La fabricación de componentes de chapa metálica depende en gran medida de métodos de corte precisos y eficientes. Entre las técnicas más comunes se encuentran el corte por cizallamiento y el corte por láser, cada uno con características distintivas que se adaptan a las necesidades específicas de fabricación.
La principal diferencia entre ambos es simple. El corte por cizallamiento prioriza la velocidad y el bajo costo para cortes simples de gran volumen, mientras que el corte por láser, como método sin cizallamiento, enfoca el haz para vaporizar el material, lo que permite diseños intrincados y alta precisión en diversos materiales.
Además de eso, existen varias diferencias entre ambas técnicas. Por eso, las descubriremos y exploraremos a continuación. Si tienes dudas sobre qué técnica elegir, comencemos.
Comparación entre corte por cizallamiento y corte por láser
El corte por cizallamiento y el corte por láser difieren considerablemente en varios aspectos. A continuación, analizamos algunos de los factores que diferencian a cada método de corte.
Proceso
- Cizallamiento
Este es un proceso mecánico. Implica la aplicación de una fuerza de corte considerable al material, lo que provoca su fractura a lo largo de una línea predeterminada. El proceso se basa en la interacción física de cuchillas opuestas, lo que crea una tensión de corte concentrada que supera la resistencia al corte del material.
- Corte por láser
Este es un proceso térmico. Utiliza un rayo láser altamente enfocado para fundir, vaporizar o quemar el material. La intensidad y el enfoque del rayo láser permiten un control preciso del proceso de corte. Los sistemas CNC suelen guiar el rayo láser, lo que permite cortes complejos e intrincados.
Material
- Cizallamiento
Ideal principalmente para chapa y placas. El espesor y la dureza del material son factores limitantes. Los materiales más gruesos y duros requieren mayor fuerza. Algunos materiales pueden deformarse o agrietarse durante el corte, especialmente si son frágiles.
- Corte por láser
Altamente versátil y capaz de cortar una amplia gama de materiales, incluyendo metales, plásticos, madera, compuestos y cerámica. Admite espesores variables, aunque los materiales más gruesos requieren láseres más potentes. Ofrece mayor flexibilidad en la selección de materiales en comparación con el corte por cizallamiento.
Velocidad
- Cizallamiento
Muy rápido para cortes rectos, especialmente en producciones de gran volumen. El tiempo de ciclo de la máquina y las propiedades del material limitan la velocidad.
- Corte por láser
La velocidad varía según el material, el grosor y la complejidad del corte. Es más rápida para materiales delgados y cortes sencillos, pero más lenta para materiales gruesos y diseños intrincados. Generalmente, es más lenta que la cizalla para cortes rectos básicos.
Zona Afectada por el Calor (HAZ)
- Cizallamiento
Al ser un proceso mecánico, no produce ZAT, lo que supone una ventaja significativa cuando es necesario conservar las propiedades del material.
- Corte por láser
Produce una ZAT, que es el área que rodea el corte afectada por el calor del láser. La ZAT puede alterar las propiedades del material, como la dureza y la microestructura. El tamaño de la ZAT depende de la potencia del láser, la velocidad de corte y las propiedades del material.
Versatilidad
- Cizallamiento
Limitado a cortes rectos. Menos versátil para crear formas complejas o diseños intrincados.
- Corte por láser
Altamente versátil, permite crear formas complejas, diseños intrincados y detalles finos. Ofrece mayor flexibilidad de diseño en comparación con el corte.
