Cut Quality Problems: Dross / Mill Scale
Escoria (dross) — qué es y por qué aparece
La escoria es el metal fundido oxidado y solidificado que queda en la ranura de corte (kerf) tras el paso del haz láser. Es el problema de calidad más habitual en el corte por láser. Puede formarse como:
- depósitos voluminosos en forma de burbujas a lo largo del borde inferior de la chapa — escoria de baja velocidad;
- pequeñas tiras solidificadas de material no cortado — escoria de alta velocidad;
- una capa fina sobre la superficie superior de la chapa — salpicaduras superiores (top spatter).
La formación de escoria depende de muchas variables del proceso: velocidad de avance del cabezal, distancia entre la boquilla y la pieza (standoff), presión del gas, tensión y estado de los consumibles. También influyen las características del material — espesor, tipo, calidad, composición química, estado superficial, planicidad e incluso variaciones de temperatura del material durante el corte. Los tres parámetros que más influyen son: velocidad de corte, presión del gas y distancia boquilla–pieza.
Escoria de baja velocidad
Si la velocidad de corte es demasiado baja, el haz láser empieza a "buscar" material adicional para cortar. Una presión de gas insuficiente no logra expulsar el metal fundido de la ranura. Como resultado, el material fundido se acumula a lo largo del borde inferior de la chapa en forma de depósitos esféricos gruesos — esta es la escoria de baja velocidad. Una potencia excesiva significa que se deposita más energía en la zona de corte en un instante dado. Demasiada potencia o un standoff demasiado pequeño también pueden producir escoria de baja velocidad.
Para eliminar la escoria de baja velocidad:
- Aumente la velocidad de corte.
- Aumente la distancia entre la boquilla y la pieza.
- Reduzca la potencia.
- Si ninguna de estas acciones mejora la calidad del corte, considere usar una boquilla de diámetro menor.
Escoria de alta velocidad
Si la velocidad de corte es demasiado alta, el corte empieza a "atrasarse" a lo largo de la ranura, generando pequeñas tiras solidificadas de material sin cortar o escoria "rodante" a lo largo del borde inferior. La escoria de alta velocidad es más resistente — su eliminación suele requerir mecanizado mecánico considerable. A velocidades excesivas el corte se vuelve inestable: la longitud de la columna del haz dentro de la ranura aumenta y disminuye, formando una "cresta longitudinal" de chispas y metal fundido. El haz puede no atravesar todo el espesor o llegar a apagarse.
Un standoff grande entre boquilla y pieza, o una potencia baja (para el espesor y la velocidad dados), también pueden causar escoria de alta velocidad.
Para eliminar la escoria de alta velocidad:
- Inspeccione la boquilla en busca de signos de desgaste (mellas, orificio mayor de lo nominal u orificio ovalado).
- Reduzca la velocidad de corte.
- Reduzca la distancia entre la boquilla y la pieza.
- Aumente la potencia.
Escoria por salpicaduras superiores
Las salpicaduras superiores son una acumulación de metal solidificado que se proyecta sobre la superficie superior de la pieza. Este tipo de escoria es fácil de retirar. Causas: velocidad de corte demasiado alta o standoff demasiado grande. Se originan en el flujo arremolinado de la pluma de plasma que, con un determinado ángulo de ataque, expulsa el metal fundido hacia el frente de la ranura en lugar de empujarlo hacia abajo.
Para eliminar las salpicaduras superiores:
- Inspeccione la boquilla en busca de signos de desgaste.
- Reduzca la velocidad.
- Reduzca la distancia entre la boquilla y la pieza.
Ventana sin formación de escoria
Entre las velocidades altas y bajas en las que aparece escoria existe un rango concreto (ventana) de velocidades en las que no se forma escoria, o se forma en cantidad mínima. Determinar esta ventana es la tarea central para minimizar el retrabajo de las piezas cortadas con láser.
Esta ventana depende del gas. Por ejemplo, el nitrógeno y el aire ofrecen una ventana sin escoria relativamente estrecha al cortar acero al carbono dulce, mientras que con oxígeno la ventana es más amplia. (El oxígeno reacciona con el acero al carbono produciendo pequeñas salpicaduras; cada gota tiene menor tensión superficial y se expulsa con mayor facilidad.)
La ventana también depende del tipo de material. Por ejemplo, al cortar acero laminado en frío o decapado se forma menos escoria que al cortar acero laminado en caliente o sin decapar.
Para hallar la velocidad de corte óptima:
- Método 1. Realice varios cortes consecutivos a distintas velocidades y elija la que produzca menos escoria. Las líneas de arrastre (drag lines) — los pequeños surcos sobre la cara cortada — son un buen indicador de velocidad. A baja velocidad las líneas son verticales y perpendiculares al plano de la chapa; a alta velocidad son inclinadas, en forma de S, paralelas a la chapa a lo largo del borde inferior. Leyendo las líneas de arrastre, el operador decide si subir o bajar la velocidad para entrar en la ventana sin escoria. Muchos operadores frenan la máquina en cuanto aparece escoria, pero a menudo lo correcto es aumentar la velocidad.
- Método 2. Observe el haz durante el corte y varíe la velocidad de forma significativa para obtener las mejores características del arco. Observe el ángulo con que el arco sale de la pieza. Con aire, el arco debe salir vertical por la parte inferior de la chapa. Con nitrógeno, lo óptimo es un ligero retraso del arco. Con oxígeno, la velocidad ideal es aquella en la que el arco se adelanta ligeramente.