Con el objetivo actual de un desarrollo de alta calidad como objetivo, la transformación y modernización de la industria manufacturera es extremadamente urgente. Esta industria ha entrado en una era de alta gama, inteligencia y domesticación, y la fabricación de productos ópticos también ha alcanzado su "época dorada"

Qian Lao (Qian Xuesen) denominó al láser en 1964. El láser es un haz de fotones que excita átomos, emite un haz coherente de fotones y los amplifica hasta alcanzar un determinado nivel de energía. Es uno de los "Cuatro Grandes Inventos" del siglo XX, después de la energía nuclear, los semiconductores y las computadoras. El láser posee cuatro características principales: alta energía (brillo), alta direccionalidad, alta monocromaticidad y alta coherencia. Tras su localización, se ha convertido en una herramienta avanzada y se ha utilizado ampliamente en diversos campos, como la industria, la medicina, el comercio y las tecnologías de la información. La historia del desarrollo del láser se remonta a 1917, cuando Einstein propuso la teoría de la emisión estimulada. En 1960, científicos estadounidenses descubrieron el primer láser en el laboratorio. En 1961, nació el primer láser de rubí de China en el Instituto de Óptica de Changchun. En 1971, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong estableció la primera especialización en láser entre las universidades nacionales. El proceso de industrialización integral de los láseres en China comenzó en 1997, cuando el Centro de Ingeniería de Procesamiento Láser de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong se transformó en una empresa. En 1999, se fundó la empresa matriz Huagong Technology, que en el año 2000 cotizó en bolsa, convirtiéndose en la primera empresa de láseres de China. Tras casi 20 años de esfuerzos y avances en fuentes de luz esenciales, y mediante aplicaciones en diversos campos, especialmente en las industrias de 3C, automotriz y semiconductores, en 2015, gracias al desarrollo colaborativo entre la industria, el mundo académico y la investigación, liderado por universidades, ganamos el primer premio nacional de progreso científico y tecnológico.

Actualmente, las aplicaciones industriales representan el 60% de la industria láser industrial de China. El principal impulsor del crecimiento de los láseres en aplicaciones industriales es la continua penetración y sustitución de la tecnología de procesamiento láser en la tecnología de procesamiento tradicional. El procesamiento láser avanza hacia el desarrollo de alta energía. Los láseres de fibra pueden alcanzar hasta 60.000 vatios y ya son comercialmente viables. Mientras tanto, el procesamiento láser se está desarrollando en dos direcciones: macroprocesamiento de alta eficiencia y gran tamaño, y microprocesamiento de precisión de tamaño pequeño con alta potencia de pico y ancho de pulso estrecho, como picosegundos y femtosegundos.

Con la creciente demanda de precisión en la producción y el procesamiento industrial, la producción de piezas de compuestos metálicos mecanizados con precisión se ha convertido en uno de los problemas clave que las empresas de fabricación de materiales compuestos metálicos deben resolver. Entre las numerosas actividades de producción y procesamiento de materiales compuestos metálicos, el uso de equipos láser es generalizado debido a su alta eficiencia y precisión de procesamiento.

El elemento básico de la aplicación clave de los generadores láser en la producción de materiales compuestos metálicos es ajustar el enfoque del generador láser al corte por láser de fibra o a la soldadura por arco, utilizando la monocromaticidad del generador láser, las características de los campos relacionados y el plano vertical del mismo. En general, los materiales compuestos metálicos generan materias primas que deben procesarse. Los trabajadores pueden recurrir a las industrias locales para producir y procesar con precisión estos materiales.

Además, el funcionamiento del generador láser se puede ajustar mediante un equipo mecánico único. Por lo tanto, la fusión parcial de materiales compuestos metálicos se puede controlar con precisión. El principio fundamental de la aplicación del láser en el procesamiento de materiales metálicos reside en aprovechar sus características de dispersión lineal y su capacidad para generar altas temperaturas durante todo el procesamiento. Además, durante todo el procesamiento, se pueden ajustar la potencia de salida y la resistencia a la compresión del generador láser. El factor más importante de la deformación es la resistencia a la compresión del punto focal del generador láser y el proceso de procesamiento.