Tabla de contraste
Si desea una vista rápida de las diferencias entre los dos métodos de corte, esta tabla puede ayudarlo mucho.
| Feature | Cizallamiento | Corte por láser |
| Proceso | Mecánica (fractura) | Térmica (fusión/vaporización) |
| Material | Chapa metálica, placas | Amplia gama (metales, plásticos, etc.) |
| Velocidad | Alto (cortes rectos) | Variable (material, complejidad) |
| Zona afectada por el calor | Ninguna | Presente |
| Versatilidad | Limitado (cortes rectos) | Alto (formas complejas) |
| Precisión | lower | Más alto |
| Costo | Más Bajo | Más alto |
Descripción general del corte por cizallamiento y láser
Dejando de lado las comparaciones básicas, analicemos cada método de corte y comprendamos un poco su funcionamiento. A continuación, se detallan ambos métodos:
Descripción general del corte
El cizallamiento es un proceso de corte mecánico tradicional que utiliza cuchillas opuestas para separar la chapa metálica. Esta técnica... cortar chapas de metal sin retirar material, lo que lo hace altamente eficiente para operaciones de corte en línea recta.
¿Cómo Funciona?
El proceso de cizallamiento consiste en colocar la lámina metálica entre una cuchilla inferior fija y una cuchilla superior móvil. A medida que la cuchilla superior desciende, aplica una fuerza que supera la resistencia al cizallamiento del material, provocando su fractura a lo largo de la línea de corte. El proceso suele progresar desde la penetración inicial hasta la finalización de la fractura.
Componentes clave del corte
- Máquina de corte: Bastidor de alta resistencia con sistema de potencia hidráulico o mecánico.
- Cuchillas superiores e inferiores: Filos de corte de acero endurecido
- Sujeciones:Mecanismos que aseguran el material durante el corte
- Topes: Guías ajustables para posicionar el material.
- cama:Superficie de apoyo para la pieza de trabajo
Descripción general del corte por láser
El corte por láser es una tecnología de corte térmica que utiliza un haz de luz enfocado para fundir, quemar o vaporizar material a lo largo de una trayectoria controlada con precisión. Permite realizar diseños intrincados y geometrías complejas sin necesidad de herramientas físicas.
¿Cómo Funciona?
Se genera un rayo láser de alta potencia que se enfoca mediante un sistema óptico sobre la superficie del material. La energía concentrada genera un calor intenso que funde, quema o vaporiza el material. Un gas auxiliar, generalmente oxígeno, nitrógeno o aire comprimido, expulsa el material fundido, creando un corte limpio. El CNC controla la trayectoria del rayo según patrones programados.
Componentes clave del corte por láser
- Resonador láser: Genera el haz láser (CO₂, fibra o Nd:YAG)
- Sistema de entrega de haz:Espejos y ópticas que dirigen y enfocan el haz.
- Sistema de control CNC:Ordenador que coordina el movimiento y la potencia del láser.
- Sistema de gas auxiliar:Proporciona gas para cortar y eliminar material fundido.
- Cabeza de corte: Contiene lente de enfoque y boquilla de gas.
- Cama de corte:Sostiene el material durante el procesamiento
Precisión y exactitud
En cuanto a la precisión y exactitud del proceso de corte de chapa metálica, tanto el corte por cizallamiento como el corte por láser tienen enfoques diferentes. Diversos factores influyen en la precisión y exactitud, como:
Tolerancias de corte
Los procesos de cizallamiento suelen ofrecer tolerancias de corte de ±0.1 mm a ±0.5 mm, una variabilidad que se ve afectada significativamente por el espesor del material, el afilado de la cuchilla y la rigidez de la máquina. En concreto, los materiales más gruesos requieren mayor fuerza, lo que conlleva una mayor deflexión y, por lo tanto, tolerancias más amplias. Las cuchillas desgastadas o mal ajustadas agravan este problema, al igual que una máquina con poca rigidez estructural, que puede generar vibraciones y desviaciones.
Por el contrario, el corte láser, que aprovecha un haz finamente enfocado y un control CNC preciso, logra tolerancias mucho más ajustadas, de ±0.025 mm a ±0.1 mm. Esta precisión se mantiene mediante un control meticuloso de la potencia del láser, la velocidad de corte y la asistencia de gas, lo que minimiza los efectos térmicos y garantiza una replicación dimensional precisa.
Tamaño mínimo de función
El corte se limita inherentemente a cortes rectos, lo que imposibilita el corte de características internas debido a la geometría fija de la hoja y a las fuerzas mecánicas involucradas. Cualquier esquina interior creada por el corte tendrá un radio determinado por la hoja.
