El documento describe el funcionamiento y aplicaciones del corte por láser. Explica que el corte láser funciona orientando un haz láser de alta potencia hacia el material para derretirlo, quemarlo, vaporizarlo o expulsarlo con un gas, dejando un corte de buena calidad. También describe los diferentes tipos de láseres, como los de dióxido de carbono, neodimio y Nd-YAG, y sus aplicaciones como perforado, corte y grabado de una variedad de materiales como metales, cerámicas y polímeros. Final

1. CORTE POR LASER

2. FUNCIONAMIENTO BASICO
‡ El corte laser funciona por
el orientado
computarizado de una
salida laser de alta
potencia hacia el material
a cortar. Este puede
derretirse, quemarse,
vaporizarse o ser
expulsado por un flujo de
gas dejando una cavidad
(corte) de terminación
superficial muy buena

3. FUNCIONAMIENTO FISICO
Los electrones en los átomos en un material laser son
excitados por una lámpara tipo flash hacia un nivel de
energía superior y permanecerán allí por un periodo de
tiempo muy corto. Esta liberación de energía puede
suceder de dos modos:
‡ Liberación espontanea: emiten fotones en direcciones
aleatorias
‡ Liberación simulada: los fotones emitidos por liberación
espontanea chocan contra otros en estado excitado y
provocan que caigan de nivel de energía. Estos últimos
fotones liberados son emitidos en una dirección, fase y
longitud de onda idéntica a la de los fotones incidentes

4. LASER CON SOLIDO
Si la dirección de emisión es axial al material laser, los
fotones emitidos viajan en un ida y vuelta en la cavidad
óptica a través del material laser entre el espejo reflector
total y el espejo reflector parcial amplificando su energía
hasta que pasa a través del espejo reflector parcial.

5. LASERES A GAS
Los láseres a gas consisten en un tubo hermético lleno de gas
ubicado entre un resonador compuesto de dos espejos, uno
totalmente reflectante y otro parcialmente reflectante o
permeable, a través del cual se emite el láser, ya que los
fotones que viajan a lo largo de medio láser son reflejados
continuamente entre los espejos, produciendo cada vez más
fotones. La forma de excitar electrones ahora es aplicando un
voltaje suficiente.

6. ‡ Cuando el medio se satura, el espejo permeable
permite que escape el 10% de los fotones que
constituirán el rayo láser emitido por el equipo,
pero se necesita siempre una fuente de energía
que estimule los electrones y produzca la
inversión de población.
‡ La luz emitida en este tipo de láseres es
comúnmente de onda continua y es orientada y
enfocada con espejos o fibra óptica hacia el
punto de trabajo.

7. LASER A GAS CO2
‡ Los láseres de dióxido de carbono en modo
continuo tienen un gran poder y son fácilmente
accesibles. También son muy eficaces.
‡ Los láseres de CO2 emiten en IR, su banda de
longitud de onda principal está comprendida entre
9,4 y 10,6 ʅm.

8. El medio amplificador es un gas - refrigerado por un circuito
de agua en el caso de grandes potencias - en el que se
produce una descarga eléctrica. El gas usado en el tubo de
descarga está formado por:
‡ Dióxido de carbono CO2 : 10 a 20%
‡ Nitrógeno N2: 10 a 20%
‡ Hidrógeno H2 y / o Xenón (Xe), un pequeño porcentaje, por lo
general en un tubo cerrado
‡ Helio (He): completa
Las proporciones varían en función del tipo o tipos de láseres
que se requieren.

9. CARACTERISTICAS DEL HAZ
‡ Los rayos provenientes
de la fuente son de
entre 1.6 a 12.7 mm de
diámetro pero una vez
enfocado este diámetro
se reduce a 0.1-0.3 mm.
‡ El color del haz
depende de los gases
componentes de la
ampolla.

10. TIPOS DE LASERES
TIPO APLICACION
Dióxido de Carbono CO2 Perforado, cortado, grabado, soldadura,
medicina
Neodimio Nd Perforado
Nd-YAG Perforado, grabado, cortado

11. MATERIALES QUE SE PUEDEN TRABAJAR CON LASER
METALES CERAMICOS DIELECTRICOS POLIMEROS OTROS
‡Al ‡Alumina ‡Glasses ‡Polyimides ‡sol-gel
‡Fe ‡Silicon nitrides ‡borosilicate ‡Polycarbonates ‡carbon composites
‡Mo ‡Silicon carbides (Pyrex) ‡polyesters ‡biomaterials
Cu ‡lithium niobates ‡Silica ‡polyethylenes
‡Ti ‡Zirconia ‡Crown ‡Polypropylenes
‡Pt ‡Doped glasses ‡styrenics
‡Au ‡SiO2 ‡Vinyls
‡Ni ‡Synthetic ‡acrylics
‡Pa diamond ‡Polyurethanes
‡Mn ‡Sapphire ‡barrier resins
‡Ta ‡epoxy resins
‡Cr ‡Silicone resins
‡Ag ‡elastomes
‡Wo ‡Biopolymers
‡ZnO

12. LASERES DE CORTE
Tipos de corte
‡ Cortes por vaporización
‡ Cortes por fusión
‡ Corte reactivo

13. Corte por vaporización
‡ El haz enfocado calienta la superficie del
material hasta el punto de ebullición y genera
una marca. Esta marca lleva a un repentino
incremento de la absorción de radiación
provocando velozmente el cavado de un
agujero. Mientras el agujero se profundiza y el
material hierve, el vapor generado erosiona
las paredes derretidas alargando el agujero.

