Cortadoras láser de alta potencia: ¿Una tendencia futura en el corte de metales? | MáquinaMFG

Cortadoras láser de alta potencia: ¿Una tendencia futura en el corte de metales?

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Con el crecimiento constante de la industria pesada, la tecnología de corte por láser ha avanzado desde el corte de chapas finas hasta el corte de chapas grandes y gruesas.

El corte por láser ha entrado en la era de la alta potencia.

Esta nueva era exige mayor precisión, velocidad y espesor en el corte de chapas metálicas de la fabricación industrial. Como resultado, la potencia de corte por láser máquinas aumenta continuamente.

Desde el punto de vista industrial, la alta potencia máquinas de corte por láser no sólo constituyen una progresión natural en su desarrollo, sino que también se ajustan a la tendencia general del desarrollo industrial.

01 Prefacio

En el transformación de chapa industria, las ventajas de las máquinas de corte por láser son muy significativas. Su alta precisión, velocidad y calidad han llevado a su sustitución gradual de los métodos de procesamiento tradicionales y a su establecimiento como el principal equipo de corte... chapa metálica.

Desde la aparición de las máquinas de corte por láser, el uso de corte por láser de fibra ha superado al de las máquinas YAG y CO2, y ha surgido la tendencia hacia las máquinas de corte por láser de alta potencia. Estas máquinas de alta potencia se han convertido en la norma para cortar placas gruesas y aumentar la eficacia del corte.

Recientemente, las máquinas de corte por láser de alta potencia se han convertido en un tema popular en el campo del corte por láser, con muchas empresas introduciendo láser de fibra equipos de corte con niveles de potencia superiores a 10.000 vatios.

Para la industria de transformación de chapa metálica, la introducción de máquinas de corte de alta potencia ha mejorado significativamente el espesor y la eficacia de la chapa. corte de metales. Estas máquinas superan constantemente los límites del grosor de corte del material.

Esto, combinado con el descenso de los costes de transformación de las planchas gruesas, crea un ciclo positivo e impulsa la expansión de la aplicaciones de corte por láser.

02 Breve introducción de la máquina de corte por láser de alta potencia

(1) Introducción de la máquina de corte de alta potencia

Las máquinas de corte por láser pueden clasificarse en tres categorías en función de su potencia: baja potencia, media potencia y alta potencia.

Las máquinas de corte por láser de baja potencia son adecuadas para corte de acero inoxidable y acero al carbono de espesor general.

Las máquinas de corte por láser de alta potencia son ideales para cortar planchas gruesas y maximizar la eficacia del corte.

Como resultado, las máquinas de corte por láser con potencia del láser de 10.000 vatios o superior se denominan comúnmente máquinas de corte por láser de alta potencia. (Consulte la figura 1)

Fig. 1 Láser de alta potencia máquina de corte

(2) Especificaciones de potencia del láser de fibra

En función del grosor variable de las chapas metálicas que se someten al corte por láser, las especificaciones de potencia del láser de fibra utilizado en el corte por láser de altomáquina cortadora eléctrica también debe variar.

La tendencia actual del mercado de la transformación de metales muestra que las grandes, medianas y pequeñas empresas se están adaptando gradualmente a diversas especificaciones, como se indica en la Tabla 1.

Cuadro 1 Especificaciones de la alta potencia láser de fibra

Potencia/Kw10121520253035
NotaNormalNormalNormalRaroRaroRaroRaro

(3) Especificación del gas utilizado

Cuando la alta potencia máquina de corte por láser funciona, es crucial mantener la precisión de corte, la velocidad y la calidad del corte. Para conseguir estas ventajas, el oxígeno utilizado debe tener un alto grado de pureza, normalmente 99,99%.

03 Características de la máquina de corte por láser de alta potencia

3.1 Avance tecnológico

(1) Máquina de corte de alta velocidad con rendimiento dinámico mejorado

Esta máquina herramienta, equipada con un láser de fibra de 10000 vatios, presenta una nueva estructura de haz triangular que ofrece las siguientes ventajas:

① El peso se ha reducido en 30%, lo que mejora el rendimiento dinámico.

② Puede alcanzar una velocidad máxima de movimiento de 200m/min y tiene una aceleración de 4G.

③ El peso de la base se ha incrementado en aproximadamente 20% para cambiar el modo de fijación de la máquina herramienta y eliminar cualquier impacto que la alta aceleración pueda tener en su rendimiento.

(2) Nuevo sistema informático

El software y el sistema de control de una máquina herramienta actúan como su cerebro y centro de mando. Actualizar el hardware puede aportar ventajas adicionales, pero la principal diferencia en el rendimiento de la máquina radica en el software y el sistema de control, que pueden variar enormemente.

(3) Se puede realizar el corte estable a una velocidad de 100M / min

① El tiempo de respuesta del sensor capacitivo es tres veces más rápido que el de un cabezal de corte tradicional.

