El láser de CO2 impone su corte

Corte, soldadura, grabado o marcado de materiales en la industria del automóvil, rotulación, fabricación de moldes… Desde hace tres décadas, el láser forma parte de la tecnología de muchas plantas industriales. Entre las variedades existentes, el de CO2 se está imponiendo por su mayor potencia y diversidad de usos.

El láser empezó a aplicarse en la industria hace más de 30 años. Desde entonces, la tecnología (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, que conforma el acrónimo de LASER) ha experimentado un increíble desarrollo y una gran amplitud de utilidades en los procesos industriales. Sus principales aplicaciones son el corte, la soldadura, la perforación, el marcado, el grabado y el tratamiento superficial de los más diversos materiales: metales, aleaciones, plásticos, vidrio, papel, madera, cuero, etc.

Existen distintos tipos de láser dependiendo del medio activo que los genera. Para usos industriales, los más empleados por su potencia y rendimiento, son el de CO2, cuyo medio activo es el gaseoso, y el Nd-YAG, de estado sólido. Ambos son muy populares en las plantas de fabricación, pero el de dióxido de carbono (CO2) está más extendido por su mayor potencia y menor coste. La ventaja del Nd-YAG es que puede ser transmitido por fibra óptica, lo que permite su uso en lugares de difícil acceso.

Revolución del CO2

En los 20 años de presencia del láser de dióxido de carbono en la industria, éste se ha convertido en una herramienta esencial para gran variedad de procesos. Actualmente, está disponible en diversos diseños y tamaños y con diferentes potencias, hasta un máximo de 20 kW. No está nada mal teniendo en cuenta que los primeros láseres utilizados en la industria de la automoción, a finales de los años sesenta, sólo alcanzaban los 50 W de potencia. Actualmente, los de CO2 se pueden diferenciar en dos tipos, según operen de forma continua: CW (Continuous Wave), que trabajan con potencias del orden de los kilovatios, y los operados en forma pulsada, que llegan a alcanzar los teravatios (trillones de vatios).

El medio activo del láser de CO2 es una mezcla de dióxido de carbono, nitrógeno y helio. El CO2 es el gas que produce la luz infrarroja invisible del láser, mientras que las moléculas de nitrógeno son las encargadas de excitar el rayo de luz. El helio juega un doble papel: contribuye al movimiento del calor del gas y ayuda a que las moléculas de CO2 regresen a su estado inicial. La máquina en sí está compuesta por el láser, la óptica que focaliza la radiación sobre el material, el sistema para presentar y manipular la pieza a tratar y los servicios conexos.

Corte de metales

El principal uso del láser de dióxido de carbono es el corte de metales de distintos grosores y tamaños. Aunque el mayor potencial de esta tecnología se obtiene de su utilización para la soldadura, ya que la potencia del rayo es capaz de perforar de forma más profunda y a mayor velocidad en los materiales. Estas características hacen que el láser de CO2 sea una tecnología aplicada, sobre todo, en la industria del sector del automóvil, que también lo emplea para el marcado y tratamiento térmico de las superficies de aceros inoxidables o al carbono, y aleaciones de aluminio. Otros usos son el grabado y marcado en el sector de la rotulación, publicidad, trofeos, joyería, etc.

Las principales ventajas que presenta el láser para el procesado de materiales frente a los métodos convencionales son muy numerosas: mayor flexibilidad en cuanto a dimensiones geométricas y tipo de material; menor efecto térmico sobre la pieza, debido a la abundante concentración de energía sobre el punto de trabajo; elevada calidad del procesado; velocidad alta de producción, ya que el tiempo se reduce por la disponibilidad inmediata del haz láser; y fácil integración en sistemas robóticos.

Marcado de materiales

La técnica utilizada normalmente para realizar el marcado mediante láser es por desplazamiento del haz. Se orienta el rayo sobre la superficie a marcar mediante una combinación de espejos galvanométricos, de manera que éste siga el recorrido que se va a señalar. El marcado puede ser de diferentes tipos: el grabado consiste en la ablación del material que se funde bajo los efectos del láser. Su profundidad suele oscilar entre los 10 y los 50 um. El templado se produce cuando el material cambia de color debido al calor provocando un surco en la pieza apenas apreciable, en torno a los 5 um. También se puede efectuar marcado sobre plásticos y otras superficies para causar el efecto día y noche, por ejemplo, en las botoneras frontales del interior de los coches, radiocasetes, etc. Otras utilidades del marcado en la industria del automóvil son: material eléctrico (relés, contactores, interruptores, pulsadores); electrónica (condensadores, semiconductores); medicina (implantes quirúrgicos, material de laboratorio o quirófano); joyería (matizado en oro y plata, grabado)…