Sistemas de corte por láser de tubos: análisis de tecnologías clave

Los tubos de metal se utilizan ampliamente en diversas industrias, como la fabricación aeroespacial, la maquinaria de construcción, la industria automotriz, la petroquímica y los equipos agrícolas. Las diferentes aplicaciones requieren piezas de diversas formas y tamaños para satisfacer las diversas necesidades de estas industrias.

La tecnología de procesamiento láser es especialmente adecuada para trabajar con diversos tipos de tubos metálicos. Corte por láser de tubos Los sistemas se caracterizan por su alta flexibilidad y automatización, permitiendo la producción de pequeños lotes de diferentes materiales y tipos de productos.

Introducción al sistema de corte por láser de tubos

Sistema de orientación y enfoque del haz

El sistema de orientación y enfoque del haz dirige el haz láser emitido desde el generador hacia la óptica de enfoque del cabezal de corte. Para el corte de tubos con láser, lograr un corte de alta calidad requiere un haz láser enfocado con un diámetro pequeño y alta potencia, lo que requiere una salida de modo de orden bajo del generador láser.

Para obtener un diámetro de haz enfocado más pequeño durante el corte de tubos con láser, el láser debe funcionar en un modo transversal de orden inferior, idealmente en el modo fundamental. El cabezal de corte del equipo de corte láser está equipado con una lente de enfoque, que permite enfocar el haz láser en un punto pequeño, lo que permite un corte de tubos de alta calidad.

Control de trayectoria del cabezal de corte

En corte por láser de tubosLa pieza de trabajo suele ser una superficie curva espacial compleja. Los métodos de programación tradicionales pueden resultar complicados, por lo que requieren que los operadores seleccionen la ruta de procesamiento correcta y los puntos de referencia adecuados en función de los requisitos del proceso.

El sistema de control numérico registra el avance de cada eje y las coordenadas de los puntos de referencia. Las funciones de interpolación lineal y circular espacial del sistema de corte láser se utilizan para registrar las coordenadas durante el proceso y generar el programa de mecanizado.

Control automático de la posición focal del corte por láser

El control de la posición del punto focal del corte láser es un factor crítico que afecta la calidad del corte. Una de las tecnologías clave en el corte de tubos con láser es mantener la posición del foco perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo mediante dispositivos automáticos de medición y control.

Con el control integrado sobre la posición del foco láser y los ejes lineales (XYZ) del sistema de procesamiento láser, el movimiento del cabezal de corte láser se vuelve más ágil y preciso, evitando colisiones con el tubo a cortar u otros objetos durante el procesamiento.

Influencia de los principales parámetros del proceso

Efecto de la potencia del láser

En el caso de los generadores láser de onda continua, la potencia del láser influye significativamente en el proceso de corte. En teoría, una mayor potencia del láser permite alcanzar velocidades de corte mayores.

Sin embargo, teniendo en cuenta las características específicas de los tubos, la potencia máxima de corte no siempre es la mejor opción. A medida que aumenta la potencia de corte, también cambia el modo láser, lo que afecta al enfoque del haz láser.

En la práctica, a menudo optamos por un ajuste de potencia inferior al máximo para garantizar la mayor densidad de potencia en el punto focal, garantizando así la eficiencia y la calidad en el corte por láser.

Efecto de la velocidad de corte

Para lograr una buena calidad de corte, la velocidad de corte debe estar dentro de un rango determinado. Si la velocidad es demasiado lenta, se acumula un calor excesivo en la superficie del tubo, lo que agranda la zona afectada por el calor, ensancha la ranura y quema los bordes cortados, lo que da como resultado una superficie rugosa.

Aumentar la velocidad reduce el ancho de corte promedio alrededor de la circunferencia del tubo, y este efecto es más pronunciado con diámetros de tubo más pequeños.

A medida que aumenta la velocidad, el tiempo de interacción del láser se acorta, lo que reduce la energía total absorbida por el tubo, disminuye la temperatura en la parte delantera del tubo y estrecha el ancho de corte. Si la velocidad es demasiado rápida, pueden producirse cortes incompletos o roturas, lo que afecta a la calidad general del corte.

Efecto del diámetro del tubo

En el corte por láser de tubos, las características de los propios tubos influyen en gran medida en el proceso. Por ejemplo, el tamaño del diámetro de un tubo circular afecta significativamente la calidad del corte.

Los estudios sobre el corte por láser de tubos de acero sin costura de paredes delgadas han demostrado que, con parámetros de proceso constantes, un aumento en el diámetro del tubo da como resultado una ranura más ancha.

Tipo y presión del gas de asistencia

Para cortar tubos no metálicos y algunos metálicos, se pueden utilizar aire comprimido o gases inertes (como nitrógeno) como gases auxiliares, mientras que para la mayoría de los tubos metálicos, son preferibles los gases activos (como el oxígeno).

Después de seleccionar el tipo de gas auxiliar, también es crucial determinar su presión. Se necesita una presión alta cuando se cortan tubos de paredes delgadas a altas velocidades para evitar que la escoria se adhiera a los bordes cortados.

Por el contrario, al cortar paredes más gruesas o a velocidades más lentas, se debe reducir la presión del gas auxiliar para evitar cortes incompletos. La posición del punto focal del rayo láser durante el corte de tubos también es vital.

El punto focal generalmente debe estar en la superficie del tubo que se está cortando; cuando está en la posición óptima, se minimiza la ranura, se maximiza la eficiencia de corte y se logran los mejores resultados de corte.