Actualmente, los láseres son fuentes de luz coherente que suelen presentar características importantes como coherencia, monocromaticidad, pozos direccionales normales, alta intensidad y alta potencia. Además, si el láser se enfoca en un punto antes de procesar el material de tratamiento superficial, se transforma gradualmente en calor y luz al instante, y viceversa, calentándose a decenas de miles de grados Celsius. En este punto, incluso los materiales más resistentes pueden soportar altas temperaturas y la fusión. Al mismo tiempo, la temperatura del material aumenta y se evapora formando pequeños agujeros, y la pieza retirada y el material restante en todo el proceso de producción se evaporan gradualmente sin dejar residuos. De hecho, se trata de un proceso continuo de licuefacción y evaporación rápidas de los materiales de procesamiento láser local debido al rápido aumento de temperatura durante el proceso. La tecnología de procesamiento láser puede lograr un procesamiento de piezas que los métodos tradicionales de procesamiento de chapa metálica no pueden completar. Cuando el tamaño del agujero perforado en el acero de la caja es grande, no se pueden utilizar los métodos tradicionales de procesamiento de chapa metálica, pero la tecnología de procesamiento láser puede completar fácilmente el procesamiento continuo. En el mismo campo, la tecnología de procesamiento láser es más precisa, rápida y competitiva que la tecnología tradicional. En términos bidimensionales, el procesamiento láser es más flexible.

Velocidad de procesamiento rápida

En comparación con la experiencia tradicional en producción y procesamiento, la principal ventaja profesional de los equipos de corte láser en la producción y procesamiento de materiales compuestos metálicos reside en su mayor velocidad de procesamiento. En comparación con el corte por láser de fibra, esta ventaja profesional es más evidente. Según investigaciones científicas sobre el procesamiento de piezas metálicas, la potencia del generador láser es directamente proporcional a la velocidad de corte del material compuesto metálico por láser de fibra. Durante todo el proceso de producción y procesamiento, el uso de equipos mecánicos de corte por láser de fibra permite producir rápidamente diversos materiales compuestos metálicos y no metálicos, así como piezas complejas, garantizando así la precisión de la producción.

Procesamiento de tecnología láser de alta precisión

En el proceso de aplicación de la tecnología láser al procesamiento de materiales metálicos, las piezas de materiales compuestos metálicos presentan altos requisitos de precisión en los procesos de corte o soldadura láser. Tras la irradiación del generador láser sobre la superficie de la pieza, esta se funde parcialmente. Las piezas metálicas con puntos y temperaturas de fusión específicos se pueden ajustar según un programa de gestión preciso. En comparación con los procesos de soldadura tradicionales, la soldadura láser ofrece una mayor selectividad. Durante la soldadura de metales y el corte por láser de fibra óptica de compuestos metálicos, el uso de generadores láser reduce la generación de sustancias nocivas durante la soldadura por arco de argón y la soldadura por arco, lo que garantiza la salud y la seguridad de los empleados. Además, gracias al control preciso de la fusión local de los materiales metálicos, el rendimiento de otras partes de la pieza metálica no se ve afectado por el aumento de temperatura. Esto se traduce en una mayor estabilidad en la precisión y el rendimiento de la soldadura de materiales metálicos.

Buena calidad de procesamiento

Gracias a la alta precisión del procesamiento con tecnología láser, esta tecnología puede mejorar la calidad de procesamiento de materiales metálicos, cortando y soldando con rapidez y precisión materiales metálicos de alto punto de fusión. Esto permite lograr una mayor precisión y calidad de procesamiento para algunos materiales metálicos de alto punto de fusión. Además, al utilizar tecnología láser para procesar materiales metálicos, la escala de fusión parcial se puede manipular horizontalmente. Por lo tanto, tras el corte por láser o la soldadura por arco, se reducen las irregularidades superficiales en las piezas metálicas. Desde esta perspectiva, los equipos de corte láser no solo mejoran la calidad de producción de materiales compuestos metálicos, sino también su eficiencia.

Gracias a su buena direccionalidad láser, alta potencia, buena monocromaticidad y otras ventajas, desde principios de la década de 1960, esta tarea se ha llevado a cabo de forma conjunta en todo el mundo y ha sido muy valorada en la investigación científica en este campo. La tecnología láser ha impulsado el rápido desarrollo de numerosos campos, especialmente en el procesamiento de resultados en cualquier ámbito de aplicación.

