Aunque tanto el plasma como el láser implican calor para cortar (o dar forma) al metal, la decisión sobre corte por láser vs corte por plasma En los proyectos de fabricación, la selección de un método de corte térmico es una tarea analítica. Estos métodos de corte térmico tienen distintas capacidades y preferencias de mecanizado. La elección correcta depende de qué método pueda satisfacer sus requisitos de corte, incluida la compatibilidad del material, la precisión deseada, la velocidad y las limitaciones presupuestarias.
Este artículo presentará una descripción general comparativa de los métodos de corte por plasma y láser, incluidas sus ventajas, desventajas y una comparación directa para facilitar su toma de decisiones.
¿Qué es el corte por láser?
El corte por láser es un proceso de corte sin contacto que corta láminas de diversos materiales. Un rayo láser concentrado funde y vaporiza con precisión el material para realizar cortes de contorno complejos. La historia de las máquinas de corte por láser se remonta a 1964 cuando una empresa industrial lo utilizó por primera vez para perforar el utillaje de matriz.
Con el tiempo, las máquinas de corte por láser han evolucionado continuamente y hoy en día contamos con cortadoras láser CNC avanzadas. La integración del CNC permite mover el cabezal láser con precisión a través de códigos G y M, con tolerancias de hasta ±0.003 mm.
¿Cómo funciona el corte por láser?
Un sistema láser complicado con múltiples componentes ejecuta el proceso de corte por láser, que implica todo, desde la creación del láser hasta el control del rayo en una trayectoria de corte predefinida.
El proceso comienza con la generación del láser, donde una fuente eléctrica (chispa) acelera los átomos en un medio láser como el CO₂ y la fibra óptica. Este fenómeno genera un haz altamente concentrado que se amplifica y se dirige hacia la zona de corte mediante espejos. Luego, la serie de lentes de enfoque converge la luz hacia un punto intenso, aumentando la densidad de energía a medida que pasa por la boquilla.
Además, una antorcha de corte láser o un cabezal de enfoque permiten el movimiento del cabezal de la boquilla, controlado por programas CNC, en una trayectoria predeterminada. El láser enfocado provoca el calentamiento localizado y funde el material, mientras que una corriente de gas expulsa el material erosionado.
Tipos de cortadoras láser
En la industria manufacturera, se utilizan principalmente tres tipos de cortadores basados en láser, cada uno definido por el medio utilizado para producir el haz láser: CO₂, fibra óptica y cristal Nd:YAG. Estos medios láser tienen longitudes de onda distintas de 10.6 µm, 1.06 µm y 1.06 µm respectivamente. La variación de la longitud de onda influye en la interacción del láser con diversos materiales. Por ejemplo, algunos materiales absorben ciertas longitudes de onda mejor que otros.
- Cortadora láser de CO₂:Utiliza una mezcla de gases CO₂ para producir el haz de láser concentrado, especialmente utilizado para láminas no metálicas como termoplásticos y madera.
- Cortadora láser de fibra: Un cable de fibra óptica amplifica la luz y produce el láser. Corta mejor con láminas metálicas.
- Nd:YAG: Los cristales de granate de itrio y aluminio dopado con neodimio se utilizan como medio láser para este tipo de láseres.
¿Qué es el corte por plasma?
Corte de plasma Es el proceso de división de láminas metálicas con una corriente caliente de gases ionizados. Una chispa eléctrica proporciona un calor intenso a los gases comprimidos (aire, hidrógeno o argón) que excita los átomos para que se muevan. Luego, la colisión continua de moléculas provoca su separación de los gases, llamado plasma, que está a más de 20000 °C.
En la configuración industrial, una máquina de corte por plasma CNC guía el flujo de plasma para realizar cortes intrincados, que calientan, derriten y erosionan el material con precisión. Puede cortar metales de hasta 1.5 pulgadas de espesor, más en el contexto del cortador de plasma frente al cortador láser.
¿Cómo funciona el corte por plasma?
