En la tecnología de corte por láser, el modo de salida del láser es uno de los factores clave que determina el mecanismo de procesamiento y el rendimiento del corte. Según la distribución temporal de la salida de energía del láser, los láseres se clasifican principalmente en láseres continuos y láseres pulsados. Estos dos tipos de láseres exhiben diferentes características de acoplamiento de energía, comportamientos de interacción térmica y adaptabilidad de procesamiento en aplicaciones de corte.
I. Características de los láseres continuos en aplicaciones de corte
Un láser continuo se refiere a un láser que emite un haz láser estable a una potencia constante durante el funcionamiento. La energía del láser se distribuye continuamente en el tiempo, y el material permanece bajo carga térmica constante durante todo el proceso de corte.
Durante el corte, el láser continuo calienta continuamente la superficie del material, lo que provoca un rápido aumento de la temperatura. Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión o el punto de vaporización, se forma una piscina fundida estable. Con la ayuda de gas auxiliar, el material fundido se expulsa eficazmente de la ranura, lo que permite la separación continua del material.
Debido a la entrada de energía estable, el corte por láser continuo proporciona una buena estabilidad de la piscina fundida y continuidad de la ranura, lo que lo hace adecuado para trayectorias de corte largas y el procesamiento de contornos complejos. Sin embargo, la entrada de calor sostenida también causa difusión térmica dentro del material, lo que resulta en una zona afectada por el calor relativamente mayor. Las regiones de los bordes pueden experimentar deformación térmica o cambios microestructurales.
El corte por láser continuo se utiliza ampliamente en el procesamiento de metales de placa mediana y gruesa, como el corte industrial de acero al carbono, acero inoxidable y aleaciones de aluminio. Es particularmente adecuado para aplicaciones con altos requisitos de eficiencia de corte y rendimiento de producción.
II. Características de los láseres pulsados en aplicaciones de corte
Un láser pulsado emite pulsos láser de corta duración y alta energía a una frecuencia de repetición específica. La energía del láser se distribuye intermitentemente en el tiempo. Cada pulso tiene una duración extremadamente corta pero una alta potencia máxima.
En aplicaciones de corte, los láseres pulsados actúan sobre la superficie del material a través de una densidad de energía instantánea alta, lo que hace que las regiones localizadas se fundan o se vaporicen rápidamente. La eliminación del material se logra progresivamente a través de la superposición pulso a pulso, y el proceso de corte se manifiesta como una acumulación continua de eliminación de material a microescala.
Debido a que el tiempo de interacción de cada pulso es muy corto, el calor no tiene tiempo suficiente para difundirse en las áreas circundantes. Como resultado, el corte por láser pulsado produce una zona afectada por el calor más pequeña y tiene un impacto limitado en la microestructura del material y la morfología de los bordes. Esta característica proporciona claras ventajas en el corte de precisión y el procesamiento de materiales sensibles al calor.
Los láseres pulsados se utilizan comúnmente para láminas de metal delgadas, componentes de precisión, microagujeros y procesamiento de ranuras estrechas. También son adecuados para materiales de alta reflectividad o aplicaciones con estrictos requisitos de calidad del borde de corte.
III. Influencia del modo de interacción de energía en el rendimiento del corte
Las diferencias en el rendimiento del corte entre los láseres continuos y pulsados surgen fundamentalmente de las diferencias en la distribución temporal y espacial de la energía del láser. Los láseres continuos enfatizan la entrada de energía estable y la fusión continua, lo que los hace más adecuados para el corte orientado a la eficiencia. Los láseres pulsados se basan en la alta potencia máxima para lograr la eliminación precisa del material, poniendo mayor énfasis en el control térmico y la precisión del mecanizado.
En los procesos de corte prácticos, los láseres continuos suelen demostrar velocidades de corte más altas y una mayor capacidad para el procesamiento de placas gruesas, mientras que los láseres pulsados muestran ventajas en la capacidad de perforación, el control de la calidad de los bordes y la supresión de los efectos térmicos.
IV. Consideraciones prácticas para la selección del proceso de corte
Al seleccionar entre láseres continuos y pulsados para aplicaciones de corte, se deben considerar exhaustivamente factores como el grosor del material, la conductividad térmica, la reflectividad y la precisión de procesamiento requerida. Para placas de gran formato y el corte de piezas estructurales, los láseres continuos están más alineados con los requisitos de producción industrial. Para el mecanizado de precisión, el corte de materiales delgados o el procesamiento de materiales especiales, los láseres pulsados ofrecen una mejor adaptabilidad del proceso.
En ciertas aplicaciones, la modulación de potencia de los láseres continuos se puede emplear para lograr un comportamiento de procesamiento cuasi-pulsado, lo que permite un equilibrio entre la eficiencia de corte y el control del efecto térmico.
Los láseres continuos y los láseres pulsados desempeñan diferentes roles de proceso en las aplicaciones de corte. Exhiben diferencias fundamentales en las características de salida de energía, los mecanismos de interacción del material y los rangos de corte aplicables. Una clara comprensión de los principios de funcionamiento de ambos tipos de láseres, combinada con los requisitos de procesamiento específicos, es esencial para lograr una calidad de corte estable y mejorar la eficiencia general del procesamiento.