Cortador láser de aluminio

Corte por láser y corte por chorro de agua: ¿dos grandes tecnologías combinadas? ¿O son mejores cuando están solos? Como siempre, la respuesta depende de qué trabajos hay en el taller, qué materiales se manejan con más frecuencia, el nivel de habilidad de los operadores, y, en última instancia, el presupuesto de equipo disponible.
Según una encuesta a los principales proveedores de cada sistema, la respuesta corta es que los chorros de agua son menos costosos y más versátiles que los láseres en cuanto a los materiales que se pueden cortar. Desde la espuma hasta los alimentos, los chorros de agua presentan una flexibilidad extraordinaria. Por otro lado, los láseres ofrecen una velocidad y precisión inigualables al producir grandes cantidades de metales más delgados de hasta 1 pulgada (25,4 mm) de espesor.
En términos de costos operativos, los sistemas de chorro de agua consumen material abrasivo y requieren modificaciones en la bomba. Los láseres de fibra tienen costos iniciales más altos, pero costos operativos más bajos que sus primos de CO2 más antiguos;también pueden requerir más capacitación del operador (aunque las interfaces de control modernas acortan la curva de aprendizaje). Con mucho, el abrasivo para chorro de agua más utilizado es el granate. En casos excepcionales, cuando se usan sustancias más abrasivas como el óxido de aluminio, el tubo mezclador y la boquilla experimentarán más desgaste. .Con granate, los componentes de chorro de agua pueden cortar durante 125 horas;con alúmina pueden durar solo unas 30 horas.
En última instancia, las dos tecnologías deben verse como complementarias, dice Dustin Diehl, gerente de producto de la división láser de Amada America Inc. en Buena Park, California.
“Cuando los clientes tienen ambas tecnologías, tienen mucha flexibilidad para ofertar”, explicó Diehl. “Pueden ofertar por cualquier tipo de trabajo porque tienen estas dos herramientas diferentes pero similares y pueden ofertar por todo el proyecto”.
Por ejemplo, un cliente de Amada con dos sistemas realiza un corte con láser. “Justo al lado de la prensa plegadora hay un aislamiento resistente al calor que corta con chorro de agua”, dice Diehl. de nuevo y haga el dobladillo o el sellado.Es una pequeña y ordenada línea de montaje”.
En otros casos, continuó Diehl, las tiendas dijeron que querían comprar un sistema de corte por láser, pero no pensaron que estaban asumiendo mucho trabajo para justificar el gasto. día, haremos que miren el láser.Podemos hacer la aplicación de láminas de metal en minutos en lugar de horas”.
Tim Holcomb, especialista en aplicaciones de OMAX Corp. Kent, Washington, que dirige un taller con unos 14 láseres y un chorro de agua, recuerda haber visto una imagen que vio hace años en una empresa que utilizaba láseres, chorros de agua y electroerosión por hilo.póster. El póster presenta los mejores materiales y espesores que cada tipo de máquina puede manejar: la lista de chorros de agua empequeñece a las demás.
En última instancia, "veo láseres tratando de competir en el mundo del chorro de agua y viceversa, y no van a ganar fuera de sus respectivos campos", explica Holcomb. También señaló que, dado que el chorro de agua es un sistema de corte en frío, "podemos aproveche más aplicaciones médicas o de defensa porque no tenemos una zona afectada por el calor (HAZ), somos tecnología de microjet.Boquilla minijet y corte microjet” Realmente despegó para nosotros.”
Si bien los láseres dominan el corte de acero negro suave, la tecnología de chorro de agua es "verdaderamente la navaja suiza de la industria de las máquinas herramienta", afirma Tim Fabian, vicepresidente de marketing y gestión de productos de Flow International Corp. en Kent, Washington. Miembro de Shape Technology Group. Entre sus clientes se encuentra Joe Gibbs Racing.
