Elegir los gases adecuados para las cortadoras láser de fibra
Las cortadoras láser de fibra han revolucionado la industria de fabricación de metales con su alta precisión, velocidad y eficiencia. Sin embargo, un factor clave que impacta significativamente el proceso de corte es la elección de los gases auxiliares.
Los gases auxiliares comunes utilizados en el corte láser incluyen N2, O2 y aire comprimido. Si está interesado en aprender más sobre sus funciones, características, costos y cómo elegir el gas adecuado, continúe leyendo.
¿Qué son los gases auxiliares en las cortadoras láser de fibra?
Los gases auxiliares son gases que se usan junto con el haz láser durante el proceso de corte. Su propósito principal es ayudar al láser a cortar materiales metálicos de manera efectiva y eficiente. Estos gases cumplen varias funciones clave:
- Ayudar en la remoción de material: Algunos gases ayudan a soplar el metal fundido creado por el láser, asegurando un corte limpio sin obstrucciones.
- Prevenir la oxidación: Gases como el nitrógeno ayudan a prevenir la oxidación y decoloración del borde cortado.
- Mejorar la velocidad de corte: Gases como el oxígeno pueden acelerar el proceso de corte al facilitar la combustión del material.
- Proteger el equipo: Los gases auxiliares también pueden enfriar y proteger la lente y la boquilla, evitando daños por calor excesivo.
- Mejorar la calidad del corte: Al controlar la atmósfera alrededor de la zona de corte, los gases auxiliares mejoran el acabado superficial, la calidad del borde y la precisión.
La elección del gas auxiliar depende de varios factores, incluyendo el material a cortar, el grosor del material y la calidad de corte deseada.
Gases auxiliares comunes para cortadoras láser de fibra
Los tres gases auxiliares más utilizados en el corte láser de fibra son Nitrógeno (N₂), Oxígeno (O₂) y Aire Comprimido. Cada gas tiene sus propias características y ventajas que lo hacen adecuado para diferentes aplicaciones.
1. Nitrógeno (N₂)
Características y función:
- El nitrógeno es un gas inerte, lo que significa que no reacciona con el material que se corta.
- Se usa comúnmente para cortar acero inoxidable, aluminio y metales no ferrosos.
- Crea un ambiente de corte libre de oxidación, ideal para lograr cortes lisos y de alta calidad.
Ventajas:
- Cortes sin oxidación: El nitrógeno puede soplar el material fundido a la vez que evita las reacciones de oxidación, lo que da como resultado acabados limpios y lisos.
- Calidad de corte mejorada: El nitrógeno produce menos rebabas y oxidación, lo que es crucial para aplicaciones en las que la estética y las propiedades del material son importantes.
Consideraciones:
- El corte con nitrógeno es más caro que con oxígeno y aire comprimido, especialmente en máquinas de 1,5-6KW de potencia baja a media. Por ejemplo, con una máquina de 1,5KW, el coste operativo del aire comprimido es de unos 59 RMB por kWh, el del oxígeno de 50, y el del nitrógeno de 105,5, casi el doble que el del oxígeno y el aire comprimido.
- El nitrógeno es ideal para las chapas más finas, pero para los materiales más gruesos, el coste puede llegar a ser prohibitivo.
2. Oxígeno (O₂)
Características y función:
- El oxígeno es un gas activo que no sólo favorece la combustión, sino que también expulsa el material fundido, por lo que es ideal para cortar acero al carbono y acero dulce.
- Acelera el proceso de corte al proporcionar una reacción exotérmica que añade calor a la zona de corte.
- Así se consiguen velocidades de corte más rápidas, especialmente para materiales más gruesos.
Ventajas:
- Mayor velocidad de corte: El oxígeno contribuye a acelerar el proceso de corte ayudando a la combustión del material.
- Rentable para acero al carbono: El oxígeno se utiliza a menudo para cortar acero al carbono porque es más rentable en comparación con el nitrógeno.
- Eficacia mejorada para materiales gruesos: El oxígeno es eficaz para cortar materiales más gruesos (hasta 20 mm o más) porque proporciona calor adicional.
Consideraciones:
- Oxidación: Una de las principales desventajas del uso de oxígeno es que puede provocar la oxidación de los bordes de corte. Aunque esto no es un problema para todas las aplicaciones, puede ser una preocupación para los materiales que requieren un borde limpio y libre de oxidación, como el acero inoxidable.
- El oxígeno tampoco se recomienda para metales no ferrosos (como el aluminio y el cobre), ya que puede causar decoloración y afectar a la calidad del corte.
