CORTE CON LASER

¿Qué significa LASER?Luz amplificada por emisión de radiación estimulada

Light

Amplification (by)

Stimulated

Emission (of)

Radiation

Proceso de Corte con Láser

Resonador

Sistema de Entrega

del Rayo

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

Láser de 100 Watts

550,000 Watts/cm2

0.08 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

Laser 101+

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.

Paso 2

Laser 101+

CD de Alto Voltaje se aplica al gas, causando resplandor y se crea una descarga de plasma.

Paso 3

Laser 101+

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.

Paso 4

Laser 101+

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 coupler”.

Proporciones de Gases del Resonador

55%

5% 40%

Gases de Asistencia de Corte

Cabezal de Corte con Láser

Lente de enfoque

Puertos de Gas de Asistencia

Boquilla

Gases de Asistencia de CortePieza

de TrabajoGas de

Asistencia Presión de Gas Flujo de Gas SCFH Pureza1

Acero alCarbón Oxígeno < 100 psi 50-400 99.95%

Acero alCarbónAceroInoxidableAluminioNo-metálico

NitrógenoHasta 500+ psiSe incrementa con el espesor del material

300-3,500 99.995%

Titanio Argon

Hasta 400 psiSe incrementa con el espesor del material

300-1500 99.995%

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