El procesamiento láser se refiere al proceso de cambiar la forma o las propiedades de la superficie de un objeto mediante láser. Según el mecanismo de interacción entre la luz y la materia, el procesamiento láser se puede dividir en dos categorías: tratamiento térmico láser y procesamiento por reacción fotoquímica. El tratamiento térmico láser se refiere a diversos tratamientos del cuerpo debido al rápido calentamiento del láser sobre el material. El tratamiento por reacción fotoquímica se refiere al proceso de utilizar láseres de alta intensidad y alto brillo para controlar el cuerpo y provocar reacciones fotoquímicas, también conocido como procesamiento en frío. El corte, la perforación y el barrido de materiales metálicos y no metálicos fríos y calientes, como el tratamiento térmico de soldadura de materiales metálicos, el refuerzo de superficies y la reducción, son muy favorables.

Aplicación de la tecnología láser en el corte de materiales metálicos

El corte láser aprovecha eficazmente las ventajas del software de programación, optimizando considerablemente la tasa de utilización de las placas, reduciendo el uso y el desperdicio de materiales, la intensidad de la mano de obra y logrando los resultados esperados. Por otro lado, la función de descarga permite prescindir del enlace de corte y del corte de la placa, reduciendo eficazmente el material de sujeción y el tiempo de procesamiento adicional. Por lo tanto, promueve la configuración más adecuada de los programas de corte, mejora la eficiencia del procesamiento y ahorra materiales. En un mercado en crecimiento, el rápido desarrollo de productos es clave. La aplicación de máquinas de corte láser permite reducir eficazmente el número de reutilizaciones del molde, reducir el ciclo de desarrollo de nuevos productos y mejorar su velocidad y ritmo de desarrollo.

La calidad de las piezas tras el corte láser es excelente, lo que mejora significativamente la eficiencia de producción, lo que favorece la producción en lotes pequeños, garantizando la reducción del ciclo de desarrollo del producto, el entorno de mercado y la aplicación del corte láser, así como el posicionamiento preciso de los moldes de corte a medida, lo que permite su uso generalizado en futuras producciones a gran escala. El procesamiento de chapa metálica, en casi todos los tipos de piezas, requiere mecanizado de precisión, máquinas de corte láser y ensamblaje por soldadura directa. Por lo tanto, el uso de máquinas de corte láser reduce el tiempo de proceso y construcción, mejora la eficiencia del trabajo, permite alcanzar la intensidad de la mano de obra y reduce los costos de procesamiento, promueve la mejora del entorno de trabajo, acelera considerablemente el desarrollo y reduce la inversión en moldes. El uso generalizado de máquinas de corte láser en el procesamiento y secado de chapa metálica puede reducir considerablemente el ciclo de producción de nuevos productos, reducir significativamente la inversión en moldes y otros costos; mejora significativamente la velocidad de procesamiento de los trabajadores y ahorra procedimientos innecesarios. Además, es ampliamente utilizado en el procesamiento industrial. Las máquinas de corte láser pueden procesar eficazmente diversas piezas complejas, mejorar la precisión, acortar los ciclos de procesamiento, eliminar directamente el proceso de reemplazo de matrices de estampación y mejorar la productividad laboral.

Soldadura láser

La tecnología de soldadura láser es muy popular en la actualidad. Existen principalmente dos formas de presentación: la soldadura por fusión profunda y la soldadura por conducción.

