Subtractive manufacturing techniques are commonly used for part fabrication in various industries, with corte por láser de chapa metálica being a key method. This precise and accurate process focuses a laser beam on the material surface to burn, vaporize, or melt it, producing the desired outcomes. This guide provides all the essential information you need before incorporating laser cutting into your next manufacturing project.
What’s Sheet Metal Laser Cutting?
Sheet metal laser cutting is one of the primary industrial manufacturing techniques. As such, sheet metal laser cutting appears to be one of the go-to procedures. Laser cutting fabrication uses a high-power beam of light (laser) to cut out flat and thin sheets of metals. The process is directed by optics and computer numerical control (CNC) technology, which accounts for the high precision of laser cut parts.
History of Sheet Metal Laser Cutting
La tecnología de corte por láser existe desde hace más de 60 años y el primer intento de cortar láminas de metal se remonta a 1960.
En 1964, CO2 Los láseres ya se utilizaban para fabricar detalles intrincados, como la soldadura de resortes de reloj. La automatización y la alta precisión del corte por láser, en comparación con otros procesos de corte, lo hicieron ampliamente aceptado para la fabricación delicada y la producción a gran escala.
Los láseres de fibra se produjeron por primera vez en la década de 1960, pero no llegaron al mercado comercial hasta finales de la de 1980. La década de 1990 se considera la época dorada de la tecnología láser, ya que dio paso a numerosos láseres de alta potencia, como los láseres de estado sólido, que mejoraron enormemente la eficiencia y la productividad. A principios de la década de 2000, los servicios de corte por láser se habían convertido en una técnica de fabricación ampliamente aceptada en diversas industrias, como la automotriz y la aeroespacial.
Tipos de láseres para corte de chapa metálica
Existen tres tipos diferentes de láseres para cortar materiales en la fabricación industrial. Cada cortadora láser tiene características únicas que la distinguen de las demás. Dicho esto, a continuación se presenta un resumen completo de los tres tipos de cortadoras láser.
Láseres de fibra
Fiber laser cutting machines are some of the most potent precision cutting devices. They belong to the solid-state lasers using seed lasers to amplify the beam with special glass fibers. They are effective for cutting pieces of metals, alloys, and non-metals like glass, plastics, and even wood. Other than simple cutting operations, they are suitable for metal engraving and annealing.
Fiber laser kerfs are more extensive than others; this may account for their high power. They possess a long service life of not less than 25,000 hours and thus require less maintenance. They produce some of the strongest and most stable beams. However, they are best suited for materials with less than 20 mm thickness.
CO2 Láseres
CO2 lasers produce the beam of light by running electricity through a tube filled with a mixture of gases. The gas mixture contains mainly carbon dioxide and inert gases – helium and nitrogen, the commonest forms for lasers.
However, they are less potent compared to fiber lasers. CO2 laser machines can only cut non-metals like wood, acrylic, and plastics. In some cases, they may also function for sheet metal laser cutting, especially thin sheets of aluminum and some other non-ferrous metals.
Láseres de cristal
Los cortadores láser de cristal existen en dos formatos: cristales de Nd:YAG (granate de itrio y aluminio dopado con neodimio) y de Me:YVO (ortovanadato de itrio dopado con neodimio, YVO₄). Ambos son dispositivos de corte de altísima potencia. Sin embargo, son bastante caros, pero su vida útil es aproximadamente la mitad de la de los láseres de fibra: de 8000 a 15 000 horas. Son adecuados para cortar metales, no metales y plásticos con y sin revestimiento, e incluso cerámica en circunstancias específicas.
Three Sheet Metal Laser Cutting Processes
Laser cutting sheet metal is the thermal process that involves using a laser beam to cut out pieces off a metal sheet. Primarily, there are three methods of cutting sheet metal.
Corte por fusión con rayo láser
El corte por fusión utiliza un gas de corte inerte, generalmente nitrógeno o argón, para expulsar el material fundido del soplete. Al utilizar este gas inerte, se evita la oxidación en el filo sin reaccionar con el proceso. Este proceso es adecuado para láminas planas y delgadas, así como para casos en los que el material debe cumplir con altos requisitos visuales y requiere menos posprocesamiento.
Corte por llama con rayo láser
Flame cutting uses oxygen gas to expel the molten material. It causes an exothermic reaction which accounts for an increase in the overall energy input of the process. The process is ideal for cutting mild steel, among other types of sheet metals and fusible materials like ceramics.
Corte por sublimación con rayo láser
El corte por sublimación utiliza un láser para evaporar partes del material con menor fusión. Al igual que el corte por fusión, se utilizan gases inertes (nitrógeno, helio o argón) como gas de corte, lo que garantiza que los filos estén libres de oxidantes. Aunque es un proceso lento, produce filos de alta calidad para un corte de alta precisión.
