Autor Tema: Cortar madera en láser 60W?  (Leído 7984 veces)

Desconectado eduruiz81

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Cortar madera en láser 60W?
« en: 08 Abril 2016, 10:10 »
Buenos días foreros,

Tengo la duda de si realmente se puede cortar algún tipo de madera con una máquina de corte láser CO2 "made in China" de 60W sin chamuscar excesivamente los cantos y de un espesor sobre los 10/12mm.
He hecho alguna prueba con maderas de baja densidad, como madera de balsa o contrachapado. En espesores pequeños de 4/5/6mm y el corte es aceptable pero más espesor hay que dar muchísimas pasadas para cortar y lógicamente se requeman muchísimo los cantos. (Según especificaciones de la máquina puede cortar hasta 15 mm)

Bueno a ver si alguien me puede orientar
Saludos

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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #1 en: 08 Abril 2016, 12:14 »
La potencia nominal de un laser solo es una cosa.
Con 40W puedo cortar acero inox de 0.2mm sin problemas, y madera contrachapada hasta 8mm sin problemas.

Pero, que hace la diferencia en estas máquinas?

Al primero, es el sistema óptica. Los espejos tienen perdidas, depende de modelo y se calientan. La calidad del beam y su diámetro también está importante. Tiene el láser un beam expander? Que tipo de lentes para el foco? Tiene aire a presión? Puede usar gas de corte?

Muchos cosas - al final cuenta la densidad de energía en el foco, este depende de calidad del sistema óptica. Y la forma del foco. Si usas lentes del doble foco puedes cortar cosas mas gruesas.

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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #2 en: 09 Abril 2016, 09:48 »
Gracias por tu respuesta TecnoWorld, entiendo que estoy más limitado de lo que pensaba ya que dudo que estas máquinas estén tan capacitadas

Saludos  .bien

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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #3 en: 09 Abril 2016, 11:20 »
No has dicge, que máquina tienes. Hay también en china calidad. No lo se, que modelo tienes.

Solo te dicho: la potencia de un Láser no dice nada. Con 100W puedes cortar 1mm acero sin problemas, pero al otro lado con un beam mal de calidad y focos no puedes cortar ni un trozo de balsa.

Si compras muy económico tienes que pedir adicional un juego de espejos y una óptica con cambiador de lentes.

Mejor si compras también un expander del beam.

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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #4 en: 10 Abril 2016, 09:37 »
¿Cuales recomiendas? pues por lo que veo cambiando la parte optica a una maquina basisca de frabricacion china, puede que aumente sus posibilidades de corte ¿no?

Un saludo

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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #5 en: 11 Abril 2016, 14:25 »
Tenia entendido que con 100w no es posible cortar metales...¿Alguien lo ha conseguido?
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #6 en: 11 Abril 2016, 16:48 »
Vale, tengo que explicar un poco mejor para la gente que tienen un láser.

La potencia de un láser no es tan importante.

Tenemos un láser de 100W que tiene una óptica que permite un focos de 0.2mm. Así tenemos en el focos una densidad de energía de 3180W/mm.
En contrario tenemos un láser de 40W, que permite un focos de 0.1mm. En este tenemos en el focos 5100W/mm. Mucho más que es de 100W.
Y solo la densidad de energía en el punto de focos es importante para cortar.

Además, en ejemplo para cortar metales, el láser no corta el metal, el hace que el metal se quema, y con el gas de corte, que es 100% oxigeno, tienes un plasma que aumenta la energía de corte y al final corte el acero. Sin este gas de corte a presión no puedes cortar tan profundo.

Un sistema óptica de un láser tampoco esta tan fácil  - pq no puedo hacer un focos de 0,01mm y me permite de cortar todo?
Para que todo entienden, yo NO uso las palabras correctas y voy a explicar fácilmente.



Calculamos un láser común de 100W chinos.
Que datos tenemos?

longitud de onda= 10,4µm
potencia nominal: 100W
Beam-Quality: M²>=1.25 (depende de la marca)
Beam-diámetro en la salida: 1.9mm

Ya tenemos al mínimo 3 espejos. Este son normalmente en los láser baratos de cristal con una superficie reflexivo muy fino.
Este espejos reflejan solo entre 89 y 93%. Así, despues de los espejos quedan aprox. 70W. Este podemos notar, si despues de uso del láser tocamos un espejo y notamos que esta bastante caliente.

Potencia entrada al lente: 70-80W
longitud focal de la lente: 70mm (puede variar depende del modelo, hay entre 50 hasta 150mm)
Eficiencia lente: depende de modelo 95%
Potencia salida del lente: 66,5-76W

Calculamos ya el diámetro del focos:
Spot Dia = (1.27*f*L*M²)/Beam Dia = 0.60mm

La densidad en el focos: en el óptima 268W/mm²

Ya vemos, que influye el diámetro del focos.
=> que más grande el Beam del láser que más pequeño el focos
=> que más corto la longitud focal que más pequeño el focos
=> que más pequeña el longitud de onda que más pequeño el focos
=> que mejor la calidad del Beam que más pequeño el focos

Los dos últimos no podemos cambiar, pero los otros dos si.