Las antorchas de plasma son el dispositivo clave para este proceso. Constan de varios componentes, entre ellos un electrodo, un suministro de gas, una boquilla y un gas de protección. El electrodo genera un arco eléctrico en un gas comprimido (aire o gases inertes) y luego la boquilla dirige el chorro de plasma formado hacia la pieza de trabajo.
A medida que el chorro de plasma interactúa con la superficie de trabajo, provoca un calentamiento localizado y funde el material. Mientras tanto, el chorro de alta velocidad también barre el material fundido del corte.
Tipos de cortadores de plasma
Los sistemas de corte por plasma pueden tener distintos tipos de cortadores para trabajar sobre la mesa. Los cortadores de plasma de aire, oxígeno, HD y CNC son algunos ejemplos comunes.
- Cortadora de plasma de aire: Utiliza aire como medio láser, ideal para piezas de tamaño pequeño o producciones de bajo volumen.
- Cortador de plasma de oxígeno: El plasma procedente de la ionización de las moléculas de oxígeno proporciona mucha más precisión y capacidades de corte complejas que el aire.
- Cortadora de plasma CNC: El control CNC de la trayectoria de impacto permite cortes precisos y uniformes. La mayoría de las industrias utilizan este tipo de cortadora de plasma automática para obtener resultados de alta calidad.
Diferencias clave entre el corte por láser y el corte por plasma
Los aspectos clave para discutir las diferencias entre el corte por láser y el corte por plasma son la fuente de energía, la compatibilidad del material, la velocidad, el grosor y los gastos.
Precisión y exactitud de corte
La precisión es una de las principales diferencias entre el corte por láser y el corte por plasma. El láser es más concentrado que el chorro de plasma, lo que permite un posicionamiento preciso en áreas estrechas. Puede cortar contornos uniformes con tolerancias ajustadas, bordes limpios y sin rebabas. Por otro lado, el plasma es menos preciso y también produce más cortes. Puede lograr tolerancias de hasta ±0.030 mm con el corte por láser, mientras que es de ±0.1 mm con los cortes por plasma.
Rapidez y eficiencia
La comparación de la velocidad de corte entre el plasma y el láser depende del grosor. El láser es casi dos veces más rápido que el plasma para láminas más delgadas (<1.25 mm), mientras que el plasma es excelente para cortar láminas más gruesas. Posteriormente, la velocidad también varía según la potencia de la fuente y el tipo de material que se esté cortando. Por ejemplo, un láser de 200 W puede cortar acero dulce de 3 mm de grosor con una velocidad de hasta 10 m/min.
Además, las máquinas láser son energéticamente eficientes y consumen menos energía que las que crean plasma.
Materiales
Los sistemas de corte por láser son compatibles con diversos tipos de materiales, entre ellos acero, aluminio, cobre, acrílico, termoestables, cauchos y madera. En cambio, el plasma funciona únicamente con metales conductores. El arco de plasma necesita un circuito por el que fluir, que se completa cuando el material conductor actúa como “tierra” en el circuito eléctrico.
Aunque el láser ofrece una amplia variedad de materiales, algunos de ellos conllevan riesgos operativos y ambientales. Por ejemplo, el PVC produce humos tóxicos. Además, el tipo de láser que se utilice también afecta a la compatibilidad del material.
Acabado de la superficie
Las superficies de metal cortadas con láser son lisas y sin rebabas, incluso en los cortes estrechos y los diseños intrincados. Los bordes también son afilados y limpios, por lo que no se requieren requisitos de posprocesamiento para el corte o estos son mínimos. Por otro lado, el plasma deja escoria y bordes más ásperos con rebabas, que requieren pulido, granallado y otras acciones de posprocesamiento.
Además, el tipo de material, el espesor y el tipo de láser influyen en el valor exacto de rugosidad (Ra), que suele estar entre 0.8 y 6 µm. En algunos casos, el plasma puede producir cortes con un mejor acabado superficial que el láser de fibra.