Advantages of Sheet Metal Laser Cutting
A continuación se presentan cinco ventajas críticas de esta técnica de fabricación.
Cortes de alta precisión
El haz de luz corta metales con gran precisión en la fabricación por corte láser. La precisión con la que el láser funde y evapora los materiales es incomparable con la de muchos otros métodos de corte. Algunas herramientas de troquelado tienen tolerancias de entre 1 y 3 mm, mientras que las cortadoras láser cortan con una precisión de tan solo 0,003 mm.
Alta utilización de hojas
Las cortadoras láser permiten aprovechar un gran porcentaje de los materiales de fabricación. Esta tecnología prácticamente no genera desperdicios: la máquina maximiza el número de piezas aprovechables de cualquier chapa metálica. Por lo tanto, no hay que preocuparse por el exceso de material; se puede comprar la cantidad exacta con la seguridad de que será suficiente.
Versatilidad de corte extrema
Las operaciones de corte por láser son muy flexibles y versátiles. Una sola cortadora láser funciona bien para diversas operaciones de corte, como cortes simples, complejos con detalles intrincados, marcados, perforaciones e incluso grabados. Por lo tanto, los fabricantes no necesitan reemplazar las herramientas periódicamente durante el proceso.
Bajo consumo de energía
Las cortadoras láser no requieren mover diferentes partes del dispositivo, a diferencia de otras máquinas de corte. Esto les permite cortar eficazmente piezas de material sin consumir demasiada energía. Si bien las cortadoras láser pueden funcionar con 10 kW de energía, la mayoría de los demás procedimientos pueden consumir hasta cinco veces más.
Poco o ningún daño
Quizás piense que la exposición al calor de los materiales durante el corte por láser puede causar deformaciones o distorsión de las piezas, o incluso daños totales. Esto no es cierto. Las piezas afectadas por el calor durante el corte por láser son mínimas y no representan una amenaza para la tolerancia de las características ni de los componentes después de la fabricación.
Disadvantages of Sheet Metal Laser Cutting
Despite its numerous benefits, laser cutting sheet metal has a few shortcomings. Let’s discuss them.
Necesidad de un operador especializado
To best utilize your laser cutters, you might need to employ a professional to operate the machine for part’s fabrication. An expert, for example, will quickly detect a fault or an improper setup that may affect the production processes or even the machine’s integrity.
Limitaciones en el espesor del metal
Aunque el corte por láser funciona bien con una amplia gama de materiales, incluidas las láminas metálicas, se recomienda utilizar otros procedimientos de corte para metales gruesos. Las cortadoras láser habituales son ideales para cortar láminas de aluminio con un espesor máximo de 15 mm y acero de 6 mm.
Gases nocivos
A medida que las cortadoras láser funden y evaporan materiales, liberan humos nocivos considerables al cortar plástico. Por lo tanto, es fundamental operar el corte láser en una sala bien ventilada o en un entorno de trabajo seguro.
Alta inversión inicial
El costo de una cortadora láser de alta calidad es elevado. Una cortadora láser típica puede costar alrededor de $3000, el doble que el costo de las cortadoras de chorro de agua o plasma. Para dedicarse profesionalmente a los servicios de corte láser, es necesario asumir una inversión inicial elevada.
Power Tools for Metal Cutting
When efficiency and power are needed, electric and pneumatic tools come into play. These tools can handle larger projects and tougher materials with ease.
Angle Grinders
Angle grinders are versatile tools that can cut, grind, and polish various metals. With the right attachment, they’re capable of cutting through rebar, fencing, and even steel plates.
Angle grinders are available in various sizes, including portable cordless models ideal for outdoor projects.
When using an angle grinder for cutting, always use a metal cutoff wheel and let the tool’s weight do most of the work. Avoid applying extra pressure, which can cause the wheel to bind or break.
Circular Saws
While circular saws are traditionally used for woodworking, they can also be used for metal-cutting tasks with the right blade. They’re particularly useful for cutting sheet metal, roofing, and corrugated metal. Here’s how to use a circular saw for metal cutting:
- Install a metal-cutting blade with the appropriate tooth count for your material.
- Mark your cutting line clearly.
- Secure the metal to prevent vibration and ensure a straight cut.
- Cut slowly and steadily, allowing the blade to do the work without forcing it.
Circular saws are excellent for making long, straight cuts in metal roofing or siding. They can also handle stacked sheets, saving time on repetitive cuts.