“Si lo piensas bien, un fabricante de autos de carreras como Joe Gibbs Racing tiene menos acceso a las máquinas láser porque a menudo cortan una cantidad limitada de piezas de muchos materiales diferentes, incluidos titanio, aluminio y fibra de carbono”, explicó Fabian a la carretera. “Uno de las necesidades que nos explicaron fue que la máquina que estaban usando tenía que ser muy fácil de programar.A veces, un operador puede fabricar una pieza de aluminio de ¼” [6,35 mm] y montarla en un auto de carreras, pero luego decide que la pieza debe fabricarse con titanio, una lámina de fibra de carbono más gruesa o una lámina de aluminio más delgada. ”
En un centro de mecanizado CNC tradicional, continuó, “estos cambios son considerables”.Intentar cambiar los engranajes de un material a otro y de una pieza a otra significa cambiar los cabezales de corte, las velocidades del husillo, las velocidades de avance y los programas.
“Una de las cosas que realmente nos impulsaron a usar chorro de agua fue crear una biblioteca de los diferentes materiales que usaban, por lo que todo lo que tenían que hacer era realizar un par de clics del mouse y hacer que cambiaran de aluminio de ¼” a ½” [12.7 mm] de fibra de carbono”, continuó Fabian. “Un clic más, pasan de fibra de carbono de ½” a titanio de 1/8″ [3,18 mm].Joe Gibbs Racing está “utilizando una gran cantidad de aleaciones exóticas y cosas que normalmente no se ven que usan los clientes regulares.Así que hemos dedicado mucho tiempo a trabajar con ellos para crear bibliotecas con estos materiales avanzados.Con cientos de materiales en nuestra base de datos, existe un proceso fácil para que los clientes agreguen sus propios materiales únicos y amplíen aún más esta base de datos.”
Otro usuario de alto nivel del chorro de agua Flow es SpaceX de Elon Musk. "Tenemos bastantes máquinas en SpaceX para fabricar piezas para cohetes", dijo Fabian. Otro fabricante de exploración aeroespacial, Blue Origin, también usa la máquina Flow. No estoy haciendo 10.000 de nada;están haciendo uno de ellos, cinco de ellos, cuatro de ellos”.
Para la tienda típica, "siempre que tenga un trabajo y necesite 5000 ¼" de algo hecho de acero, un láser será difícil de superar", señala Fabian.“Pero si necesita dos piezas de acero, tres piezas de aluminio, piezas fabricadas o cuatro piezas de nylon, probablemente no consideraría usar un láser en lugar de un chorro de agua. Con el chorro de agua, puede cortar cualquier material, desde acero delgado hasta 6″ hasta 8″ [15,24 a 20,32 cm] de metal de espesor.
Con sus divisiones de láser y máquina-herramienta, Trumpf tiene un claro punto de apoyo en láser y CNC convencional.
En la ventana estrecha donde es más probable que se superpongan el chorro de agua y el láser (el grosor del metal es de poco más de 25,4 mm [1 pulgada]), el chorro de agua mantiene un borde afilado.
“Para metales muy, muy gruesos (1,5 pulgadas [38,1 mm] o más), un chorro de agua no solo puede brindarle una mejor calidad, sino que es posible que un láser no pueda procesar el metal”, dijo Brett Thompson, Gerente de Tecnología Láser y Ventas. Consultoría .Después de eso, la diferencia es clara: es probable que los no metales se mecanicen con un chorro de agua, mientras que para cualquier metal de 1″ de espesor o más delgado, el láser es una obviedad. El corte por láser es mucho más rápido, especialmente en materiales más delgados. y/o materiales más duros, por ejemplo, acero inoxidable en comparación con aluminio”.
Para el acabado de piezas, especialmente la calidad de los bordes, a medida que el material se vuelve más grueso y la entrada de calor se convierte en un factor, el chorro de agua vuelve a ganar ventaja.