Costos y gastos operativos
Los cortadores de plasma CNC son rentables para su instalación y cuestan entre 10,000 y 100,000 dólares. En cambio, la compleja instalación y el equipo avanzado de los láseres los hacen caros, entre 50,000 y 500,000 dólares. Por consiguiente, los costes operativos también son ligeramente superiores para los sistemas láser que para los de plasma.
“El costo total del corte por láser o plasma para su proyecto depende de la complejidad del diseño, la precisión deseada y la competitividad del mercado. En China, es de $15 a $20 por hora, significativamente más bajo que en EE. UU. y Europa”.
Espesor de corte
Si comparamos las capacidades de espesor del corte por láser con las del corte por plasma, el chorro de plasma es muy eficaz para materiales más gruesos, de hasta 50 mm. Por otro lado, el láser está limitado a 25 mm. Además, el espesor también depende del material que se esté cortando.
Aplicaciones
El corte por plasma es popular en industrias pesadas como la construcción naval y la construcción por su velocidad y espesor. Por ejemplo, vigas estructurales, piezas de barcos, maquinaria agrícola, componentes de petróleo y gas, etc.
El corte por láser tiene un uso extensivo en campos que exigen precisión, como la electrónica, la industria aeroespacial, la automoción y la joyería. Por ejemplo, microcomponentes en chips, paneles de carrocería de automóviles, fuselajes de aviones, etc.
Pros y contras del corte por láser
Las siguientes son las principales ventajas y desventajas del corte por láser:
Ventajas del corte por láser
- Automatización y Precisión: El láser CNC crea diseños intrincados con detalles mínimos, manteniendo tolerancias estrictas. Esto es posible gracias al control digital del golpe con códigos G&M en la trayectoria correcta.
- Cortes limpios y sin rebabas: Las esquinas y los bordes cortados con láser son limpios y nítidos.
- Versatilidad de materiales: Puede cortar metal, plásticos, telas, compuestos y muchos otros materiales.
- Velocidad y eficiencia: No es necesario volver a utilizar herramientas ni realizar ajustes para modificar el diseño. Además, los láseres generan menos desperdicio de material, consumen menos electricidad y ofrecen una buena velocidad.
- Sin endurecimiento del trabajo: El corte sin cizallamiento elimina el riesgo de endurecimiento por trabajo cerca del área de corte.
Desventajas del corte por láser
- Limitación de espesor: Los procesos de corte por láser no son capaces de cortar chapas de más de 25 o 30 mm de espesor, incluso para las máquinas de alta potencia.
- Un desafío para los metales reflectantes: Los materiales con superficies reflectantes, como el cobre, el latón y la plata, son difíciles de cortar porque su superficie refleja parcialmente el haz.
- Alto costo: Tanto los costos de instalación como de operación son más altos que otros métodos de corte, y puede resultar inviable para proyectos en los que no se necesita alta precisión ni superficies lisas para su rendimiento.
Pros y contras del corte por plasma
Las siguientes son las principales ventajas y desventajas del corte por plasma;
Ventajas del corte por plasma
- Corte de materiales más gruesos:La antorcha de plasma guiada por el sistema CNC proporciona un corte más rápido y eficiente de trabajos en materiales gruesos, de hasta 150 mm para algunos materiales.
- Coste-beneficio: El corte por plasma es rentable para trabajos sencillos y pesados.
- Seguridad Operacional: No es un mecanismo de corte basado en oxi, utiliza gas inerte para lograr un chorro de plasma dentro de la antorcha, proporcionando la máxima seguridad.
- Corte de metales reflectantes: A diferencia del láser, funciona muy bien con metales que tienen superficies reflectantes como la plata.
Desventajas del corte por plasma
- Sólo metales conductores: Sólo es compatible con materiales, metales y aleaciones eléctricamente conductores.
- Riesgo de daño térmico: En una comparación entre el corte por láser y el corte por plasma, el plasma produce una gran zona afectada por el calor, que podría dañar las propiedades térmicas originales del material de trabajo.
- Mal acabado superficial: El flujo de plasma deja rebabas y ranuras, lo que provoca cortes de metal más ásperos.
