Un equipo ideal para la fabricación de metales puede brindarle más que altas ganancias. En los últimos años, Máquina de corte láser de fibra Se ha vuelto cada vez más popular en el procesamiento de metales. Sabemos que el láser de fibra es ideal para satisfacer todos los requisitos de tamaño pequeño, alta eficiencia, alta confiabilidad, alta calidad del haz y alta salida, amplificando la luz de longitudes de onda específicas en la fibra. ¿Qué es exactamente? Analicémoslo juntos.
¿Qué es la máquina de corte por láser de fibra?
La fibra óptica suele ser una fibra sólida de vidrio extraída de SiO₂ como material matriz, ampliamente utilizada en las comunicaciones por fibra óptica. El principio de la guía de luz se basa en el mecanismo de reflexión interna total de la luz. Es decir, cuando la luz incide desde un medio denso con un índice de refracción alto hacia un medio ópticamente más disperso con un índice de refracción bajo, con un ángulo mayor que el ángulo crítico, se produce una reflexión total y la luz incidente se refleja en su totalidad hacia el medio denso con un índice de refracción alto, y este índice de refracción es bajo.
La fibra se divide en monomodo y multimodo. La fibra monomodo tiene un diámetro de núcleo pequeño y solo puede transmitir un modo de luz, con una baja dispersión intermodal. El diámetro del núcleo de la fibra multimodo es grueso, lo que permite transmitir múltiples modos de luz, pero la dispersión entre modos es relativamente alta.
El modo de transmisión del láser de fibra consiste en utilizar la fibra para conducir el haz láser. En general, el principio consiste en envolver una capa de cristal YAG en los círculos interno y externo de la fibra óptica, de modo que la fuente de luz pueda iluminar el cristal YAG desde la fibra óptica para generar el láser, y al mismo tiempo, se produce una conducción por refracción repetida en la fibra óptica.
El principio de funcionamiento del láser de fibra se basa principalmente en su estructura especial. El láser se compone de tres partes: material de trabajo, fuente de bombeo y resonador. Sus funciones específicas son las siguientes:
- La fibra de ganancia es el medio de ganancia que genera fotones.
- La luz de bombeo actúa como una energía externa para hacer que el medio de ganancia logre la inversión de población, es decir, la fuente de bombeo.
- El resonador óptico está compuesto por dos espejos y su función es realizar la retroalimentación y amplificación de los fotones en el medio de trabajo.
¿Cuáles son las diferencias entre el láser de fibra, el láser de CO2 y el láser de estado sólido YAG?
¿Aún no está seguro de qué tipo de cortadora láser es la adecuada para usted? ¿Cree que el corte por láser de fibra es demasiado caro, pero los resultados del corte por láser de CO2 o láser YAG no siempre cumplen sus expectativas? Esperamos que la siguiente información le ayude a comprenderlo mejor.
El láser de fibra pertenece al grupo de los láseres de estado sólido. Genera un haz láser con un láser de semilla, que posteriormente se amplifica en una fibra de vidrio especialmente diseñada para proporcionar energía a través de un diodo de bombeo. El láser de fibra tiene una longitud de onda de 1,064 micras, lo que permite producir un diámetro de punto focal muy pequeño. Su intensidad es más de 100 veces superior a la de un dispositivo láser de CO2 con la misma potencia promedio. Además, el láser de fibra tiene una vida útil excepcionalmente larga, de al menos 25 000 horas-hombre de procesamiento láser. El láser de CO2 es un láser de gas basado en una mezcla de dióxido de carbono excitada por descarga eléctrica. Tiene una longitud de onda de 10,6 micras y es principalmente adecuado para procesar materiales no metálicos y la mayoría de los plásticos.
El láser de CO2 tiene una eficiencia relativamente alta y una excelente calidad de haz. Por lo tanto, es uno de los dispositivos láser más utilizados.
El láser YAG es un tipo de láser de estado sólido, llamado así por el elemento dopado neodimio y el cristal portador. Tiene una longitud de onda de 1,064 micras, la misma que el láser de fibra, lo que lo hace adecuado para el marcado de metales y plásticos. A diferencia del láser de fibra, este tipo de dispositivos láser incluye diodos de bombeo, consumibles y relativamente costosos. Deben reemplazarse después de aproximadamente 8000 a 15 000 horas de mecanizado. En comparación con el láser de fibra, el láser YAG tiene una vida útil más corta y es más adecuado para metal y metal revestido.
A continuación se muestran algunas comparaciones de parámetros específicos.
¿Qué puede hacer la máquina de corte por láser de fibra?