Por el contrario, el haz altamente enfocado del corte láser permite crear formas intrincadas de tan solo 0.1 mm, e incluso menores, según el espesor del material, el diámetro del haz y los parámetros del láser. Esta capacidad se debe a la capacidad del láser para vaporizar o fundir material en un área localizada con precisión.
El diámetro del haz afecta directamente el tamaño mínimo de la característica, y los diámetros más pequeños permiten obtener detalles más finos.
Calidad de borde
El cizallamiento produce filos con una ligera deformación, incluyendo rebabas (bordes elevados o superficies rugosas) y rebabas (rollover), que es la deformación del filo superior debido a la fuerza descendente de la cuchilla. El filo inferior suele presentar una zona de fractura, donde el material se separa de forma desigual. Esto requiere un desbarbado o rectificado posterior para aplicaciones de precisión.
El corte por láser, por otro lado, produce bordes más lisos con mínima formación de rebabas y una calidad uniforme en todo el espesor del material. Aunque existe una zona afectada por el calor (ZAC), no suele requerir posprocesamiento, ya que la calidad del borde suele ser suficiente para la mayoría de las aplicaciones.
Pueden ser visibles estrías finas paralelas a la dirección del rayo láser, pero rara vez afectan la funcionalidad.
Precisión posicional
La precisión del corte depende en gran medida de la habilidad del operador y de la calibración de la máquina, lo que puede generar inconsistencias. El posicionamiento manual, las variaciones en las propiedades del material y las imprecisiones del tope trasero pueden contribuir a la generación de errores.
El corte por láser, que utiliza sistemas de control CNC avanzados con retroalimentación del codificador y control de movimiento preciso, proporciona una precisión posicional repetible de ±0.05 mm o mejor.
Este proceso automatizado minimiza el error humano, garantizando un posicionamiento uniforme y preciso del haz de corte, lo que resulta en resultados más fiables y repetibles. Los sistemas CNC modernos proporcionan información en tiempo real y pueden ajustarse a pequeñas desviaciones.
Deformación de materiales
El cizallamiento puede provocar la flexión o deformación del material, especialmente en materiales más delgados, debido a las elevadas fuerzas mecánicas aplicadas. La deformación es más pronunciada cerca de la línea de corte y puede afectar la precisión dimensional de la pieza.
El corte por láser minimiza la deformación mecánica, ya que el haz láser ejerce una fuerza mínima. Sin embargo, en materiales delgados puede producirse distorsión térmica debido al calentamiento localizado, lo cual puede mitigarse mediante un control adecuado de los parámetros del láser y la asistencia de gas. La zona afectada por el calor también puede causar cambios menores en las propiedades del material.
Acabado de la superficie
El cizallamiento deja una superficie más rugosa con marcas de cizallamiento visibles, característica del proceso de fracturación mecánica. Las irregularidades superficiales y las marcas de cizallamiento son inherentes a este proceso.
El corte por láser, en cambio, produce un acabado liso con finas estrías paralelas a la dirección del haz láser. Este acabado más liso suele eliminar la necesidad de un tratamiento superficial adicional, lo que contribuye a la eficiencia y a la reducción del tiempo de producción.
Sin embargo, puede producirse oxidación en algunos metales y crear una decoloración que puede ser necesario abordar.
Costo y Eficiencia
En cuanto a costo y eficiencia, los dos métodos de corte presentan diferencias significativas. Existen diversos factores que influyen en el costo y la eficiencia del corte y... corte por láser de chapa metálicas.
Costos de herramientas y accesorios
Las operaciones de cizallamiento requieren herramientas relativamente sencillas, compuestas principalmente por cuchillas que pueden someterse a múltiples ciclos de reafilado, lo que reduce los costos a largo plazo. Los requisitos de utillaje son generalmente sencillos y se basan en topes y prensas.
