Tema técnico: Evite el desbarbado al cortar chapa con láser

Jun 12, 2023

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La fabricación de metal de precisión ha ido mucho más allá de la métrica de pulgada por minuto (IPM) en el corte por láser. Claro, se está hablando de cómo algunos de los últimos sistemas cortan placas gruesas tan rápido que es difícil de creer. Algunos asistentes a la última FABTECH miraron a través de las ventanas teñidas de verde de las máquinas de láser de fibra de 20 kW, solo para asegurarse de que lo que observaban en las pantallas de televisión adyacentes a la máquina era real. En verdad, la conversación se centró menos en la velocidad y más en cuán limpios eran los bordes.

El desbarbado sigue siendo el talón de Aquiles de la productividad de corte y plegado. Un fabricante puede sumergirse profundamente en la automatización, con el apilamiento automático de piezas después del corte y el doblado automático a través de la plegadora, plegadora o dobladora de paneles. Entre todo esto, alguien clasifica y alimenta manualmente los espacios en blanco que requieren desbarbado. Algunos talleres confían en el operador del láser para clasificar qué espacios en blanco necesitan desbarbado y cuáles no, según la calidad del filo y los requisitos del trabajo.

Las máquinas de desbarbado con alimentación robótica están surgiendo en el mercado, por lo que las opciones automatizadas están cada vez más disponibles. Dicho esto, la mejor solución es lograr un borde sin rebabas para empezar.

Los rayos láser de fibra de hoy en día ofrecen varios perfiles de densidad de potencia, así como patrones oscilantes para lograr mejores bordes de corte. Las nuevas mezclas de gas de asistencia también ayudan a mejorar los bordes. Sin embargo, con toda esta nueva tecnología, es útil comprender exactamente lo que hace que un borde de corte no tenga rebabas. Las rebabas, o escoria, ocurren cuando el metal fundido de la ranura se solidifica antes de que pueda ser evacuado.

Todo se reduce a saber cómo interactúan el gas auxiliar, el haz (incluido su foco) y el material. Un punto de enfoque demasiado alto en el grosor del material deja escoria puntiaguda; nuevamente, el metal se derrite e intenta evacuar, pero luego se "congela" cerca del fondo antes de que el gas de asistencia tenga la oportunidad de expulsarlo por el fondo. Un punto de enfoque demasiado bajo dentro del material; el espesor puede conducir a velocidades de corte más bajas y escoria similar a una perla. Enterrado en la parte baja del corte, el foco derrite una gran cantidad de material que, una vez más, el gas auxiliar tiene dificultades para evacuar a tiempo antes de que se "congele" en su lugar en la parte inferior del corte.

El punto de enfoque es solo una parte de la ecuación; la otra parte es el gas auxiliar. Con el advenimiento de la generación de nitrógeno en el taller y potencias de láser ultraaltas, más talleres que nunca confían en el gas auxiliar de nitrógeno para cortar, en lugar de lidiar con los óxidos que quedan del corte con oxígeno. Algunos ahora usan una mezcla de gas auxiliar, como nitrógeno con un toque de oxígeno, mientras que otros usan aire de taller ultraseco (nuevamente, nitrógeno con un toque de oxígeno). Los gases auxiliares específicos producen resultados específicos, pero la idea es aumentar la temperatura dentro del corte para dar tiempo a que el metal fundido se evacúe, lo que da como resultado un borde de corte limpio, o al menos uno lo suficientemente limpio como para no necesitar desbarbado. Algunos informan que tales mezclas eliminan las llamadas rebabas de fibra, incluso en materiales susceptibles a la escoria como el aluminio.

Todo esto interactúa con la velocidad de corte. Por ejemplo, una mezcla de gases puede elevar la temperatura hasta cierto punto, pero reducir la velocidad de corte también eleva la temperatura, a veces hasta un grado extremo. Disminuya demasiado el recorrido y el láser comenzará a ablacionar o vaporizar el metal, lo que a su vez perturba la dinámica del flujo del gas de asistencia y, una vez más, genera escoria. En este caso, aumentar la velocidad de corte reduce ligeramente el calor y la ablación resultante, lo que permite que el gas de asistencia fluya según lo previsto a través de la ranura.

Los diseños de las boquillas también juegan un papel, al igual que la consistencia del flujo de gas en todo el sistema y, por supuesto, el mantenimiento general del sistema. En estos días de alta potencia láser, la limpieza constante de las lamas se ha vuelto más importante que nunca. Un láser de fibra de alta potencia puede cortar extraordinariamente rápido hasta que una pieza cortada se suelda a los listones sucios, un enigma que se vuelve aún más problemático en un entorno automatizado.

Las máquinas de desbarbado de partes planas nunca seguirán el camino del dodo, por supuesto. Algunas partes necesitan tener un cierto acabado de grano. Algunas piezas necesitan microlengüetas para garantizar la estabilidad del corte, especialmente en aplicaciones de troquelado de "movimiento de hojas" como punzonadoras y máquinas combinadas de punzonado/láser. Algunas aplicaciones requieren bordes redondeados, que un láser simplemente no puede producir. Y algunas geometrías de piezas son un desafío para que cualquier láser las corte a la perfección.

Independientemente, cuanto más predecible se vuelva el corte por láser, mejor. Cortar extraordinariamente rápido es excelente, pero las pulgadas por minuto siguen siendo solo una pieza del rompecabezas de la eficiencia. Cortar sin rebabas es otra pieza. Otro más es cortar en material plano láser de calidad que no se arquee ni distorsione terriblemente después del corte, lo que requiere nivelación de la pieza, otro proceso secundario más.

El troquelado en el departamento de fabricación de metales tiene que ver con las compensaciones. A veces, el desbarbado y la nivelación de piezas son inevitables. Dicho esto, más operaciones continúan tomando una mirada holística al corte. No les preocupa cuántas pulgadas cortan por minuto. Les preocupa cuántas piezas se pueden cortar limpiamente, apilar y transportar para doblar o cualquiera que sea el próximo proceso posterior. En este sentido, el troquelado en realidad no está "completo" hasta que el siguiente proceso importante, ya sea doblado, soldadura, recubrimiento o cualquier otra cosa, puede tomar esas piezas cortadas y ejecutarlas.

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Fuente: Air Liquide