La soldadura por fusión profunda se utiliza ampliamente en la industria de fabricación de maquinaria. En su uso, la potencia del láser generalmente debe ajustarse al nivel adecuado antes de soldar. Con la potencia estándar correspondiente, la potencia de salida del láser supera con creces la tasa de transferencia de calor. En este punto, el láser se dirige a la superficie del material metálico, lo que vaporiza la superficie del material y produce pequeños orificios. A continuación, el láser continúa descendiendo por el diámetro del orificio. En este proceso, la parte metálica de la pieza metálica continúa fundiéndose, produciendo el metal fundido correspondiente. En este punto, se completa el proceso de soldadura. La soldadura por conducción, también conocida como tecnología de soldadura por conducción térmica, pertenece a la tecnología tradicional de soldadura láser. En su aplicación, el láser se irradia directamente sobre la superficie de la pieza metálica para aumentar su temperatura. En este punto, debido al principio de conducción de calor, la temperatura superficial penetra gradualmente y se difunde hacia el interior. Cuando la temperatura superficial e interna alcanza un punto de fusión determinado, se forma un baño de fusión y se completa el proceso de soldadura. El uso de la soldadura por conducción es relativamente común, ya que es adecuada para la soldadura convencional con requisitos de ancho reducido y poco profundo. Además, en comparación con la tecnología de soldadura tradicional, la soldadura láser ofrece ventajas como un bajo coste de mano de obra y una buena calidad de soldadura. Por lo tanto, resulta ventajoso utilizar la soldadura láser en las tareas de soldadura de la tecnología moderna de procesamiento de metales, pero el tipo de soldadura láser debe seleccionarse según las necesidades reales.

Gracias a su desarrollo actual, la tecnología de soldadura láser se ha incorporado continuamente a la industria automotriz, brindando el soporte técnico necesario para su desarrollo. Actualmente, la tecnología de soldadura láser puede satisfacer las necesidades de soldadura del 70% de los componentes del sistema de transmisión de los automóviles. En comparación con otros procesos de soldadura, la soldadura láser no solo aumenta la vida útil de las piezas, sino que también reduce el costo de uso, lo que refleja su valor de aplicación único.

En resumen, el ensamblaje por soldadura y estampado se utiliza para piezas planas. Mediante la soldadura y el ensamblaje, se puede reducir el número de piezas, mejorar el rendimiento de las piezas, reducir el peso y mejorar el rendimiento general del vehículo.

Perforación láser

La perforación láser es una tecnología tradicional de grabado láser y procesamiento de materiales. En comparación con otras tecnologías, el grabado láser ofrece ventajas como alta precisión y eficiencia, convirtiéndose en un componente indispensable de la tecnología de fabricación actual. Desde finales del siglo XX, el ritmo de desarrollo de la tecnología de grabado láser se ha acelerado y la tendencia a la diversificación ha aumentado considerablemente. Además, con el continuo avance tecnológico, la apertura es cada vez menor y el rendimiento, mayor. A grandes rasgos, si se abre un orificio con un radio de 0,032 mm en las alas de 50.000 aviones, se puede ahorrar un 40% de aceite gracias a la reducción de la resistencia al flujo. En China, la tecnología de grabado láser tiene una larga historia. A principios de la década de 1960, China utilizó esta tecnología para fabricar relojes, con una producción acumulada que superó los 2.300 millones de yuanes. Sin embargo, en comparación con los países desarrollados, China aún presenta una brecha. Actualmente, la tecnología de grabado láser en los países desarrollados se utiliza ampliamente en industrias como la farmacéutica, la alimentaria y la aeronáutica, generando una enorme riqueza material y espiritual.

Marcado con láser

La tecnología de marcado láser es una potente tecnología de procesamiento de materiales. La planta se compone de láseres de alta intensidad y potencia, radiación local y diversos tipos de reacciones químicas, como la evaporación y la licuefacción. Estas reacciones químicas se retienen permanentemente en la superficie del MOL. Actualmente, la industria de productos metálicos es la más utilizada para la tecnología de marcado láser. En los últimos años, los sistemas láser se han mejorado continuamente. La intensidad media máxima de 250 yag ha aumentado considerablemente la profundidad de la etiqueta y mejorado su calidad. Además, como nuevo método antifalsificación, la tecnología de marcado láser atrae cada vez más la atención de todos los sectores.

La tecnología láser refleja, en cierta medida, el nivel de modernización de un país. La tecnología de procesamiento láser aprovecha las características de la interacción entre los rayos láser y los materiales para cortar, soldar, perforar y grabar. Con el continuo desarrollo del sector industrial y el progreso de la tecnología de procesamiento láser, esta se convertirá inevitablemente en una tecnología de procesamiento importante en la aplicación de la tecnología de procesamiento de metales.