Cómo elegir el método de corte adecuado para su proyecto
Para decidir entre un cortador de plasma o un cortador láser para su proyecto, es necesario tener en cuenta distintos factores, desde la complejidad del diseño hasta las limitaciones presupuestarias. Además, el material de trabajo y los requisitos finales orientan la selección.
A continuación se presentan cuatro consideraciones principales para elegir el método correcto entre ellos:
Material de trabajo
¿Qué tipo de chapa o pieza de trabajo va a cortar? ¿Es conductora o no conductora? Si no es conductora, el plasma no es compatible, elija directamente el láser. Incluso si está seguro del láser, verifique la compatibilidad de su material con el tipo de láser disponible (CO2, fibra y cristal).
Grosor y tamaño
Si su diseño tiene secciones más gruesas de más de 30 mm, elija el corte por plasma. De lo contrario, verifique la velocidad de ambas técnicas para el espesor especificado. Las piezas de tamaño pequeño son adecuadas para el corte por láser que forman pequeñas áreas afectadas por el calor.
Precisión y presupuesto deseados
A menudo, los costos aumentan significativamente con tolerancias más estrictas, por lo que es mejor optimizarlas en función del costo. Luego, verifique cuál es el que tiene más probabilidades de ajustarse a su presupuesto sin sacrificar la precisión y exactitud deseadas.
Complejidad del diseño
Los cortes complejos y precisos solo se pueden lograr con las máquinas de corte láser CNC. Son la opción correcta para diseños que contienen microperfiles, esquinas agudas, radios pequeños (<1 mm), grabados, etc.
¿Cuándo utilizar corte por láser o corte por plasma?
La siguiente tabla describe los escenarios en los que el corte por láser y plasma son las mejores opciones para su proyecto.
| Escenarios | Corte por láser | El corte por plasma |
| Materiales no conductores | ✅ | ❌ |
| Materiales conductores | ✅ | ✅ |
| Metales reflectantes | ❌ | ✅ |
| Materiales gruesos (>30 mm) | ❌ | ✅ |
| Materiales delgados (<10 mm) | ✅ | ✅ |
| Cortes de precisión | ✅ | ❌ |
| Diseños complejos | ✅ | ❌ |
| Instalación económica | ❌ | ✅ |
| Menores costos de operación | ✅ | ❌ |
| Sistemas portátiles | ❌ | ✅ |
| Mínima distorsión por calor | ✅ | ❌ |
Conclusión
Además de la diferencia entre el corte por láser y el corte por plasma en muchos aspectos, ambos son valiosos en proyectos de fabricación de metales. Además, la elección depende de los requisitos específicos de su proyecto, incluido el tipo de material, la precisión deseada y el presupuesto. Puede analizar los resultados esperados de cada método y el costo correspondiente.
Si aún no está seguro de cuál elegir, consulte con expertos de la industria. RapidDirectt, no solo brindamos servicios profesionales láser CNC y Servicios de corte por plasma, pero nuestros ingenieros también asesoran sobre optimización del diseño, análisis de costos y beneficios comparativos de cada método antes de pasar a la fase de producción.
Preguntas Frecuentes
El corte por plasma es más asequible que el corte por láser debido a que el equipo para la formación y el corte del plasma es sencillo. Sin embargo, la precisión del láser justifica el precio si es necesario por razones de funcionalidad o rendimiento.
Ambos pueden cortar metales conductores, pero difieren en alcance y calidad. El láser de CO2, el láser de fibra o el cortador de plasma tienen sus propias preferencias. El láser es eficaz para acero dulce, acero inoxidable, aluminio y algunos materiales no metálicos. Por otro lado, el plasma corta acero, acero inoxidable, etc.
Los cortadores láser suelen cortar hasta 30 mm (~1”), mientras que el plasma se adapta cómodamente a hasta 50 mm (~2”) y algunas máquinas de plasma con alto contenido de polvo pueden llegar a 100 mm o incluso más.
