Our Sites

Eligiendo el proceso de corte mecanizado adecuado para su taller

Figura 1
Al tratar de seleccionar el sistema de corte CNC mecanizado apropiado, como por ejemplo el láser que se muestra aquí, un fabricante de metales también debe considerar las oportunidades y metas futuras. El éxito puede traer más clientes, y el taller necesita estar preparado para tener capacidad adicional.

Un sistema de corte CNC abre la puerta a una mayor versatilidad en un ambiente de fabricación en metal, y ofrece ventajas competitivas para talleres tanto pequeños como grandes. Plasma, láser (CO2 y fibra) y chorro de agua son los procesos principales de corte CNC, y cada uno aporta sus fortalezas únicas a la mesa. Entonces, surge la pregunta: ¿Cual proceso es adecuado para usted?

Ésta puede ser una pregunta difícil de responder, especialmente considerando el ritmo al cual estos procesos de corte siguen evolucionando. Junto con los procesos mencionados previamente, tecnologías combinadas como las configuraciones de plasma/chorro de agua o los sistemas láser/plasma pueden dificultar aún más el proceso de decidir.

Para evaluar qué proceso es el mejor para usted, primero debe entender su aplicación y definir sus necesidades y limitaciones (vea la Figura 1). Al hacer esto, usted combina mejor la capacidad del sistema con sus necesidades, lo que le permite aprovechar al máximo los beneficios de pro-ductividad, versatilidad y calidad que ofrece el corte automatizado.

El corte CNC a grandes rasgos

El hacerse de toda la información posible sobre cada proceso es el primer paso para tomar la mejor decisión para su negocio. He aquí un panorama de las ventajas individuales de los procesos de corte CNC con plasma, láser y chorro de agua, y qué aplicaciones o consideraciones pueden hacer que un proceso sea adecuado para usted.

Plasma. Este proceso brinda una buena mezcla de calidad, productividad y costo de operación razonable para acero suave, acero inoxidable y aluminio en diversos espesores. Puede cortar cualquier material conductor, incluyendo acero suave/al carbón, acero inoxidable, aluminio, cobre y latón; puede penetrar y marcar, y puede cortar metal con sarro, oxidación, pintura o imprimación en la superficie.

Puede lograr una buena calidad de corte con una zona afectada por el calor (HAZ) angosta con plasma, el cual reduce el alabeo y la decoloración de la placa. Éste produce velocidades rápidas de corte y le permite cortar muchos espesores de material y tipos de metal. Además requiere una inversión y costos de operación y mantenimiento significativamente más bajos que algunos otros métodos.

Las ventajas fundamentales del corte con plasma han evolucionado continua-mente conforme estos sistemas se han vuelto más integrados y más fáciles de ope-rar, y más confiables—gracias a mejoras en la tecnología de antorcha (vea la Figura 2).

Chorro de agua. Esta tecnología de corte es conocida por su capacidad de brindar una calidad de corte consistentemente alta, particularmente en formas finas y agujeros (vea la Figura 3). Corta la gama más amplia de tipos de material (tanto metales como no metales) de todos los procesos. Debido a que no es un proceso térmico en sí, no hay HAZ.

La tecnología de chorro de agua ha progresado a través de mayores niveles de potencia así como avances en software que han hecho que la programación sea más rápida y que el corte en 3D de alta precisión sea posible.

Láser de CO2. Como el corte con chorro de agua, el corte con láser de CO2 produce una excelente calidad de corte para formas finas y ángulos agudos. Tiene la capacidad de producir velocidades rápidas de corte en materiales menores a 3⁄8 de pulgada. Los láseres de mayor potencia cortan una amplia gama de espesores de material con una buena tolerancia.

Figura 2
Los avances tecnológicos en corte con plasma han hecho que estos sistemas sean más pequeños y más fáciles de operar.