Reciprocating Saws
Reciprocating saws, often called sawzalls, are the Swiss Army knives of power tools. They can cut through various materials, including metal pipes, sheets, and profiles. Different blades are available for various metal types and thicknesses, and these saws have enough power to handle thick metal stock that might be challenging for other handheld tools.
When using a reciprocating saw, make sure the material is firmly clamped and use a blade appropriate for the metal’s thickness. Let the saw do the work, applying only moderate pressure to guide it through the cut.
Specialized Metal Cutting Equipment
For professional-grade cutting or specialized applications, more advanced tools are often necessary. These tools offer precision, power, and efficiency for larger or more complex metal-cutting tasks.
Plasma Cutters: High-Tech Precision
Plasma cutters use a high-temperature plasma arc to slice through conductive metals with precision. They’re ideal for cutting sheet metal, plate steel, and other conductive materials. Benefits of plasma cutters include the following:
- Velocidad: Can cut through thick metal much faster than traditional methods
- Precisión: Capable of making intricate cuts with minimal material waste
- Versatilidad: Can cut a wide range of metal thicknesses and types
While plasma cutters are expensive, they’re a great addition to metalworking shops and for fabricators who frequently work with thick or complex metal pieces.
Oxy-Acetylene Torches: Heavy-Duty Cutting
Oxy-acetylene torches are powerful tools that use a mixture of oxygen and acetylene gas to create a high-temperature flame capable of cutting through thick metal. They’re particularly useful for the following:
- Cutting thick steel plates and structural steel
- Demolition work where precision isn’t critical
- Situations where electrical power isn’t available
Using an oxy-acetylene torch requires skill and practice. If you use this tool, wear appropriate protective gear and have proper ventilation.
Cold Saws: Clean Cuts for Professionals
Cold saws are precision cutting tools that use a circular blade and coolant to make clean, accurate cuts in metal without generating excessive heat. They offer several advantages, including the following:
- Precisión: Produce clean cuts with minimal burring
- Eficiencia: The coolant system allows for continuous operation without overheating
- Longevidad: Blades last longer due to reduced heat and friction
While more expensive than some other options, cold saws are invaluable for metalworking professionals who regularly complete high-precision cuts.
Choosing the Right Tool for Your Project
When choosing a metal cutting tool, consider these factors:
- Metal type and thickness: Softer metals, like aluminum, require different tools than hardened steel.
- Cut precision: Some projects require clean, precise cuts, while others allow rougher edges.
- Project scale: Large-scale projects may justify investing in more powerful, efficient tools.
- Portabilidad: Consider whether you need a tool that can be easily moved or used in various locations.
- Presupuesto: Balance the cost of the tool against the frequency and importance of your metal-cutting needs.
Consejos de diseño para piezas cortadas por láser
For effective and efficient use of the laser cutting services for your parts. You need to adhere to the below sets of tips for your laser cutting product design.
Sus detalles no pueden ser más pequeños que el grosor del metal
El espesor es un factor importante a considerar en las operaciones de corte por láser. Se relaciona directamente con la potencia del láser. Por lo tanto, cuanto mayor sea el espesor, menor será la capacidad del láser para penetrar y cortar el material. Sin embargo, aumentar la potencia del láser en ocasiones podría aumentar la probabilidad de cortar dicho material.
Recuerde el Kerf
El diseño del láser hace que sea importante tener en cuenta lo que se denomina ranura. La ranura es el material que se evapora cuando el haz láser incide en el material a cortar. No se limita al corte láser, sino que es visible en otros procesos de mecanizado sustractivo. La ranura se produce debido al grosor del haz láser. Es un factor importante a considerar durante la etapa de diseño.
Elija el material adecuado
The right material is the most important thing to note before a laser cutting operation. Choosing a material depends on the properties you want the end product to have. For example, materials have different properties in terms of rigidity, translucency, and flexibility. At Rapid Direct, you will have access to different sheet metal laser cutting, plastics, paper, etc.
Los espacios son importantes
El espaciado es fundamental en el corte láser para eliminar errores y obtener el mejor resultado posible. El espaciado mínimo debe ser igual al espesor del material. Por ejemplo, en el corte láser de chapa metálica, si esta tiene 2 mm de espesor, el espaciado entre dos trayectorias debe ser de 2 mm. Esto también es importante si se trabaja con diferentes diseños de chapa metálica cortada con láser.
Convierte tu texto en puntos de anclaje y curvas
No todas las operaciones láser requieren cortar texto. Sin embargo, si necesita incorporar texto, debe espaciar las letras y escribirlas en formato grande. Esto facilita la operación y optimiza el resultado. Si las letras están muy juntas, pueden superponerse, lo que resulta en una inscripción ilegible.
Techniques for Cutting Different Metal Forms
Different metal forms require specific cutting techniques to achieve the best results. Here are some tips for common metal-cutting tasks.