Calculamos mi láser de 40W.
longitud de onda= 10,4µm
potencia nominal: 40W
Beam-Quality: M²>=1.25 (depende de la marca)
Beam-diámetro en la salida: 2.3mm

espejos molibdeno, 25,4mm: 98,5%
Beam-Expander 5x, eficiencia: 98.2%
lente, 25.4mm, F=54mm, eficiencia 98.8%
potencia nóminal despues del óptica: 37W (solo 3 W perdidas)
Beam-Diámetro despues del expandir: 11.5mm

Spot Dia = (1.27*f*L*M²)/Beam Dia = 0.0775mm

La densidad en el focos: en el óptima 8479W/mm²

Y ya? El láser de 40W tiene 31,5 veces más potencia en el punto focal que el láser de 100W.

Pero como puede ser?
Directamente despues de la salida de la raya del láser esta una óptica que se llama Beam-Expander. En este entra la raya y sale 5x más gorda. Así tenemos 11.5mm.
Con este diámetro más gordo la densidad de energía en los espejos es menos, suciedad y defectos en la superficie noo molestan tanto. Además los espejos de molibdeno son masizo de este material y tienen una eficaz más alto. En suma tenemos mucho menos perdidas, solo 3W.
Pero solo este no aumenta tanto la potencia. Tenemos un lente con longitud focal más corta, 54mm y además un diámetro mucho más gordo en la entrada del lente.
Así sale un pinto focal mucho más pequeño.

Pero cuidad: Una cosa no hemos visto hasta ya: la longitud focal, el talle.
Para que es importante?
La raya del láser solo en el pinto focal es tan potente y pequeña. Cerca a la lente esta más gorda, y más lejo del punto focal también.
Así tenemos una zona al alrededor del punto focal con bastante densidad de energía - y solo en este zona podemos cortar el material.
La mitad de energía tenemos todavía en un diámetro 1.4x gordo.

Longitud de la talle (DOF)
La longitud DOF es la distancia entre los dos puntos que tienen él diámetro 1.4x más grueso que el punto focal.
El ejemplo del láser de 100W:
DOF= 2.5*L*(f/Beam-Dia)² = 35mm

Así tenemos un rango de 35, sobre la energía esta casi igual y el corte esta limpio. De materiales blandas, como espumas etc. podríamos cortar hasta una altura de 30mm sin problemas.

El ejemplo del láser de 40W:
DOF= 2.5*L*(f/Beam-Dia)² = 0,57mm

Ahí ocurre otra cosa: La talla solo esta casi 0,6mm. No podemos cortar cosas más gordas si necesitamos la entera potencia. Pero para metalles finos, en ejemplo de acero de 0,5mm va bien.
Si no necesitamos la potencia y no molesta la calidad de corte, podemos cortar también materiales más gruesos.

Pero mejor que si tenemos una óptica con cambiador de lentes. Así depende de necesitad podemos elegir la lente correcta, como en la fresadora la fresa.

Un ejemplo todavía tengo:
Tengo un láser ND-YAG de fibra de 60W de potencia.
Probamos que pasa con este láser:
Potencia: 60W
longitud de onda: 1064nm
diámetro de beam: 5mm
calidad M²: <1.05
Lente: f=54mm

Si calculamos este, tengo un diámetro en el focos de 0,016mm, un DOF de 0,31mm y und densidad de energía de 290512W/mm², sí, son 290kW/mm².
Así vemos muy bien comó se cambian los parametros :-)

Espero que así pueden entender un poco mejor de la técnica del láser.
Saludos,
Ingolf

PD: Aquí he encontrado un calculador bueno, muy fácil.
« última modificación: 11 Abril 2016, 18:23 por TecnoWorld »
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #7 en: 11 Abril 2016, 19:53 »
La teoría esta bien y es correcta, pero mucho me temo  que es muy difícil comprar material que se pueda adaptar y conseguir mejores valores, las maquinas chinas llevan sus propias piezas y aunque existen repuestos de todo no creo que sea sencillo sus mejoras, hace unos meses dedique tiempo a este tema y no conseguí encontrar los elementos adecuados para mejorar estos parámetros, incluso hablando con el ingeniero que diseño mi maquina, me recomendar no hacer ningún tipo de modificación...
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #8 en: 11 Abril 2016, 20:59 »
Nunca he dicho que es fácil de mejorar.
A mi láser he cambiado todo, hasta cambiar la caja. Pq para instalar el expander tienes que mover el tubo 100mm para atrás y los espejos he montado en soportes de aluminio, casi queda de original nada mas que unas chapas....y todo el material vale tres veces mas q el láser origina
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #9 en: 11 Abril 2016, 21:36 »
Muy interesante.
Gracias
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #10 en: 12 Abril 2016, 00:29 »
No tengo laser pero gracias por las explicaciones  .ereselmejor .ereselmejor
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #11 en: 12 Abril 2016, 07:22 »
Muchas gracias por la explicacion, podrias poner fotos de la modificacion.

Un saludo

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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #12 en: 03 Febrero 2019, 17:33 »
¿podrias decirnos en donde se instala el beam expander?  Es justo entre el tubo laser y el primer espejo??

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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #13 en: 03 Febrero 2019, 18:04 »
Si.
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #14 en: 03 Febrero 2019, 20:40 »
Gracias Ingolf por tan detallada explicación. Da gusto este foro.
Saludos.
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Re:Cortar madera en láser 60W?
« Respuesta #14 en: 03 Febrero 2019, 20:40 »

 

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