Los avances en la calidad del rayo, la tecnología de boquilla y el control del proceso han mejorado la calidad del borde de corte que estos sistemas láser pueden producir en una gama más amplia de potencia.

Láser de fibra. Si está buscando un proceso que pueda producir cortes finos, ángulos agudos, y que brinde ranuras de corte pequeñas con alta calidad para aplicaciones de precisión, entonces la tecnología de láser de fibra puede ser justo lo que necesita. Tiene arquitectura de estado sólido (es decir, no tiene turbinas, sopladores ni equipo direccional de rayo), que ayuda a mantener bajos los costos de mantenimiento. Las boquillas y lentes son los principales consumibles.

El láser de fibra ofrece la confiabilidad más alta de la tecnología de estado sólido, menor costo de operación, es sumamente eficiente en el uso de energía y tiene más flexibilidad que su contraparte de CO2.

La principal desventaja del láser de fibra está asociada con la longitud de onda de 1 µ y el aspecto de seguridad que requiere que el proceso esté resguardado para seguridad de los ojos. Esto trae repercusiones para los recintos de máquina y el manejo de material como por ejemplo las mesas lanzaderas.

¿Cuál funciona bien para su taller?

El proceso de corte que le ofrece el mejor valor es el que mejor satisfaga sus necesidades de corte. Para entender cuáles son sus necesidades, primero debe definir algunos requerimientos críticos.

  • ¿Qué tipo y espesor de material está cortando?
  • ¿Cuál es su nivel deseado de exactitud?
  • ¿Cuál es su preparación de borde de soldadura deseada?
  • ¿Cuál es su ritmo de producción deseado?
  • ¿Qué tipo de inversión inicial puede hacer?
  • ¿Puede afrontar el costo de operación necesario para hacer funcionar la máquina?

Costo de inversión inicial. De las tres tecnologías de proceso, una máquina de corte con plasma CNC tiene el costo de inversión inicial más bajo. Dependiendo del tipo, tamaño y características, una máquina de corte con plasma puede ir de $10,000 a $300,000, aunque la mayoría de los sistemas industriales van de $50,000 a $100,000.

Las máquinas de chorro de agua CNC, que requieren bombas intensificadoras de alta presión caras, el corazón del sistema de chorro de agua, generalmente cuestan entre $100,000 y $400,000 dependiendo del tamaño de la máquina y de las opciones.

Las máquinas láser CNC usualmente son las más caras. Una máquina nueva de láser de CO2 típicamente empieza en el rango de los $350,000 y puede rebasar fácilmente $1 millón. La tecnología de fibra láser elimina la necesidad de espejos ópticos caros, pero sigue siendo una inversión inicial significativamente más alta que el plasma o el chorro de agua con un rango de precios de $200,000 a $600,000.

Costo de operación. No se quede en la evaluación del costo inicial de la máquina de corte. También es importante considerar los costos continuos de consumibles. Los costos de operación incluyen energía, gases, consumibles, abrasivo y mantenimiento de rutina. El láser de fibra ofrece el costo de operación más bajo de los procesos de corte, estimado en aproximadamente $4 por hora. El costo de operación del plasma es más alto a una estimación de $15 por hora; un láser de CO2 anda en alrededor de $20 por hora. El chorro de agua usualmente se considera el más caro de operar a un costo estimado de alrededor de $30 por hora.

Productividad. Al considerar el costo de operación, también tiene que ver su ritmo de producción deseado. El costo por parte está determinado por el costo por hora para operar la máquina, dividido entre el número de partes producidas por hora. El ritmo de producción se calcula comparando la velocidad de corte. Una evaluación justa de productividad toma en conside-ración el número de herramientas de corte, porque usted fácilmente puede tener una máquina con varias cabezas cortando simultáneamente.

Figura 3
Las máquinas de corte con chorro de agua tienen la capacidad de producir agujeros con una relación de diámetro a espesor de 1 a 1.

