Tema técnico: Evite el desbarbado al cortar chapa metálica con láser

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La fabricación de metales de precisión ha ido mucho más allá de la métrica de pulgadas por minuto (IPM) en el corte por láser. Claro, se habla mucho de cómo algunos de los últimos sistemas cortan placas gruesas con tanta rapidez que es difícil de creer. Algunos asistentes a la última FABTECH miraron a través de las ventanas teñidas de verde de las máquinas 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 qué tan limpios estaban los bordes.

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

Están apareciendo en el mercado máquinas desbarbadoras alimentadas robóticamente, por lo que cada vez hay más opciones automatizadas disponibles. Dicho esto, la mejor solución es, para empezar, conseguir un borde sin rebabas.

Los rayos láser de fibra actuales ofrecen varios perfiles de densidad de potencia, así como patrones oscilantes para lograr mejores bordes de corte. Las nuevas mezclas de gases auxiliares también están ayudando a mejorar los bordes. Sin embargo, con toda esta nueva tecnología, es útil comprender exactamente qué hace que un borde de corte esté libre de rebabas. Las rebabas o escoria se producen cuando el metal fundido del corte se solidifica antes de que pueda ser evacuado.

Todo se reduce a saber cómo interactúan el gas auxiliar, el haz (incluido su enfoque) y el material. Un punto de enfoque demasiado alto en el espesor 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 auxiliar tenga la oportunidad de expulsarlo por el fondo. Un punto de enfoque demasiado bajo dentro del material; El espesor puede provocar velocidades de corte más bajas y escoria en forma de cuentas. Enterrado en la parte baja del corte, el foco derrite una gran cantidad de material que, una vez más, el gas de asistencia 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 sólo una parte de la ecuación; la otra parte es el gas auxiliar. Con la llegada de la generación de nitrógeno en el taller y las potencias láser ultraaltas, más talleres que nunca dependen del gas auxiliar de nitrógeno para el corte, en lugar de lidiar con los óxidos que quedan del corte con oxígeno. Algunos ahora usan una mezcla de gases auxiliares, como nitrógeno con un toque de oxígeno, mientras que otros usan aire de taller ultraseco (nuevamente, nitrógeno con un toque de oxígeno). Los gases de asistencia específicos producen resultados específicos, pero la idea es aumentar la temperatura dentro del corte para dar tiempo a que el metal fundido se evacue, lo que da como resultado un borde de corte limpio, o al menos uno que esté lo suficientemente limpio como para no requerir desbarbado. Algunos informan que estas 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 disminuir la velocidad de corte también eleva la temperatura, a veces hasta un grado extremo. Reduzca demasiado el recorrido y el láser comenzará a realizar ablación o vaporizar el metal, lo que a su vez altera la dinámica del flujo de gas auxiliar, lo que nuevamente genera escoria. En este caso, aumentar la velocidad de corte reduce ligeramente el calor y la ablación resultante, permitiendo que el gas auxiliar fluya según lo previsto a través de la ranura.

El diseño de las boquillas también influye, 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 del 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 listones sucios, un enigma que se vuelve aún más problemático en un entorno automatizado.

Por supuesto, las máquinas desbarbadoras de piezas planas nunca seguirán el mismo camino que el dodo. Algunas piezas necesitan tener un acabado de veta determinado. Algunas piezas necesitan micropestañas para garantizar la estabilidad del corte, especialmente en aplicaciones de corte de “hojas en movimiento”, como punzonadoras y máquinas combinadas punzonadoras/láser. Algunas aplicaciones requieren bordes redondeados, que un láser simplemente no puede producir. Y algunas geometrías de piezas son un desafío para cualquier láser a la hora de cortarlas a la perfección.

De todos modos, cuanto más predecible sea el corte por láser, mejor. Cortar extraordinariamente rápido es fantástico, pero las pulgadas por minuto siguen siendo sólo una pieza del rompecabezas de la eficiencia. Cortar sin rebabas es otra pieza. Otro proceso secundario es cortar material plano con láser de calidad que no se curva ni distorsiona terriblemente después del corte, lo que requiere nivelación de piezas.

El corte en el departamento de fabricación de metales tiene que ver con compensaciones. A veces es inevitable desbarbar y nivelar piezas. Dicho esto, cada vez más operaciones siguen adoptando una visión holística del corte. No les preocupa cuántas pulgadas se cortan por minuto. Les preocupa cuántas piezas se pueden cortar limpiamente, apilar y transportar para doblarlas o cualquiera que sea el siguiente proceso posterior. En este sentido, el corte no está realmente “completo” hasta que el siguiente proceso importante (ya sea doblar, soldar, recubrir o cualquier otra cosa) pueda tomar esas piezas cortadas y ejecutarlas con ellas.

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Fuente: Air Liquide