LÁSER

LASER, por sus siglas en inglés (light amplification by stimulated emission of radiation), significa literalmente amplificación de luz por emisión estimulada de radiación.

Existen varios tipos de láser, pero los más utilizados son dos: láser CO2, y láser Nd-YAG. El tipo de gas que se utilice depende de la aplicación para la cual se vaya a utilizar.

LÁSER CO2 (gama alta): Este tipo de láser con dióxido de carbono es actualmente el más utilizado, tienen una potencia pico más baja, oscilando la media entre los 1500W y los 6000W para, por ejemplo, el corte de metales con espesores menores a los 30 milímetros y con una velocidad elevada de corte.

LÁSER CO2 (gama baja): Va desde 20W hasta 200W, se emplea para el corte y grabado de materiales delgados no metálicos, como plásticos, madera o vidrio.

LÁSER ND-YAG: El láser Nd-YAG (en inglés neodymium-doped yttrium aluminium garnet, neodimio-itrio-aluminio-granate), llamado también láser sólido, tiene una longitud de onda de 1.06 milímetros, lo cual condiciona el uso del procedimiento al corte de materiales con grandes espesores; tiene una potencia pico más alta que el de CO2 y emite impulsos rápidos para abrir agujeros a través de los materiales. 

PARTES DEL LÁSER CO2

TUBO

Es un tubo hermético, de descarga cerrada, generalmente de cristal capaz de soportar estrés termal.  Contiene una mezcla de gases, de la cual la mayor parte es CO2, y en menor porcentaje, Nitrógeno, Hidrógeno o Helio.

 
Se montan a cada lado del tubo, dos espejos, uno de ellos es opaco y el otro (llamado semi-espejo) es parcialmente translúcido y está recubierto de seleniuro de zinc (ZnSe). La luz rebota entre los dos espejos y se amplifica, cuando alcanza cierta intensidad, una parte de ésta sale por el semi-espejo en forma de haz, y la otra parte sigue rebotando hasta adquirir la intensidad suficiente para salir.

 

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO (CHILLER)

El sistema de enfriamiento es el dispositivo más importante en manejo de temperatura de un láser, se utiliza principalmente para proteger el tubo, sacando el exceso de calor que se genera, asegurando un desempeño de alta calidad y larga duración para los sistemas láser.

Los láseres requieren controles de temperatura confiables y precisos para una calidad óptima del rayo. Aunque existe en el mercado una gran cantidad de fluidos de transferencia térmica utilizados como refrigerantes para todo tipo de aplicaciones láser, el agua es por mucho, el refrigerante más comúnmente utilizado; y si el sistema está correctamente diseñado, un sistema recirculante (water chiller) de agua es un medio muy confiable, eficiente y efectivo para enfriar sistemas de alta potencia.

GENERADOR DE ALTO VOLTAJE (FUENTE DE ALIMENTACIÓN)

En un láser, cuando la energía pasa a través de la mezcla de gases, las partículas de nitrógeno se excitan, adquiriendo más energía. Se utiliza nitrógeno porque puede mantener su estado excitado durante largo tiempo sin descargar energía en forma de fotones. El dióxido de carbono se excita por las vibraciones excitadas del nitrógeno. Al liberar energía en forma de protones (al entrar en contacto con un gas como el helio, que se encuentra a temperaturas muy frías), el nitrógeno pierde su estado de excitación y el láser produce un haz de luz, que sale después de alcanzar cierta intensidad tras ser amplificada al viajar a través del tubo de gas.

ESPEJOS

La luz dirigida hacia un espejo nunca es reflectada en su totalidad, siempre pasa a través una fracción que se absorbe por el fondo reflectante. Los espejos que se utilizan para el láser se diseñan especialmente para absorber la menor luz posible.

Se utilizan espejos al 100%, de alta calidad, para dirigir el haz de luz que sale del tubo, por medio del semi-espejo dentro de éste, hacia la lente contenida en el cabezal, para poder así realizar el corte o grabado láser.

LENTES

Después de pasar por los espejos, el haz de luz se hace pasar a través de una lente focal, la cual lo concentra, disminuye el diámetro y lo enfoca en un punto muy pequeño, y es esto lo que permite conseguir cortes o grabados de gran precisión.

Dependiendo de la longitud de onda y de la potencia se pueden utilizar lentes de varios tipos, como convexa cóncava o plano-convexa.

Existen varias medidas para las lentes, dependiendo del tipo de trabajo que se vaya a realizar, para optimizar sus resultados:

Lente de 1.5” distancia focal: Da como resultado un haz de entre 0.0762 y 0.1651 milímetros. Suele usarse para altas resoluciones de grabado. El máximo espesor de material que corta es de 1.8 milímetros.

Lente de 2” distancia focal: Da un haz de entre 0.1 y 0.18 milímetros. Es la lente más comúnmente utilizada y se utiliza tanto para cortar como para grabar.

Lente de 4” distancia focal: Esta lente se recomienda para el corte de materiales más gruesos o para grabados sobre superficies curvas, produce un corte más enfocado a mayor distancia vertical.

* GASES DE ASISTENCIA

Los gases de asistencia se utilizan para incrementar la velocidad y la capacidad del corte (en cuestiones de espesor).

Generalmente, el gas de asistencia que se utiliza es el Oxígeno para la mayoría de los materiales, incluyendo varios tipos de metales. Para el corte de inoxidables, Aluminio, y Titanio (y sus aleaciones) se utiliza como gas de asistencia el Nitrógeno. Cuando se requiere hacer un corte exento de óxido, es necesario utilizar un gas inerte, por lo general siendo Nitrógeno seco el empleado.

En otro tipo de materiales la función de estos gases es el control de los vapores producidos al cortarlos.

Video de grabado y corte con Láser CO2 (gama baja) Deshard Systems