Para propósitos de comparación, exa-minaremos las velocidades de proceso usando una sola antorcha o herramienta de corte. Usando estos parámetros, el láser tiene las velocidades de corte más rápidas en materiales delgados (menores a 3⁄8 de pulgada), pero el plasma tiene la productividad más alta en una gama de tipos y espesores de material, pues puede cortar muchos materiales a velocidades de 20 a 200 pulgadas por minuto (IPM). El láser es rápido en materiales delgados, típicamente de 30 a 500 IPM, pero baja su velocidad en materiales más gruesos de más de 3⁄8 de pulgada. El chorro de agua es por mucho el proceso de corte más lento. Dependiendo del espesor y del nivel de calidad, las velocidades en placa metálica van de una fracción de pulgada por minuto hasta 100 IPM.

Calidad del corte. La calidad del corte está definida por la perpendicularidad del borde acabado, el acabado superficial del corte, la cantidad de redondez del borde superior, así como por cuánta escoria se adhiere a la parte inferior del corte.

El chorro de agua produce un corte de alta calidad, brindando un corte muy cuadrado sin redondez del borde superior, sin escoria y sin salpicadura por perforación. El láser le sigue de cerca en el segundo lugar, pues brinda un corte muy cuadrado. El acabado superficial producido por el corte láser es bueno, pero en acero suave más grueso o en acero inoxidable puede ser un poco más tosco y dejar alguna escoria. Comparando estos dos procesos, el corte con plasma produce una calidad de corte menor. Debido a que es un proceso térmico (a diferencia del chorro de agua), el plasma produce cierto ángulo de bisel de borde, redondez del borde superior y escoria. Además genera mucho más salpicadura por perforación que el láser, como resultado de la cantidad mayor de material que necesita ser removida por la ranura más grande.

Precisión de la parte cortada. La precisión de la parte cortada es una medida del tamaño real de la parte resultante comparado con el tamaño programado de la parte. Además incluye la consideración del ancho de la ranura, que determina qué tan pequeño puede cortarse un contorno interior. La distorsión por calor también es un factor, pues puede dar al traste con el tamaño de la parte acabada, así como hacer que la parte se pandee.

El chorro de agua brinda la mejor precisión, usualmente alrededor de ±0.005 pulgadas con un ancho de ranura de alrededor de 0.035 pulgadas. Debido a que no es un proceso térmico, el chorro de agua no causa distorsión por calor. El láser lo sigue de cerca con una tolerancia de parte típica de ±0.005 pulgadas y un ancho de ranura promedio de alrededor de 0.025 pulgadas. Sin embargo, el láser puede causar cierta distorsión por calor, especialmente en placa más gruesa. El plasma está en el último lugar, con una tolerancia típica de tamaño de parte de alrededor de ±0.020 pulgadas y un ancho de ranura típico de aproximadamente 0.150 pulgadas. El plasma también produce cierta distorsión por calor, la cual puede reducirse cortando bajo el agua.

Flexibilidad del proceso. Aun cuando ésta no puede cuantificarse tan fácilmente como el costo o el ritmo de producción, es importante considerar la flexibilidad del proceso para la gama de materiales que desee cortar.

El corte con chorro de agua es por mucho el más flexible de los tres procesos, porque puede cortar casi cualquier material. El láser de CO2 está limitado a materiales metálicos, algunos plásticos y fibra de vidrio, y algunos tejidos. Los láseres de fibra no pueden cortar acrílico ni policarbonato debido a las propiedades de absorción del rayo, pero pueden cortar materiales reflectantes por esta misma razón (algo con lo que batallan los láseres de CO,2). El plasma es el más limitado en cuando a la gama efectiva de materiales que puede cortar. El plasma sólo puede cortar materiales conductores, y es realmente práctico sólo para acero suave, acero inoxidable y aluminio.

About the Author

Douglas Shuda

Director of Marketing - Global Cutting Technologies

411 S. Ebenezer Road

Florence, SC 29501

843-669-4411