Como se mencionó anteriormente, la longitud de onda del láser de CO2 y del láser de estado sólido, como el YAG o el láser de fibra, determina que el primero sea absorbido con mayor facilidad por los no metales y pueda cortar materiales no metálicos como madera, acrílico, PP, vidrio orgánico, etc., con alta calidad, mientras que el segundo no sea absorbido fácilmente por los no metales. Además, las longitudes de onda de ambos difieren en un orden de magnitud, lo que aumenta considerablemente la flexibilidad del procesamiento con láser de fibra.
Sin embargo, tanto el láser de CO2 como el láser YAG son ineficaces al trabajar con materiales altamente reflectantes como el cobre y el aluminio puro. De todos modos, el corte de materiales altamente reflectantes con láser de CO2 siempre falla, ya que la potencia o el haz transmitido al material se refleja. El láser YAG solo se utiliza para cortar placas delgadas de menos de 8 mm.
Máquina de corte por láser de fibra CNC no tiene estas limitaciones.
Sin embargo, Senfeng no recomienda el uso de láser de fibra para el corte a largo plazo de materiales altamente reflectantes. La supuesta alta reflexión tiene poca relación con la suavidad de la superficie de corte de la lámina, principalmente porque la longitud de onda del láser no se encuentra dentro del rango de absorción ideal para estos materiales. La mayor parte de la energía se refleja, lo que puede dañar fácilmente la lente protectora del cabezal láser. Si se utiliza durante un tiempo prolongado, el efecto de corte no es el esperado y, además, aumenta el consumo de consumibles.
De la misma manera, los equipos de corte por láser de fibra no pueden procesar no metales como telas, cuero y piedras, y las ventajas del corte de no metales no son obvias.
¿Cuáles son las ventajas del láser de fibra?
En comparación con el láser de estado sólido anterior, el láser de fibra tiene toneladas de ventajas.
1. Gran calidad del haz: la estructura de guía de ondas de la fibra determina que el láser de fibra sea fácil de obtener una salida de modo transversal único y se vea menos afectado por factores externos, lo que puede lograr una salida láser de alto brillo.
2. Alta eficiencia: Su eficiencia de conversión electroóptica alcanza 30%, que es varias veces mayor que la de la máquina de corte láser tradicional, mientras que el costo operativo integral es de solo 15% del cortador láser tradicional.
3. Excelente disipación de calor: El láser de fibra utiliza fibra delgada de elementos de tierras raras como medio de ganancia láser, con una relación superficie-volumen muy alta. Es aproximadamente 1000 veces mayor que la del láser de estado sólido tradicional, lo que le confiere una ventaja natural en la disipación de calor. En potencias medias y bajas, no se requiere refrigeración especial de la fibra óptica, y en potencias altas, se utiliza refrigeración por agua para evitar eficazmente la reducción de la calidad y la eficiencia del haz causada por los efectos térmicos comunes en los láseres de estado sólido.
4. Estructura compacta y alta fiabilidad: La fuente de bombeo es un láser semiconductor de pequeño tamaño y fácil de modularizar. Combinado con la rejilla de Bragg de fibra (FBG) y otros dispositivos de fibra óptica, siempre que estos dispositivos estén soldados entre sí, se pueden obtener láseres completamente de fibra. Su alta inmunidad a las perturbaciones y su alta estabilidad ahorran tiempo y costes de mantenimiento.
¿Cuáles son las desventajas del láser de fibra?
Toda moneda tiene dos caras. Aquí se presentan algunas desventajas del láser de fibra.
1. El precio es más alto: los costos de producción y desarrollo del láser de fibra y los costos de repuestos son mucho más altos que los de otros láseres.
2. Debido al pequeño núcleo de la fibra, su energía de pulso único es muy pequeña en comparación con los láseres de estado sólido.
3. Limitaciones en el corte de láminas. Generalmente, se limita al procesamiento de metales, y es poco probable que tenga un impacto en el procesamiento de materiales no metálicos, como plástico, papel o tela.
¿Cuál es el espesor máximo que puede cortar la máquina de corte por láser de fibra?
Los distintos dispositivos de corte por potencia tienen distintos efectos de producción. Consulte la tabla a continuación para obtener más información sobre cada cortadora láser de fibra.
En la práctica, la capacidad de corte de los equipos de corte por láser de fibra también depende de la calidad de la máquina, el tipo de láser, el entorno de corte, la velocidad de corte y otros factores. El uso de gas auxiliar también puede mejorar la capacidad de corte, por lo que no existe un estándar absoluto para determinar el espesor de corte. Por ejemplo, el corte de acero al carbono se basa principalmente en la combustión de oxígeno, mientras que el de acero inoxidable depende principalmente de la potencia. Generalmente, una máquina de corte por láser de fibra de 1000 W puede cortar placas de acero al carbono con un espesor de aproximadamente 10 mm, mientras que las placas de acero inoxidable son ligeramente más difíciles de cortar. El aumento del espesor de corte se produce a expensas del efecto de borde y la velocidad.
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