3 errores que debe evitar al cortar metal con láser

El alabeo es otro reto difícil al que se enfrentan los ingenieros cuando utilizan máquinas de corte por láser para fabricar piezas de chapa metálica. Cuando el rayo láser actúa sobre el metal a cortar, éste absorbe rápidamente la energía del láser y la convierte en energía calorífica, lo que a su vez provoca el calentamiento del metal. Al aumentar la temperatura, el metal se dilata. 

Pero el problema es que el proceso de dilatación del metal no es uniforme. Por un lado, los distintos materiales metálicos tienen coeficientes de dilatación térmica diferentes. Por ejemplo, la aleación de aluminio y el acero inoxidable tienen grados de expansión completamente diferentes bajo el mismo cambio de temperatura; por otra parte, el proceso de fabricación del material, como la dirección de laminación, la estructura organizativa interna y otros factores, también afectarán a la uniformidad de la expansión del metal cuando se calienta. El efecto combinado de estos factores hace que sea muy probable que el metal se doble y deforme durante el proceso de expansión térmica, que es lo que llamamos alabeo.

Este fenómeno de alabeo plantea muchos problemas prácticos a los ingenieros. En el caso de piezas diseñadas originalmente para ensamblarse con precisión, una vez que se produce el alabeo, la forma y el tamaño de las piezas se desviarán de las expectativas de diseño, lo que dificultará que encajen perfectamente durante el montaje. Esto no sólo prolongará el tiempo de montaje y aumentará los costes de mano de obra, sino que, en casos graves, incluso hará que las piezas se desechen, lo que supondrá un desperdicio de recursos y un aumento de los costes de producción. 

Desde el punto de vista de la mecánica estructural, el alabeo también entraña graves peligros ocultos para los componentes estructurales. Cuando un componente estructural se alabea, su distribución interna de tensiones se vuelve desigual y se destruye su capacidad original para soportar cargas uniformemente. Cuando se somete a cargas externas, es más probable que la pieza alabeada produzca una concentración de tensiones, reduciendo así la resistencia global y la capacidad de carga del componente. En algunos escenarios de aplicación con requisitos extremadamente altos de resistencia estructural, como la industria aeroespacial, la fabricación de automóviles y otros campos, la deformación por alabeo de los componentes puede causar graves accidentes de seguridad.

Por lo tanto, los ingenieros deben ser muy cautelosos a la hora de utilizar máquinas de corte por láser para fabricar componentes de chapa metálica. En la etapa de selección de materiales, se puede considerar el uso de materiales metálicos con un coeficiente de expansión térmica menor y un rendimiento más estable, como algunos materiales de aleación especial. En la etapa de diseño, se debe aumentar adecuadamente la redundancia de la estructura y ajustar razonablemente la forma y disposición de las piezas para reducir el riesgo de alabeo causado por la deformación térmica. Al mismo tiempo, en cuanto al ajuste de los parámetros del proceso, optimizando parámetros como la potencia del láser, la velocidad de corte y el método de refrigeración, se puede minimizar al máximo el calentamiento desigual del metal durante el proceso de corte. Si es necesario, se pueden considerar placas de metal más gruesas, ya que las placas más gruesas tienen una mayor resistencia a la deformación térmica hasta cierto punto, o se puede reducir la complejidad del diseño y el uso de formas complejas y estructuras de paredes finas, reduciendo así la probabilidad de alabeo.