Gases para el corte por láser, plasma y oxicorte

Transcripción

1 Gases para el corte por láser, plasma y oxicorte

2 La técnica láser: alta tecnología que deja huella Los requerimientos crecientes en productividad, rentabilidad y calidad exigen nuevas soluciones. Una de estas soluciones, la técnica láser, se ha hecho imprescindible en muchos ámbitos tales como la fabricación, la investigación y la medicina. El número de aplicaciones y soluciones para la técnica de proceso crece continuamente. Comparado con técnicas convencionales, las ventajas de la elaboración del material con láser son: alta flexibilidad de productos, calidad y fiabilidad excelentes, menor coste por pieza. La selección de los gases para el resonador y los gases de consumo es importante para el uso óptimo de la técnica láser. Messer ofrece con la línea de productos Lasline todos los gases y mezclas de gases necesarios para elaborar de forma óptima los diferentes materiales con láser. Con el láser se puede cortar perfectamente materiales como: acero aluminio metales no férricos madera vidrio plástico tejidos de todo tipo Las posibles aplicaciones se encuentran en muchos sectores, como por ejemplo: construcción de automóviles construcción aeronáutica construcción metálica elaboración de chapas construcción naval industria textil técnica medicinal Flexibilidad para muchas aplicaciones El corte con láser se distingue por su alta precisión y velocidad del corte, la baja aportación de calor y poca deformación. Los gases de la gama Lasline aportan calidad y rentabilidad para sus procesos de corte. Vista parcial de una empresa de corte por láser Stent, diámetro aproximado de 1 mm

3 Diferentes tipos de láser para cada proceso Tan diferentes como los procesos y las aplicaciones, son también las exigencias al rayo láser como herramienta. Los proveedores de láser reaccionan ante estas exigencias con diferentes formas constructivas y categorías de rendimientos. Los grupos principales son el láser de CO2, el láser de diodo y el láser de cuerpo sólido, dependiendo del medio en que se produce la luz del láser. El láser de CO2- la solución dominante El tipo de láser más corriente es el de CO2. Para producir el rayo láser se usa, en general, una mezcla de gas de tres componentes consistente de helio, nitrógeno y CO2. La longitud de ondas de la luz de láser de CO2 que asciende a 10,6 µm es invisible para los ojos humanos. Con espejos y lentes es posible transferirla y enfocarla. El láser de CO2, refrigerado por difusión y particularmente eficiente representa una forma constructiva especial. El láser de cuerpo sólido- varilla, rodaja o fibra? El láser del cuerpo sólido usa como medio laseractivo cristales-yag (YAG= granate de ytrioaluminio) estirados artificialmente. Además de la varilla convencional, utilizada ya desde hace mucho tiempo, últimamente se usa también rodajas. Paquete de diodo La varilla del láser Rayo láser Láser de varilla Diodo Rodaja Nd:YV4 Rayo láser Según la configuración del aparato, el gas del láser es producido de los tres componentes en un mezclador interno o se utiliza una mezcla ya preparada (Premix). Lo último se ha impuesto debido a su mejor reproducibilidad. La línea de productos Lasline ofrece la gama correspondiente. Dióxido de carbono 4.5 Nitrógeno 5.0 Helio 4.6 Mezclador o Premix (mezcla de gas de láser) Gas de láser Energía Rayo de láser Resonador de láser Láser de CO2 El láser de diodo: la alternativa económica Diodos de alto rendimiento forman la base de este tipo de láser. El láser de diodo alcanza su alta potencia por la colocación de muchos elementos constructivos electrónicos en un bloque. Los láseres de Paquete de diodo diodos de alto rendimiento se usan menos para cortar debido a una menor calidad del rayo, pero sirven para Rayo de láser soldar y/o endurecer. Láser de diodo Láser de rodaja No se requieren gases de servicio para el rayo láser. Gases como los de protección de soldadura afectan considerablemente el proceso de la soldadura. Por la corta longitud de onda de solamente 1,06 µm, la luz del láser puede ser transferida por un cable de fibra óptica. Así se pueden realizar fácilmente soluciones de automatización, por ejemplo con robots de brazos articulados. Los láser de fibra cuya tecnología ha permitido ampliar la potencia hasta el ámbito del kilovatio, tienen un diámetro de rayo considerablemente menor que, por ejemplo, el láser de CO2 o el láser Nd:YAG. Esto facilita una mayor exactitud en el corte de materiales. El láser de fibra es la solución perfecta, también para microsoldaduras. La aportación de calor al material elaborado es muy baja utilizando el láser de fibra. Por eso se usa preferiblemente con mayor potencia de rayo para la soldadura. Fibra Diodos Láser de fibra