② Se ha aumentado la velocidad del eje z, lo que se traduce en un funcionamiento más suave y sin paradas. Esto ha dado lugar a un aumento de más de 30% en corte de chapas eficiencia, mejora de la función de salto y mejora de la función de adaptación de la aceleración.

③ Se han mejorado las funciones de perforación rápida, perforación precisa y diagnóstico remoto, y se ha añadido una interfaz inteligente para facilitar la implementación de las capacidades de "Industria 4.0".

3.2 Características del cabezal de corte

El cabezal de corte de alta potencia es el componente clave para garantizar la estabilidad durante el funcionamiento continuo a alta potencia. Cuenta con:

① Sellado mejorado y sistema de refrigeración perfeccionado, así como mayor rango de enfoque y lentes resistentes a altas temperaturas.

② Para superar el problema de la deriva del enfoque causada por la alta potencia lente térmica efecto durante un uso prolongado, el cabezal de corte de alta potencia ha adoptado una nueva estructura de diseño de la trayectoria del gas y ha sustituido la boquilla por un nuevo diseño, mejorando tanto la velocidad de corte como la estabilidad.

3.3 Capacidad de corte por láser de alta potencia

(1) El espesor de corte de las chapas gruesas aumenta

El cabezal de corte de alta potencia es el componente clave para garantizar la estabilidad durante el funcionamiento continuo a alta potencia. Cuenta con:

① Sellado mejorado y sistema de refrigeración perfeccionado, así como mayor rango de enfoque y lentes resistentes a altas temperaturas.

② Para superar el problema de la desviación del enfoque causada por el efecto de lente térmica de alta potencia durante un uso prolongado, el cabezal de corte de alta potencia ha adoptado una nueva estructura de diseño de la trayectoria del gas y ha sustituido la boquilla por un nuevo diseño, mejorando tanto la velocidad de corte como la estabilidad.

Fig. 2 Pieza para cortar chapa gruesa

(2) Multiplicación de la eficacia de la chapa fina en el corte

① Al cortar placas de acero inoxidable con un grosor de 3 a 10 mm, la velocidad de corte de una máquina de corte por láser de 10000W es más del doble que la de una máquina de 6000W.

② En la aplicación de corte de acero al carbono, una máquina de corte por láser de 10000W puede lograr un corte superficial rápido y brillante a una velocidad de 18 a 20mm/s, que es el doble de la velocidad de corte estándar ordinaria.

③ Las placas de acero al carbono de hasta 12 mm de grosor pueden cortarse utilizando aire comprimido o nitrógeno, lo que da como resultado una eficiencia de corte de 6 a 7 veces mayor que utilizando oxígeno.

3.4 Características de las camas

(1) El equipo está equipado con una estructura mecánica superportante.

Las máquinas de corte de alta potencia incorporan una bancada de hierro fundido de una sola pieza fabricada con fundición de grafito en escamas, con una resistencia mínima a la tracción de 200 MPa. Esto se traduce en mejoras significativas en contenido en carbonoresistencia a la compresión, amortiguación de vibraciones y resistencia al desgaste (como se muestra en la figura 3).

Fig. 3 Bancada de la máquina

(2) Características del lecho de fundición

① La bancada tiene un excelente rendimiento de lubricación, es muy resistente a la corrosión y cuenta con una notable estabilidad dimensional, lo que minimiza los errores de mecanizado causados por las vibraciones de la bancada.

② El resultado es una reducción de las pérdidas de equipo durante el uso y una mejora del coeficiente de estabilidad en más de 30%. La precisión de la calidad también aumenta en más de 30% y la vida útil de la bancada se prolonga en más de 70 años.

3.5 Sustitución automática de boquillas

(1) Modo de cambio manual de boquillas

Al cortar, la boquilla debe cambiarse en función del grosor y el tipo de material que se corte.

En el pasado, la sustitución de boquillas se realizaba manualmente, lo que no sólo consumía mucho tiempo y requería un esfuerzo repetido por parte de los técnicos, sino que también suponía un reto a la hora de garantizar la precisión y la estabilidad una vez realizada la sustitución.

Encontrar un método eficaz y rápido para sustituir la boquilla al tiempo que se garantiza que cada sustitución es segura y precisa es un reto técnico en el campo del corte por láser.

(2) Tecnología de sustitución automática de boquillas

La máquina de corte por láser de alta potencia dispone de cambio automático de boquillas.

Dispone de varias funciones, como la sustitución automática de boquillas, cabezal láser calibración y limpieza de boquillas, reduciendo la necesidad de mano de obra.

Para sustituir la boquilla, basta con accionar el comando correspondiente en la pantalla táctil.

