor automatización del flujo de trabajo
  Los láseres de fibra de alta potencia impulsan la automatización al reducir al mínimo la intervención del operador y permitir una producción continua, incluso sin personal las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Funciones como el cambio automático de boquillas, la inspección y alineación del desgaste, así como el almacenamiento de chapas y la supervisión en tiempo real, mantienen el proceso en marcha con mínimas interrupciones.

Esto hace que la tecnología láser sea una opción inteligente para los talleres más pequeños que desean una mayor automatización y eficiencia en el procesamiento del acero. Las empresas más grandes también se benefician. Consiguen unos costes por pieza mucho más bajos gracias a un mayor rendimiento y a flujos de trabajo más optimizados.

¿Te preguntas cómo es el mantenimiento de los láseres de fibra de alta potencia ? Mantener todo limpio es esencial para obtener el máximo rendimiento de un láser de fibra de alta potencia. Afortunadamente, el mantenimiento es sencillo: céntrese en el cabezal de corte y la boquilla. Mantén limpio el cristal protector y cámbialo con regularidad para mantener una calidad de corte constante.

¿Qué fuentes de potencia de láser de fibra existen? ¿Y cómo se elige?

Las fuentes de potencia láser están disponibles desde 1 kW hasta 60 kW y más. Los láseres de fibra de alta potencia suelen tener potencias de entre 6 kW y más de 40 kW. La elección de la fuente de potencia del láser de fibra depende de los materiales que desee cortar y de su grosor. También depende de la eficiencia que desee alcanzar y del presupuesto del que disponga.

¿Una mayor potencia del láser se traduce automáticamente en un mayor rendimiento?

Sí, una mayor potencia del láser se traduce en un mayor rendimiento. Especialmente para los Fabricators de acero que procesan acero con un espesor de 1-25 mm (0,04-1"). Basándonos en el análisis de datos de la gama de productos de los Fabricators de acero en cuanto a la velocidad de corte alcanzable, se puede afirmar que un láser de fibra de alta potencia con una fuente de 40 kW puede generar hasta el doble de rendimiento en comparación con una fuente de 20 kW.

La velocidad máxima de corte viene determinada por el flujo de gas, la absorción del material y la disipación del calor. Es importante la rapidez con la que el gas de asistencia elegido pueda limpiar la ranura de corte y la capacidad del material para absorber energía. La fuente de 40 kW mantiene líquido todo el corte hasta 30 mm (1-3/16”), lo que garantiza bordes de corte lisos y sin óxido con un posprocesamiento mínimo. Además, la fibra de transporte más gruesa crea un corte ligeramente más ancho, lo que agiliza la extracción de la pieza.

En general, una mayor potencia mantiene la velocidad y la calidad de corte al máximo rendimiento, lo que aumenta la producción y la eficiencia del flujo de trabajo. Sin embargo, dependiendo de su operación, 20 kW pueden ser suficientes. Pregúntese: ¿Realmente necesito más rendimiento? ¿Hay suficiente trabajo para mantener en funcionamiento una máquina de mayor potencia? ¿Y contamos con la mano de obra necesaria para procesar el volumen adicional?

Una fuente de mayor potencia ofrece velocidad, pero también conlleva mayores costes de adquisición y funcionamiento, así que asegúrate de que la ganancia se ajusta a tu carga de trabajo.

¿Qué gases de corte por láser de fibra existen? ¿Y cómo se elige?

Hay tres tipos de gases de corte adecuados para los láseres de fibra de alta potencia:

1. De oxígeno
   El oxígeno se utiliza a baja presión (alrededor de 0,5 bar). Reacciona con el metal calentado, lo que ayuda a expulsar el material fundido para un corte rápido y una fácil eliminación de la escoria. Funciona con todos los espesores, pero es especialmente eficaz en acero dulce de mayor espesor, ofreciendo una buena calidad de corte. El oxígeno no es adecuado para el acero inoxidable ni el aluminio. Se suministra en botellas, una batería de gas o un tanque. El corte con oxígeno suele ser más económico que el corte con nitrógeno.
2. Con nitrógeno
   El nitrógeno se utiliza a alta presión (8 bar o más) y consume más gas que el oxígeno. Produce cortes limpios sin decoloración ni oxidación, lo que reduce la necesidad de posprocesamiento. La escoria es mínima, aunque más difícil de eliminar. El nitrógeno funciona mejor en espesores de material limitados y corta chapas más finas (<12 mm [1/2”]) incluso más rápido que el oxígeno. Es adecuado para acero dulce (<20 mm [3/4”]), aluminio y acero inoxidable (<30 mm [1-3/16”]), y normalmente se almacena a granel.
3. Con gas mixto
   El gas mixto contiene un 4-8 % de oxígeno, lo que reduce la oxidación en comparación con el oxígeno puro y disminuye las necesidades de posprocesamiento. Además, consume menos gas y ofrece velocidades de corte más altas que el nitrógeno puro. El gas mixto es adecuado para acero dulce de hasta 30 mm (1-3/16”), pero no para aluminio ni acero inoxidable. Dado que los gases se mezclan, los costes generales de gas son menores.

En resumen, cada gas de corte tiene sus propias ventajas y limitaciones. La mejor opción depende de sus necesidades. Para un corte rápido y de buena calidad en materiales más gruesos, elija el oxígeno. Para cortes limpios con un posprocesamiento mínimo en materiales más finos, elija nitrógeno. Si desea un equilibrio entre velocidad, calidad y menor consumo de gas, el gas mixto es la opción ideal.

En resumen: ¿por qué elegir láseres de fibra de alta potencia en la industria del procesamiento del acero?

En definitiva, los láseres de fibra de alta potencia ofrecen una velocidad, precisión y eficiencia inigualables. La potencia del láser reduce el coste por pieza y aumenta la producción. Ayuda a los procesadores de acero a trabajar más rápido y de forma más eficiente. Eso los convierte en la opción clara para seguir siendo competitivos en el mercado actual.