El mecanizado por rayo láser ( LBM ) es una forma de mecanizado que utiliza calor dirigido por un rayo láser . Este proceso utiliza energía térmica para eliminar material de superficies metálicas o no metálicas. La alta frecuencia de la luz monocromática incidirá sobre la superficie, calentando, derritiendo y vaporizando el material debido al impacto de fotones (ver explosión de Coulomb ). [1] El mecanizado con rayo láser es más adecuado para materiales frágiles con baja conductividad , pero se puede utilizar en la mayoría de los materiales. [2]
El mecanizado con rayo láser se puede realizar sobre vidrio sin derretir la superficie. Con el vidrio fotosensible , el láser altera la estructura química del vidrio permitiendo que se grabe selectivamente . El vidrio también se denomina vidrio fotomecanizable. La ventaja del vidrio fotomecanizable es que puede producir paredes verticales con precisión y el vidrio nativo es adecuado para muchas aplicaciones biológicas, como sustratos para análisis genéticos.
Hay muchos tipos diferentes de láseres, incluidos los de gas, los de estado sólido y los excimer . [3]
Algunos de los gases más utilizados consisten en; Láser de He-Ne , Ar y dióxido de carbono .
Los láseres de estado sólido se diseñan dopando un elemento raro en varios materiales anfitriones. A diferencia de los láseres de gas, los láseres de estado sólido son bombeados ópticamente mediante lámparas de destello o lámparas de arco. El rubí es uno de los materiales anfitriones 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 mediante un tubo de destello de xenón antes de utilizarla 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 láseres de estado sólido como mediador láser.
Los láseres YAG emiten una longitud de onda de ondas de luz de alta energía. Nd:glass es un medio 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 depende del material de la pieza. 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, perforar y cortar, entre otros procesos de fabricación. Se utiliza en las industrias del automóvil, construcción naval, aeroespacial, siderúrgica, electrónica y médica para el mecanizado de precisión de piezas complejas.
La soldadura láser es ventajosa porque puede soldar a velocidades de hasta 100 mm/s, así como por la capacidad de 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 ventaja de perforar y cortar con láser es que hay poco o ningún desgaste en la herramienta de corte, 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 costes 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 con rayo láser varía según la industria. En la fabricación ligera, la máquina se utiliza para grabar y perforar otros metales. En la industria electrónica, el mecanizado con rayo láser se utiliza para pelar cables y cortar circuitos. En la industria médica se utiliza para cirugía estética y depilación. [2]