Las ventajas de esta tecnología de sustitución automática de boquillas incluyen:

  1. Reducción de la intensidad de trabajo y mejora de la precisión de posicionamiento y la estabilidad durante la sustitución de boquillas.
  2. Un avanzado sistema de control que puede ajustar automáticamente el modelo y las especificaciones de la boquilla en función del material y el grosor de la chapa, lo que agiliza el proceso de sustitución manual y aumenta la eficacia de la producción.
  3. El diseño de protección totalmente cerrado del sistema de sustitución automática de boquillas ofrece un entorno seguro tanto para el equipo de boquillas como para los operarios.

3.6 Perforación de rayos y formación de agujeros límite

(1) Perforación por rayo

Presenta las ventajas de un tiempo de perforación corto, una energía de enfoque térmico baja, un punto de arranque estable y la conservación de la estabilidad en el servosistema, lo que se traduce en un rendimiento de corte óptimo.

Las ventajas de la perforación relámpago se indican en el cuadro 2.

ArtículoÍndiceNota
Tiempo de perforaciónReducido en unos 90%Mejorar la eficacia de la transformación
Tasa de porosidad de los residuosDe aproximadamente 10% a aproximadamente 0,3%Mejorar la integridad de la pieza de trabajo
Ahorrar gas y electricidadSe reducen los daños del láser y del cabezal de corteMejorar la utilización del material

(2) Orificio límite

La industria del corte por láser sostiene desde hace tiempo que el grosor de la chapa determina el diámetro mínimo del orificio de corte.

Sin embargo, con el uso de máquinas de corte por láser de alta potencia, es posible conseguir un diámetro de orificio aún menor, con una relación tan baja como 0,15 veces el grosor de la placa, como se demuestra en la figura 4.

Fig. 4 Muestra de corte de orificio mínimo

04 Ventajas de la máquina de corte por láser de alta potencia

(1) Alta velocidad

En velocidad de corte láser ha superado los 20 m/min. La velocidad de movimiento de dos ejes de la máquina de corte de procesamiento puede alcanzar un máximo de 250 m/min y su aceleración durante el funcionamiento es de aproximadamente 10 g.

(2) Alta precisión

Una placa de 1 mm de grosor puede cortarse en aproximadamente 500 piezas por minuto para un pequeño orificio de unos 10 mm de diámetro. El proceso de corte da como resultado un error mínimo entre los orificios.

(3) Desarrollar hacia la placa gruesa

La potencia de la máquina de corte por láser de alta potencia está aumentando gradualmente, y el tamaño de la placa gruesa también está aumentando.

(4) Evolución hacia el gran tamaño

El rango de tamaño de procesamiento de la tecnología de corte por láser también está aumentando, y la tecnología de corte por láser ha comenzado a desarrollarse hacia el gran tamaño.

(5) Automático no tripulado

Es crucial y apremiante avanzar en la tecnología del corte por láser automático y sin personal.

① La integración de la tecnología de redes informáticas ha transformado el corte por láser en un proceso totalmente automático y sin personal.

② La creciente demanda de esta tecnología en el mercado está impulsando la necesidad de automatización total en el corte por láser.

(6) Intelectualización

Siga el ritmo de la fabricación inteligente de acuerdo con las exigencias técnicas de la Industria 4.0. Este enfoque utiliza una tecnología de reconocimiento gráfico preciso y una interfaz fácil de usar para una interacción fluida entre el ser humano y el ordenador.

La combinación de control por láser y ordenador, tecnología de control numérico, un sistema óptico, dispositivos de posicionamiento automático de alta precisión y funciones integradas como la descarga automática, una base de datos del proceso de corte, el diagnóstico remoto de fallos y el control remoto permiten procesar eficazmente piezas masivas y complejas.

Palabras finales

(1) Desarrollo de equipos de alta potencia

El corte por láser se considera un método ideal en el procesamiento de corte y representa el avance de la tecnología moderna de procesamiento de metales. Actualmente, las máquinas de corte por láser de alta potencia están experimentando una investigación y un desarrollo clave en áreas como la alta velocidad, la alta precisión, el gran formato, el corte tridimensional y el corte de materiales especiales para impulsar el avance técnico del corte por láser de alta potencia y satisfacer las crecientes demandas del mercado.

(2) Selección de equipos de alta potencia

A la hora de seleccionar un equipo de corte por láser de alta potencia, las empresas deben considerar cuidadosamente varios factores: además de la velocidad y la precisión de corte, también deben evaluarse la estabilidad y la consistencia del corte continuo a plena potencia, la capacidad de la máquina herramienta para igualar la velocidad, la calidad avanzada de la máquina herramienta y la vida útil de la precisión.

No basta con comparar precios a la hora de adquirir un equipo de corte por láser de alta potencia. Este tipo de equipos requiere una elevada inversión, lo que conlleva un mayor nivel de riesgo.

Por lo tanto, al entrar en el mercado de alta rentabilidad del corte por láser, las empresas deben reconocer y comprender los riesgos que conlleva.

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