4 Procesos de corte: tres caminos para alcanzar el objetivo Los procesos de corte de láser se clasifican en general en tres variantes: oxicorte, corte por fusión y corte sublimado. Cuál de estos procesos se debe aplicar depende del material, de los requerimientos de calidad y rentabilidad así como del gas de corte aplicado. Oxicorte El oxicorte con oxígeno puro se parece al oxicorte autógeno: el material se calienta a la temperatura de inflamación y después se quema en un chorro de oxígeno puro. Esto implica que el material es apropiado para el oxicorte. Su temperatura de inflamación debe estar por debajo de la temperatura de fusión. Los aceros sin o de baja aleación cumplen con este requisito. Sin embargo, en caso de aceros de alta aleación y metales no férricos no es así. Aquí el oxicorte con oxígeno es posible pero no recomendable por razones de calidad y rentabilidad. Materiales apropiados para el corte Gas de corte Aceros sin o de baja aleación Oxycut (oxígeno 3.5) Corte por fusión Los materiales que no son apropiados para el oxicorte, se separan mediante el proceso del corte por fusión. Para ello debe calentarse el material hasta alcanzar la temperatura de fusión expulsándose de la junta de corte por medio del gas de corte a alta presión (hasta 25 bar). Como gas de corte se usa nitrógeno y en casos especiales también argón. Esto se refiere por ejemplo a titanio, tántalo, circonio y magnesio ya que estos materiales forman compuestos químicos con nitrógeno. Por razones de calidad, los aceros sin o de baja aleación pueden separarse igualmente mediante el proceso del corte de fusión. Se forman superficies de corte sin óxido, pero la velocidad del corte es esencialmente menor. Materiales apropiados para el corte Gas de corte Aceros de CrNi, metales no férricos, vidrio, plásticos Nitrocut (nitrógeno 5.0), argón Corte sublimado Materiales sin fusión, como madera, plásticos, materiales compuestos, plexiglás (PMMA), cerámica o papel se separan por corte sublimado. El material cambia del estado sólido directamente al estado gaseoso. El gas de corte mantiene las partículas y el vapor lejos de la óptica. Materiales apropiados para el corte Gas de corte Plásticos, papel, madera, cerámica Nitrocut (nitrógeno 5.0), argón

5 Gases y su suministro: fiables y adaptados a cada aplicación Los gases son necesarios en varios fases del proceso. Dependiendo del equipo, se aplican para los siguientes propósitos: Gases para el resonador para producir el rayo láser (láser CO2) Gas de corte Gas de purga Gases de láser para el resonador y gases de consumo Los gases para el resonador son necesarios para el funcionamiento del resonador. Se añaden al rayo de láser gases de consumo, como por ejemplo gas de protección de soldadura o gas de corte. La pureza, la calidad y la constancia de las mezclas de gases para el láser de CO2 están sujetos a requerimientos máximos, y esto por buenas razones: Espejo totalmente reflejante Energía Tan solo trazas de humedad o hidrocarburos pueden causar interrupciones del servicio. Los hidrocarburos pueden causar daños en las partes ópticas sensibles y caras. La humedad interfiere en la descarga de impulso y evita que el láser alcance su máxima eficiencia. La formación de moléculas de ácido puede llevar a daños de corrosión. Las partículas de polvo pueden difundir la luz del láser y de esta forma interferir en el proceso. Para un funcionamiento impecable del láser es indispensable que los gases aplicados sean de alta pureza y carentes de contaminaciones. Estos gases se suministran como mezcla ya fabricada o se mezclan los componentes individuales en el equipo de láser. También el sistema del Espejo parcialmente reflejante Espejo reflector Rayo de láser Gas de láser (CO2 N2 He) El principio de funcionamiento del corte por láser Gas de purga Alimentación (N2) Gas de corte (O2, N2 o Ar)