“Aquí podría ser donde el chorro de agua podría tener una ventaja”, admitió Thompson. “La gama de espesores y materiales supera la de un láser con una zona afectada por el calor más pequeña.Aunque el proceso es más lento que un láser, el chorro de agua también proporciona una calidad de borde consistentemente buena.También tiendes a obtener muy buena cuadratura cuando usas un chorro de agua, incluso espesor en pulgadas y sin rebabas en absoluto”.
Thompson agregó que la ventaja de la automatización en términos de integración en líneas de producción extendidas es el láser.
“Con un láser, la integración total es posible: cargue el material en un lado y salga por el otro lado del sistema integrado de corte y doblado, y obtendrá una pieza cortada y doblada terminada.En este caso, el chorro de agua puede seguir siendo una mala elección, incluso con un buen sistema de gestión de materiales, porque las piezas se cortan mucho más lentamente y, obviamente, hay que lidiar con el agua”.
Thompson afirma que los láseres son menos costosos de operar y mantener porque "los consumibles utilizados son relativamente limitados, especialmente los láseres de fibra".Sin embargo, “es probable que el costo indirecto general de los chorros de agua sea menor debido a la menor potencia y la relativa simplicidad de la máquina.Realmente depende de qué tan bien se diseñen y mantengan los dos dispositivos”.
Recuerda que cuando Holcomb de OMAX dirigía un taller en la década de 1990, "Cada vez que tenía una pieza o un plano en mi escritorio, mi pensamiento inicial era: '¿Puedo hacerlo con un láser?'". Pero antes de saberlo Antes, estábamos obteniendo cada vez más proyectos dedicados a los chorros de agua. Esos son materiales más gruesos y ciertos tipos de piezas, no podemos entrar en una esquina muy estrecha debido a la zona afectada por el calor del láser;sale disparado por la esquina, por lo que nos inclinaríamos por los chorros de agua, incluso lo que suelen hacer los láseres. Lo mismo ocurre con el grosor del material”.
Mientras que las hojas sueltas son más rápidas con el láser, las hojas apiladas en cuatro capas son más rápidas con el chorro de agua.
“Si tuviera que cortar un círculo de 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] de acero dulce de 1/4″ [6,35 mm], probablemente preferiría el láser debido a su velocidad y precisión.Acabado – Contorno de corte lateral – será más un acabado similar al vidrio, muy suave”.
Pero para lograr que un láser funcione con este nivel de precisión, agregó, “tienes que ser un experto en frecuencia y potencia.Somos muy buenos en eso, pero hay que ajustarlo muy bien;con chorros de agua, por primera vez, Primer intento.Ahora, todas nuestras máquinas tienen un sistema CAD integrado. Puedo diseñar una pieza directamente en la máquina”.Esto es excelente para la creación de prototipos, agrega. "Puedo programar directamente en el chorro de agua, lo que facilita el cambio de espesores y configuraciones del material".La configuración del trabajo y las transiciones son “comparables;He visto algunas transiciones para chorros de agua que son muy similares a los láseres”.
Ahora, para trabajos más pequeños, creación de prototipos o uso educativo, incluso para una tienda de pasatiempos o un garaje, el ProtoMAX de OMAX viene con una bomba y una mesa con ruedas para una fácil reubicación. El material de la pieza de trabajo se sumerge bajo el agua para un corte silencioso.
Con respecto al mantenimiento, “Por lo general, puedo capacitar a alguien con chorro de agua en uno o dos días y enviarlo al campo muy rápidamente”, afirma Holcomb.
Las bombas EnduroMAX de OMAX están diseñadas para reducir el uso de agua y permitir reconstrucciones rápidas. La versión actual tiene tres sellos dinámicos. “Todavía le digo a la gente que tenga cuidado con el mantenimiento de cualquier bomba, no solo la mía.Es una bomba de alta presión, así que tómate tu tiempo y obtén la capacitación adecuada”.