Cutting Sheet Metal
Cutting sheet metal requires precision and the right approach. Take the following steps when cutting sheet metal:
- Mark your cutting line clearly with a permanent marker or scribe.
- For straight cuts, use a straight edge as a guide.
- When using power tools, start the cut at the edge of the sheet and maintain a steady pace.
For intricate cuts, consider using a jigsaw with a metal-cutting blade or a plasma cutter for thicker sheets. Remember to wear gloves to protect your hands from sharp edges, and always support the sheet metal properly to prevent bending or warping during cutting.
Cutting Pipes and Tubes
Cutting pipes and tubes requires a different approach than sheet metal.
- Mark the entire circumference of the pipe before cutting to ensure a straight cut.
- Use a vise or pipe clamp to secure the pipe and prevent vibration during cutting.
- Use a pipe cutter for clean, precise cuts on small-diameter pipes and a reciprocating or band saw for larger pipes.
After cutting, use a deburring tool or file to smooth the cut edge and remove any internal burrs that could restrict flow in plumbing applications.
Cutting Metal Roofing
Cutting metal roofing requires care to avoid damaging the material or creating unsafe edges. Here are the steps you should take when cutting metal roofing:
- Measure and mark your cutting line on the underside of the roofing panel.
- Use tin snips for small cuts or corners and a circular saw with a metal-cutting blade for long, straight cuts.
- Cut with the painted side down to minimize damage to the finish.
- Use steam cleaning to remove any metal shavings or debris after cutting to prevent rust.
Always wear gloves and eye protection when cutting metal roofing, as the edges can be extremely sharp.
Should I Invest in a Laser Cutting Machine or Choose a Service
From simple equipment fabrications to large companies – like the aerospace and automotive industries – laser cutting services are crucial for various manufacturing operations. The technique is an effective and highly efficient procedure suitable for a vast array of materials.
However, the smart choice for small-scale manufacturing companies is to choose a service rather than investing in the machine, as it is an excellent way to save cost yet offer quality to customers. However, if the funds are available, investing in laser cutting machines could be highly profitable because of the numerous advantages that come with the device.
Anyways, the choice is solely dependent on manufacturers. But should you choose to hire a service, contact Krrass – an expert in providing sheet metal laser cutting services.
Your Online Laser Cutting Services for Sheet Metal Parts
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Alternativas al corte por láser
Tal vez no desee utilizar el corte por láser y no esté seguro de cómo cortar formas en chapa metálica; a continuación se presentan otras opciones de alta gama para sus necesidades de fabricación.
Música electrónica de movimiento (EDM)
EDM, Electrical Discharge Machining, like laser cutting, uses thermal energy to remove pieces of material. It uses electrical discharges (sparks) to cut out the desired shape from a material. Compared to laser cutting, EDM produces a better surface finish with a less heat-affected zone. Also, it is suitable for cutting hardened pieces of material.
Fresado CNC
El fresado CNC implica el uso de fresas rotativas de alta velocidad para dar forma a los materiales. Las operaciones de fresado funcionan bien en metales, aleaciones y no metales. Al igual que el corte por láser, son un proceso de fabricación sustractiva de alta precisión. La principal diferencia entre ambos procesos radica en que, mientras que el fresado utiliza herramientas de corte (fresas rotativas) para tallar o dar forma a los diseños, el corte por láser utiliza rayos de luz, fusión láser o quemado de la forma del diseño.
Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua es una técnica de fabricación que implica el uso de agua o una mezcla de agua y sustancias abrasivas a alta presión para cortar una pieza de material.
Below is a comparison between water jet cutting and laser cutting.
- Los cortadores láser pueden grabar números o marcas, mientras que el corte por chorro de agua solo permite cortar.
- Ambos son adecuados para cortar una amplia gama de materiales. Sin embargo, los chorros de agua no pueden cortar materiales más gruesos que las cortadoras láser (hasta 50 mm).
- El corte por láser tiene mejores niveles de tolerancia y presta más atención a los detalles intrincados, lo que los convierte en la mejor opción para geometrías complejas.
Puñetazos
El punzonado utiliza una prensa punzonadora para cortar la forma deseada de una pieza de material. Al igual que otras operaciones CNC, el punzonado es una técnica de alta precisión para la fabricación de piezas y también es adecuada para una amplia gama de materiales. Sin embargo, no es ideal para fabricar componentes con geometrías complejas.
Conclusión
Laser cutting is a technology used in rapid prototyping for cutting materials. This article introduced the operation, its history, types, and other things you might know. We believe that you’ve learned one or more things about laser cutting. However, you can trust us at Krrass for the best laser cutting services.
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