6 Gases y su suministro: fiables y adaptados a cada aplicación Gases para el resonador Como gases para el resonador se califican gases que se necesitan para producir la luz de láser. Estos gases tienen que ser de alta pureza y libres de contaminación para que el láser funcione sin problemas. Se usan de forma premezclada o se mezclan los componentes individuales en el mismo equipo de láser. Gas CO2 Pureza N2 5.0 He 4.6 Ligeras contaminaciones por el oxígeno o la humedad pueden causar coloraciones en las superficies del corte. Lasline N garantiza la alta calidad de las superficies de corte. Materiales como titanio, tántalo o magnesio figuran entre los formadores de nitruro, porque reaccionan intensivamente con nitrógeno. Para poder elaborar estos materiales sin tener que retocar fresando, rectificando o descapando, es recomendable que se corten con argón. 4.5 Velocidad del corte m/min Oxígeno técnico Lasline O El sistema de suministro de gas también tiene que cumplir con los requerimientos de la pureza. La composición de las mezclas de gases depende del tipo de láser. La composición exacta está indicada por los fabricantes de los respectivos equipos. Un cambio de la composición puede llevar a pérdidas de rendimiento o daños en el resonador. Gases de consumo/ gases de corte La selección de los gases de corte depende del material que debe cortarse. Los materiales aptos para el oxicorte se cortan con oxígeno puro. La pureza del gas puede influir de manera determinante en la velocidad del corte. Con la alta pureza de Lasline O es posible aumentar la velocidad del corte en hasta el 20% dependiendo del grosor de la chapa. Los materiales no apropiados para el oxicorte se cortan con nitrógeno en la mayoría de los casos. Su efecto inertizante se refleja en unas superficies de corte sin óxido. Grosor de la chapa 2,5 mm Grosor de la chapa 6 mm Calidad del oxígeno El suministro del gas Según el consumo y el tipo de aplicación, Messer ofrece diferentes conceptos de suministro que han dado buenos resultados en la práctica. En caso de una menor demanda, como por ejemplo de gases para el resonador, se suministran botellas individuales. A menudo se usan botellas de 10 o 50 litros. Para las aplicaciones de corte se suministra nitrógeno u oxígeno líquido en tanques.

7 Ejemplo: 2.5 ^ 99,5 % 3.5 ^ 99,95 % 4.6 ^ 99,996 % 5.0 ^ 99,9990 % El uso de tuberías de cobre o aceros de CrNi es óptimo para la conducción en la parte inmóvil de la instalación. Los tubos flexibles conllevan el peligro de penetración del nitrógeno, oxígeno y especialmente de la humedad. Materiales especiales reducen este problema. Proceso Presión (bar) Caudal (m³/h) Oxicorte Corte de fusión Instalación El transporte de los gases a su destino sin que se produzcan contaminaciones.es decisivo para el suministro óptimo de gas. Esto conlleva la instalación correcta del hardware, la buena elección de las válvulas y un suministro adecuado según las necesidades de gases y con la pureza requerida. La instalación de un filtro de partículas ofrece aún más seguridad. También el suministro de gas para el resonador requiere la mayor pureza. Esto se refiere tanto a los gases de resonador como a las tuberías y tubos flexibles. El grado de pureza de los gases se indica en por cientos, un número con muchos dígitos después de la coma. Para facilitar la marcación existe un sistema de índices internacionalmente reconocido. Los índices se componen de una cifra, un punto y una segunda cifra. La primera cifra indica la cantidad de nueves, la cifra después del punto indica la última cifra del valor total. Seguridad sin compromisos En lo que se refiere a la seguridad de las instalaciones que elaboran materiales con láser, deben tenerse en cuenta algunos aspectos típicos del láser. Lo principal es el rayo láser mismo, cuyo potencial de peligrosidad es diferente para cada tipo de láser y, por lo tanto, también lo son las respectivas medidas preventivas. Las emisiones, que se producen al soldar y cortar, tienen que aspirarse y filtrarse. Para el manejo seguro de equipos de láser y su periferia tienen que cumplirse las directrices y los reglamentos relevantes.

8 Asesoramiento, suministro y servicio Centros tecnológicos Krefeld Dällikon Centros tecnológicos: fuentes para la innovación Messer opera centros tecnológicos en Alemania, Suiza, Hungría y China para desarrollar nuevas tecnologías en el área de soldadura y corte. Dichos centros ofrecen las mejores condiciones para proyectos de innovación así como presentaciones para los clientes y la formación de personal. Amplia gama de gases Budapest Shanghai Formación actualizada Para el uso óptimo de nuestros gases, le instruimos con respecto a los procesos y sus aplicaciones. Nuestros cursos de formación muestran el uso del los diferentes gases de protección de soldadura y enseñan su manejo seguro. Esto se refiere también al almacenamiento y transporte seguro de los gases. Nuestro servicio incluye, por supuesto, los correspondientes materiales de información y formación. Messer ofrece una amplia gama da gases que comprende el gas idóneo para cada aplicación. La denominación de los productos está orientada a su aplicación y se desarrollan continuamente nuevas mezclas de gases adecuadas a las tendencias actuales. Asesoramiento técnico: directamente in situ Le indicamos directamente en sus instalaciones cómo puede optimizar sus procesos para lograr más eficiencia y calidad. Le ayudamos tanto en el diagnóstico de defectos como en el desarrollo del proceso. Análisis rápido y eficiente de costes Analizamos encantados sus procesos existentes, desarrollamos propuestas de optimización, indicamos posibles modificaciones de sus procesos y comparamos los resultados con el estado inicial porque su éxito también es el Messer Ibérica de Gases, S.A. Autovía Tarragona-Salou, km.3,8 E Vilaseca (Tarragona) Tel Fax info.es@messergroup.com