14. Corte por fusión
‡ Utiliza gas a alta presión para despedir el
material derretido del área de corte
disminuyendo la potencia total requerida.
Primero el material es calentado hasta el
punto de fusión, luego un flujo de gas elimina
el material derretido evitando la necesidad de
aumentar aun más la temperatura del
material para que se evacue en forma de
vapor.

15. Corte reactivo
‡ Es como una antorcha de oxigeno pero con un
haz de laser como fuente de ignición. Se utiliza
para cortes de aceros duros con más de 1 mm
de espesor.

16. LASERES DE PUNZADO
‡ Este tipo de láseres proveen
de un haz muy potente en un
periodo de tiempo muy corto
por lo que son efectivos para
procesos de perforado o
cuando son requeridas
velocidades de corte muy
chicas.
‡ Los láseres de doble pulso se
utilizan para mejorar la calidad
del agujero. El primer pulso
remueve el material de la
superficie y el segundo
previene que este material
eliminado se adhiera a la
pared del agujero.

17. LASERES DE GRABADO
‡ Requieren de menor potencia que los de corte
y punzonado. Generalmente la maquinaria es
mas pequeña.

18. TIPOS DE MAQUINARIA
‡ Hay tres
configuraciones típicas
según la forma en que
el haz es movido sobre
el material a trabajar:
Moving materials
Hybrid
Flying Optics.

19. MOVING MATERIALS
‡ cabezal de cortado estacionario, se mueve la
pieza

20. HYBRID
‡ la pieza se mueve en un solo eje (el más largo)
y el cabezal en otro (el más corto)

21. FLYING OPTICS
‡ la pieza se encuentra
fija y el cabezal es
móvil. Este tipo es el
más rápido en producir.
FLYING OPTICS DE DOBLE PALLET
CABEZAL DEL FLYING OPTICS

22. REFRIGERADO
‡ Suelen utilizarse circuitos de refrigeración con
refrigerante líquido o aire. Los elementos que
requiere refrigeración son el generador del
haz, el lente externo y la pieza.

23. RESISTENCIA AL CHOQUE TERMICO
‡ Los materiales que se
pueden trabajar con
este proceso deben
resistir el choque
térmico debido a que el
laser genera una gran
temperatura focalizada,
la cual puede producir
tensiones que
destruyan el material.

24. CARACTERISTICAS DEL PROCESO
TOLERANCIAS
‡ Este proceso logra
valores de 0.05 mm
‡ Los láseres actuales
tienen una precisión de
posicionamiento de 10
micrómetros y
repetitividad de 5
micrómetros.

25. TERMINACION SUPERFICIAL
‡ La rugosidad incrementa
con el espesor de la lámina
a cortar, pero decrece con la
potencia del laser y la
velocidad de corte.
Ej.: acero bajo en carbón
con una potencia de laser
de 800 w la rugosidad es de
10 micrómetros para un
espesor de 1 mm, 20
micrómetros para 3 mm y
25 micrómetros para 6 mm.

26. EFECTOS DEL LASER EN LAS
PROPIEDADES DEL MATERIAL
PROPIEDAD DEL MATERIAL EFECTOS
Mecánicas Podría afectar la dureza de la pequeña
zona incidida por el laser
Físicas Podrían cambiar los tamaños de grano
Químicas Depende del gas utilizado. Podría suceder
una oxidación localizada

27. FACTORES QUE AFECTAN EL
RESULTADO
‡ Velocidad de corte
‡ Geometría del haz
‡ Intensidad (potencia) del
haz
‡ Foco del haz
‡ Tipo de material a
trabajar
‡ Espesor del material a
trabajar
‡ Estado general de la
maquinaria

28. ESPESORES DE CORTE SEGÚN EL MATERIAL
MATERIAL ESPESOR
Aceros en general desde: 0,1mm Hasta: 20mm.
Aceros inoxidables desde: 0,1mm Hasta: 12mm.
Aluminio desde: 0,1mm Hasta: 10mm.
Cobre desde: 0,1mm Hasta: 3mm.
Bronce desde: 0,1mm Hasta: 3mm.
Maderas desde: 0,1mm Hasta: 35mm.
Acrílicos desde: 0,1mm Hasta: 35mm.

29. VELOCIDAD DE TRABAJO SEGUN EL
MATERIAL Y EL ESPESOR (CO2)
MATERIAL DE ESPESOR
TRABAJO
0.508 1.016 2.032 3.175 6.35 12.7 mm
Acero inoxidable 1905 1397 835.25 254 50.8 -- mm
Aluminio 2032 889 381 254 101.6 76.2 min
Acero templado -- 449.58 177.8 101.6 -- --
Titanio 762 762 254 203.2 152.4 101.6
Madera -- -- -- -- 457.2 114.3
Boro/epoxi -- -- 152.4 152.4 63.5

30. VENTAJAS DESVENTAJAS
‡ No hay desgaste ‡ Probabilidad de rotura de
‡ Grabado permanente material frágil por shock
‡ Muy preciso térmico
‡ Frente al punzonado clásico ‡ Costo de la maquinaria
permite mayores espesores y
rapidez ‡ Energía requerida
‡ Frente al oxicorte y plasma el
corte tiene una mejor
terminación superficial
‡ Menor contaminación de la
pieza
‡ Menor probabilidad de
alabear el material. La zona
calentada es muy pequeña
‡ Algunos materiales sólo
pueden ser cortados por laser