El mecanizado por haz láser ( LBM ) es una forma de mecanizado que utiliza calor dirigido desde un haz láser . Este proceso utiliza energía térmica para eliminar material de superficies metálicas o no metálicas. La alta frecuencia de la luz monocromática caerá sobre la superficie, calentando, derritiendo y vaporizando así el material debido al impacto de los fotones (ver explosión de Coulomb ). [1] El mecanizado por haz láser es más adecuado para materiales frágiles con baja conductividad , pero se puede utilizar en la mayoría de los materiales. [2]
El mecanizado con láser se puede realizar sobre vidrio sin fundir la superficie. En el caso del vidrio fotosensible , el láser altera la estructura química del vidrio, lo que permite grabarlo de forma selectiva . El vidrio también se conoce como vidrio fotomecanizable. La ventaja del vidrio fotomecanizable es que puede producir paredes verticales de forma precisa y el vidrio nativo es adecuado para muchas aplicaciones biológicas, como sustratos para análisis genéticos.
Existen muchos tipos diferentes de láseres, incluidos los de gas, los de estado sólido y los excimer . [3]
Algunos de los gases más utilizados son: He-Ne , Ar y láser de dióxido de carbono .
Los láseres de estado sólido se diseñan dopando un elemento raro en varios materiales hospedantes. A diferencia de los láseres de gas, los láseres de estado sólido se bombean ópticamente mediante lámparas de destello o lámparas de arco. El rubí es uno de los materiales hospedantes más utilizados en este tipo de láser. [3] Un láser de rubí es un tipo de láser de estado sólido cuyo medio láser es un cristal de rubí sintético. La varilla de rubí sintético se bombea ópticamente utilizando un tubo de destello de xenón antes de usarse como medio láser activo. [4]
YAG es una abreviatura de granate de itrio y aluminio, que son cristales que se utilizan para láseres de estado sólido, mientras que Nd:YAG se refiere a cristales de granate de itrio y aluminio dopados con neodimio que se utilizan en los láseres de estado sólido como mediador láser.
Los láseres YAG emiten ondas de luz de alta energía en longitudes de onda. El vidrio Nd es un material de ganancia dopado con neodimio hecho de materiales de silicato o fosfato que se utilizan en láseres de fibra .
La profundidad de corte de un láser es directamente proporcional al cociente obtenido al dividir la potencia del rayo láser por el producto de la velocidad de corte y el diámetro del punto del rayo láser.
donde t es la profundidad de corte, P es la potencia del rayo láser, v es la velocidad de corte y d es el diámetro del punto del rayo láser. [5]
La profundidad del corte también se ve influenciada por el material de la pieza de trabajo. La reflectividad, la densidad, el calor específico y la temperatura del punto de fusión del material contribuyen a la capacidad del láser para cortar la pieza de trabajo.
La siguiente tabla [6] muestra la capacidad de diferentes láseres para cortar diferentes materiales:
Los láseres se pueden utilizar para soldar , revestir, marcar, tratar superficies, taladrar y cortar, entre otros procesos de fabricación. Se utilizan en las industrias automotriz, de construcción naval, aeroespacial, siderúrgica, electrónica y médica para el mecanizado de precisión de piezas complejas.
La soldadura láser tiene la ventaja de que permite soldar a velocidades de hasta 100 mm/s y de que permite soldar metales diferentes. El revestimiento láser se utiliza para recubrir piezas baratas o débiles con un material más duro para mejorar la calidad de la superficie. La perforación y el corte con láser tienen la ventaja de que el desgaste de la herramienta de corte es mínimo o nulo, ya que no hay contacto que pueda causar daños.
El fresado con láser es un proceso tridimensional que requiere dos láseres, pero reduce drásticamente los costos de mecanizado de piezas. [2] [7] Los láseres se pueden utilizar para cambiar las propiedades de la superficie de una pieza de trabajo.
La aplicación del mecanizado por haz láser varía según la industria. En la industria ligera, la máquina se utiliza para grabar y perforar otros metales. En la industria electrónica, el mecanizado por haz láser se utiliza para pelar cables y desbastar circuitos. En la industria médica, se utiliza para cirugía estética y depilación. [2]
