CORTE CON LASER
¿Qué significa LASER?
Luz amplificada por emisión de
radiación estimulada
Light
Amplification
(by)
Stimulated
Emission
Radiation
(of)
Proceso de Corte con Láser
Sistema de Entrega
del Rayo
Resonador
Cabezal y
proceso de
corte
Tipos de Láseres Industriales
• Láser de Gas: CO2
–
–
–
–
Dióxido de Carbono con Helio y Nitrógeno
Longitud de Onda: 10.6um
Potencia: Hasta 7,000 Watts
Transmisión del Rayo con espejos
• Láser de Estado Sólido: Nd:YAG ó YAG
–
–
–
–
Neodimio en un cristal granate de aluminio itrio
Longitud de onda: 1.06um
Potencia: Hasta 4,000 Watts
Transmisión del rayo con cable de fibra óptica
Tipos de Luz
Incandecente
Rayo Láser
Muchas frecuencias
diferentes de luz
Una frecuencia de luz
En fase y en la misma
dirección
Luz Incandecente vs. Luz Láser
Bulbo de 100 Watts
0.08 Watts/cm2
Láser de 100
Watts
550,000 Watts/cm2
Gases del Resonador
Resonador
Niveles de Pureza de los Gases del
Resonador
• Helio (He) – 99.996 Vol-%
– Consumo: 20 l/h
– Presión de entrada: <100 psi
• Dióxido de Carbono (CO2) – 99.995 Vol-%
– Consumo: 1.5 l/h
– Presión de entrada: <100 psi
• Nitrógeno (N2) – 99.999 Vol-%
– Consumo: 8.5 l/h
– Presión de entrada: <100 psi
Desarrollo del Rayo – Paso 1
La turbina circula el gas a través del resonador láser e
intercambiadores de calor. Los intercambiadores de calor
enfrían el gas para mantener la eficiencia y potencia de
salida.
Laser 101+
Paso 2
CD de Alto Voltaje se aplica al gas, causando
resplandor y se crea una descarga de plasma.
Laser 101+
Paso 3
La energía de CD ó RF excita las moléculas de CO2 a un estado de
energía más alto, estimulandolas para emitir fotones ó unidades de
energía de luz.
Laser 101+
Paso 4
Los fotones pasan atrás y hacia adelante, según se reflejan en los
espejos al final del resonador, al mismo tiempo que estimulan a más
fotones para que sean emitidos. Un porcentaje de los fotones emitidos
pasa a través de un óptico parcialmente transmisivo llamado “output
Laser 101+
coupler”.
Proporciones de Gases del Resonador
5%
55%
40%
Gases de Asistencia de Corte
Cabezal de Corte con Láser
Lente de
enfoque
Puertos de Gas
de Asistencia
Boquilla
Gases de Asistencia de Corte
Pieza
de Trabajo
Acero al
Carbón
Acero al
Carbón
Acero
Inoxidable
Aluminio
No-metálico
Titanio
Gas de
Asistencia
Presión de Gas
Flujo de
Gas SCFH
Pureza1
50-400
99.95%
Oxígeno
< 100 psi
Nitrógeno
Hasta 500+ psi
Se incrementa con el
espesor del material
300-3,500
99.995%
Hasta 400 psi
Se incrementa con
el espesor del material
300-1500
99.995%
Argon
1Especificaciones
típicas, consulte al fabricante
Oxígeno, Corte con Láser
• Pros
– Proceso efectivo en Costo
– Capacidad para cortar material más grueso con menores niveles de
potencia láser
• Contras
– El corte con oxígeno deja una capa de óxido en el borde cortado que
podría requerir ser removida antes de aplicar pintura, recubrimiento
en polvo ó soldadura.
– El corte con oxígeno es un proceso de velocidad limitada porque el
oxígeno requiere de tiempo para quemar el material. El agregar más
potencia láser, no necesariamente significa un corte más rápido.
Nitrógeno, como Gas de Asistencia
• Proceso Mecánico
– El láser es la única fuente de calor
– El Nitrógeno remueve el material derretido de la zona
de corte
• Requerimientos del Gas
– Pureza >99.97% (Grado Industrial Estándar)
– Presión hasta 500+ psi tasas de flujo de hasta 3500
scfh
Nota: Se puede utilizar en piezas de Acero al Carbón
que se van a pintar ó soldar
Aire como Gas de Asistencia
• Composición Aproximada de 80% N2 y 20% O2
• Pros
– El suminitro de aire de un compresor es de menor costo
– No sufre de las mismas limitaciones de velocidad que el
corte con oxígeno puro
• Contras
– Deja una capa de óxido y una rebaba pequeña en el borde
cortado
– Requiere de más potencia y mantenimiento que los
sistemas estándares
– Limitado a espesores de 0.060-0.080” en la mayoría de
materiales
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Desarrollo del Rayo– Paso 1