El corte por láser es una tecnología de procesamiento térmico basada en la separación precisa lograda mediante la interacción de un rayo láser de alta-energía y materiales. Su principio fundamental radica en la conversión controlada de energía lumínica y térmica, lo que hace que el material localizado de la pieza de trabajo se derrita, se vaporice o alcance rápidamente su punto de ignición. Con la ayuda de un flujo de gas auxiliar, se elimina el material fundido o vaporizado, formando así una ranura continua y limpia. Esta tecnología integra conocimientos de múltiples disciplinas, como óptica, termodinámica, ciencia de materiales y control automático, lo que permite un corte de alta-precisión y alta-velocidad de materiales metálicos y no-metálicos.
La generación del láser se origina a partir del principio de emisión estimulada. En un láser, el medio de trabajo (como fibra óptica, gas CO₂ o cristal sólido) sufre una inversión de población bajo la excitación de una fuente de bombeo, formando una región de ganancia. Cuando los fotones se propagan hacia adelante y hacia atrás dentro de la cavidad resonante e inducen la emisión de más fotones de la misma frecuencia, fase y dirección, se genera un rayo láser de alto-brillo, altamente direccional y altamente coherente. Después de ser moldeado y enfocado mediante un sistema óptico, el rayo láser se puede comprimir en un punto extremadamente fino con un diámetro de decenas a cientos de micrómetros, creando así una densidad de energía extremadamente alta en la superficie de la pieza de trabajo.
Durante el proceso de corte, el rayo láser enfocado se proyecta vertical u oblicuamente sobre la superficie del material. La energía luminosa se convierte rápidamente en energía térmica, lo que hace que la temperatura de la zona afectada aumente hasta el punto de fusión o incluso de ebullición del material en muy poco tiempo. En estas condiciones, el material metálico se funde o se vaporiza, y algunos materiales también sufren reacciones químicas con el gas auxiliar (como la oxidación exotérmica del acero al carbono en una atmósfera de oxígeno), lo que mejora aún más el aporte de energía. El gas auxiliar (comúnmente oxígeno, nitrógeno o aire comprimido) se expulsa a alta velocidad a través de una boquilla coaxial. Esto tiene dos propósitos: en primer lugar, elimina el material fundido o vaporizado del corte, evitando que la escoria se vuelva a condensar en el corte; en segundo lugar, proporciona energía química adicional en un ambiente de gas oxidante, aumentando la velocidad de corte.
La calidad y eficiencia del corte dependen de la combinación coordinada de la potencia del láser, la calidad del haz, la posición del punto focal, la velocidad de corte y el tipo y presión del gas auxiliar. La potencia determina la entrada total de energía por unidad de tiempo, mientras que la velocidad afecta la duración de la interacción energética con el material; ambos controlan conjuntamente la entrada de calor a la ranura. La posición del punto focal influye en el tamaño del punto y la distribución de la densidad de energía, determinando así la penetración del corte y la morfología de la sección transversal-. El impulso del gas auxiliar elimina la escoria y forma una atmósfera protectora, evitando la oxidación, la decoloración o la contaminación del corte.
Todo el procesamiento está controlado con precisión por un sistema CNC, que controla con precisión la trayectoria del cabezal láser y los parámetros del proceso, logrando un seguimiento de alta-precisión de contornos complejos bi- o tridimensionales-dimensionales. Los equipos de corte por láser modernos también pueden incorporar sensores para monitorear el cambio del punto focal, las fluctuaciones de energía y los cambios de presión del gas en tiempo real, utilizando un control de bucle cerrado-para una corrección oportuna y garantizar la coherencia en el procesamiento por lotes.
En resumen, el principio de funcionamiento del corte por láser se basa en un rayo láser de alta-energía-como fuerza impulsora central. A través del acoplamiento de múltiples campos de luz, calor y fuerza, logra una eliminación rápida y localizada del material y completa un modelado de alta-precisión bajo control inteligente. Este principio dota al corte por láser de una amplia adaptabilidad del material y una excelente flexibilidad de procesamiento, lo que lo hace insustituible en la fabricación de alta-fabricación, instrumentos de precisión y producción personalizada a gran-escala.