Por el contrario, el corte por láser implica mayores gastos en herramientas debido a la necesidad de ópticas de precisión, boquillas y sistemas de suministro de gas auxiliar. Si bien la fijación de geometrías complejas puede requerir diseños especializados, la flexibilidad inherente del corte por láser minimiza la proliferación de numerosas herramientas especializadas, lo que podría compensar algunos gastos iniciales en herramientas.
Utilización de materiales y residuos
Debido a la limitación inherente del corte en línea recta, los procesos de corte pueden generar un alto desperdicio de material, en particular cuando se fabrican formas complejas o se encuentran con ineficiencias de anidamiento.
Por el contrario, el corte láser ofrece un aprovechamiento superior del material, lo que permite realizar cortes intrincados con un ancho de corte mínimo. Un sofisticado software de anidamiento optimiza la colocación de las piezas, reduciendo los desperdicios y maximizando el rendimiento del material. Esta reducción del desperdicio de material se traduce en un ahorro sustancial de costos a largo plazo.
Costos laborales y automatización
El cizallamiento puede requerir mayor mano de obra para la manipulación de materiales y la operación de la máquina, especialmente en configuraciones no automatizadas. Si bien la automatización puede reducir los costos de mano de obra, las limitaciones inherentes del cizallamiento pueden restringir el alcance de su implementación.
Por el contrario, el corte láser se presta fácilmente a mayores niveles de automatización, lo que reduce los costos de mano de obra y mejora la eficiencia de la producción. El control CNC y los sistemas automatizados de manipulación de materiales minimizan la intervención manual, lo que contribuye al ahorro de costos a largo plazo y a una mayor productividad.
Complejidad de las piezas y cambios de diseño
El corte restringe la flexibilidad del diseño, limitando la fabricación a cortes simples y rectos, lo que incrementa los costos de producción de piezas complejas. Las modificaciones de diseño requieren ajustes físicos del utillaje, lo que resulta en tiempos de inactividad y mayores costos.
El corte por láser, por otro lado, ofrece una flexibilidad de diseño excepcional, lo que facilita la producción de geometrías complejas con cambios mínimos de herramientas. Las modificaciones de diseño se implementan fácilmente mediante ajustes de software, lo que reduce el tiempo de inactividad y los costos.
Mantenimiento y tiempo de inactividad
Las máquinas de corte generalmente requieren menos mantenimiento, se caracterizan por tener componentes mecánicos más simples y experimentan un tiempo de inactividad mínimo, limitado principalmente al afilado o reemplazo de la cuchilla.
Sin embargo, el corte por láser implica un mantenimiento más complejo, que abarca la limpieza de la óptica, la alineación y el mantenimiento de la fuente láser. El tiempo de inactividad potencial para el reemplazo de la fuente láser o la calibración del sistema puede ser considerable, lo que resalta la importancia del mantenimiento preventivo para minimizar las interrupciones.
Costos de posprocesamiento
Las operaciones de cizallamiento a menudo requieren desbarbado o rectificado secundario para eliminar rebabas y mejorar la calidad del borde, lo que aumenta los costos de mano de obra y el tiempo de producción.
El corte por láser, por el contrario, produce bordes más limpios con mínimas rebabas, lo que reduce o elimina la necesidad de posprocesamiento. Esta reducción en los costos de posprocesamiento contribuye a la eficiencia general y al ahorro de costos.
Conclusión
En conclusión, la elección entre el corte por cizallamiento y el corte por láser es una decisión estratégica que impacta significativamente la eficiencia de la producción y la rentabilidad. El corte por cizallamiento es una opción viable para la producción a gran escala de piezas estandarizadas. Por otro lado, el corte por láser es ideal para diseños complejos, aplicaciones de diversos materiales y prototipado rápido.
Ya sea que elija corte por cizallamiento o por láser, es importante elegir el fabricante adecuado. Zintilon es una de las mejores opciones tanto para corte por cizallamiento como por láser para la fabricación de chapa metálica. Garantizan la máxima precisión y eficiencia en sus procesos.
Genial, juntos