3. Aire Comprimido
Características y función:
- El aire comprimido es una opción económica y fácilmente disponible como gas auxiliar durante el corte por láser de fibra.
- Se suele utilizar para cortar acero dulce y metales no ferrosos.
- El aire comprimido es menos reactivo que el oxígeno, pero ayuda a eliminar el material fundido de la zona de corte.
Ventajas:
- Rentable: El aire comprimido es mucho más barato que el nitrógeno y el oxígeno, por lo que es una buena opción para las empresas con un presupuesto ajustado.
- Facilidad de uso: El aire comprimido es fácil de conseguir y no requiere equipos especializados para su almacenamiento o manipulación.
- Respetuoso con el medio ambiente: El aire comprimido es un gas limpio y no tóxico, lo que lo convierte en una opción respetuosa con el medio ambiente.
Consideraciones:
- Menor calidad de corte: Los cortes producidos con aire comprimido tienden a tener bordes más ásperos y pueden ser menos precisos que los realizados con nitrógeno u oxígeno.
- Potencial de oxidación: Al igual que el oxígeno, el aire comprimido puede causar oxidación, lo que puede ser indeseable en algunas aplicaciones.
Cómo elegir el gas auxiliar adecuado para cortadoras láser de fibra
La selección del gas auxiliar adecuado depende de varios factores, como el tipo de material que se va a cortar, su espesor, la calidad de corte deseada y consideraciones de coste. He aquí un desglose de cómo elegir el gas adecuado en función de estos factores:
1. Material y grosor
La selección del gas de corte no sólo depende del material y del grosor, sino también de la potencia de la máquina de corte por láser. Basándonos en el análisis de los parámetros de corte del laboratorio de SENFENG, hemos recopilado la siguiente tabla:
| Potencia | 3 kW | 6 kW | 12 kW | 15 kW | ||||
| Material | Grosor (mm) | Gas | Grosor (mm) | Gas | Grosor (mm) | Gas | Grosor (mm) | Gas |
| Acero al carbono | 1-2 | N2/ Aire | 1-6 | N2/ Aire | 1-12 | N2/ Aire | 1-16 | N2/ Aire |
| 2-20 | O2 | 3-22 | O2 | 10-20 | O2 | 10-35 | O2 | |
| Acero inoxidable | 1-8 | N2 | 1-18 | N2 | 1-25 | N2/ Aire | 1-30 | N2/ Aire |
| Aleación de aluminio | 1-6 | N2 | 1-14 | N2 | 1-25 | N2 | 1-30 | N2 |
Tabla 1: Relación entre el gas de corte, el material, el espesor y la potencia del equipo
Las conclusiones que podemos extraer del gráfico son las siguientes:
Para acero inoxidable y materiales no ferrosos como cobre, aluminio y acero al silicio, se recomienda el corte con aire y nitrógeno.
Para las chapas de acero al carbono (345, 355, manganeso), se sugiere el corte con oxígeno. Sin embargo, las chapas finas también pueden cortarse con nitrógeno o aire.
2. Calidad de corte deseada
- Cortes de alta calidad: Si su aplicación requiere cortes de alta calidad, por ejemplo para fines estéticos o componentes de alta precisión, el nitrógeno suele ser la mejor opción. Garantiza unos bordes lisos y limpios con una mínima oxidación o formación de rebabas.
- Calidad de corte moderada: Si los requisitos de calidad de corte no son muy altos, utilizar la opción de corte por aire, más rentable, puede ser una elección adecuada. Proporciona un corte decente a la vez que mantiene los costes más bajos en comparación con el nitrógeno o el oxígeno.
La calidad de la superficie de corte de los distintos gases de corte es la siguiente:
3. Consideraciones económicas
- Opciones económicas: El aire comprimido es la opción más económica, aunque puede comprometer la calidad del corte. Es la mejor opción para cortar acero con bajo contenido en carbono o para aplicaciones en las que la calidad de corte no es una prioridad.
- Corte de alta calidad: El nitrógeno es el gas más caro, pero es ideal para cortes de alta precisión. El oxígeno ofrece un buen equilibrio entre velocidad y coste para cortar materiales más gruesos.
Conclusión
Elegir el gas auxiliar adecuado para las cortadoras láser de fibra es crucial para optimizar la eficacia del corte, mejorar la calidad del corte y gestionar los costes. Mientras que el nitrógeno proporciona cortes limpios y de alta calidad, el oxígeno acelera el proceso y el aire comprimido ofrece una solución rentable para aplicaciones menos críticas.
Los distintos fabricantes pueden preferir diferentes gases auxiliares. La mejor manera de determinar la configuración óptima es adquirir experiencia práctica durante el procesamiento real.