“Los chorros de agua son un gran trampolín para el corte y la fabricación, y tal vez su próximo paso sea un láser”, sugiere. “Permite que las personas corten piezas.Y las prensas plegadoras son bastante asequibles, por lo que pueden cortarlas y doblarlas.En un entorno de producción, es posible que se incline por usar un láser”.
Mientras que los láseres de fibra ofrecen la flexibilidad para cortar acero (cobre, latón, titanio), los chorros de agua pueden cortar materiales de juntas y plásticos debido a la falta de una ZAT.
Operar la generación actual de sistemas de corte por láser de fibra “ahora es muy intuitivo, y la ubicación de la producción se puede determinar por programa”, dijo Diehl. “El operador simplemente carga la pieza de trabajo y presiona el botón de inicio.Soy del taller y en la era del CO2, la óptica comienza a envejecer y deteriorarse, la calidad del corte sufre y, si puede diagnosticar esos problemas, se lo considera un operador excelente.Los sistemas de fibra de hoy en día son cortadores de galletas, no tienen esos consumibles, por lo que pueden encenderse o apagarse, cortando partes o no.Se necesita un poco de demanda de un operador calificado.Dicho esto, creo que la transición del chorro de agua al láser será suave y fácil”.
Diehl estima que un sistema láser de fibra típico puede costar entre $2 y $3 por hora, mientras que los chorros de agua cuestan entre $50 y $75 por hora, teniendo en cuenta el consumo de abrasivo (p. ej., granate) y las modificaciones planificadas de la bomba.
A medida que la potencia en kilovatios de los sistemas de corte por láser continúa aumentando, se están convirtiendo cada vez más en una alternativa a los chorros de agua en materiales como el aluminio.
“En el pasado, si se usaba aluminio grueso, el chorro de agua tenía [la] ventaja”, explica Diehl. “El láser no tiene la capacidad de atravesar algo como aluminio de 1″. En el mundo del láser, no No me equivoqué en ese mundo por mucho tiempo, pero ahora con fibra óptica de mayor vataje y avances en tecnología láser, el aluminio de 1″ ya no es un problema.Si hizo una comparación de costos, para la inversión inicial en la máquina, los chorros de agua pueden ser más baratos.Las piezas cortadas con láser pueden ser 10 veces más, pero debe estar en este entorno de alto volumen para aumentar los costos.A medida que ejecuta más piezas mixtas de bajo volumen, puede haber algunas ventajas para el chorro de agua, pero ciertamente no en un entorno de producción.Si se encuentra en cualquier tipo de entorno en el que necesite ejecutar cientos o miles de piezas, no es una aplicación de chorro de agua”.
Ilustrando el aumento en la potencia láser disponible, la tecnología ENSIS de Amada aumentó de 2 kW a 12 kW cuando se lanzó en 2013. En el otro extremo de la escala, la máquina VENTIS de Amada (presentada en Fabtech 2019) permite una gama más amplia de procesamiento de materiales. con un haz que se mueve a lo largo del diámetro de la boquilla.
“Podemos realizar diferentes técnicas moviéndonos hacia adelante y hacia atrás, hacia arriba y hacia abajo, de lado a lado o en forma de ocho”, dijo Diehl sobre VENTIS. “Una de las cosas que hemos aprendido de la tecnología ENSIS es que cada material tiene un dulce mancha - una forma en que le gusta cortar.Hacemos esto usando diferentes tipos de patrones y formas de haz.Con VENTIS, va y viene casi como una sierra;a medida que se mueve el cabezal, el rayo se mueve hacia adelante y hacia atrás, por lo que se obtienen vetas muy suaves, gran calidad de borde y, a veces, velocidad”.
Al igual que el pequeño sistema de chorro de agua ProtoMAX de OMAX, Amada está preparando un "sistema de fibra de huella muy pequeña" para pequeños talleres o "talleres de creación de prototipos de I+D" que no quieren irrumpir en su departamento de producción cuando solo necesitan fabricar unos pocos prototipos. ”