Guide
Les lasers ont été utilisés pour la première fois pour la découpe dans les années 1970.
Dans la production industrielle moderne, la découpe au laser est plus largement utilisée dans les tôles, les plastiques, le verre, la céramique, les semi-conducteurs et les matériaux tels que les textiles, le bois et le papier.
Au cours des prochaines années, l’application de la découpe laser dans l’usinage de précision et le micro-usinage connaîtra également une croissance substantielle.
Voyons d’abord comment fonctionne la découpe au laser.
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 1″ class= »ezlazyload wp-image-40022″ data-ez title= »Bases de la découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 1″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2022/08/Laser-cutting-principle.jpg »/>Lorsque le faisceau laser focalisé frappe la pièce, la zone d’irradiation se réchauffe rapidement pour faire fondre ou vaporiser le matériau.
Une fois que le faisceau laser pénètre dans la pièce, le processus de découpe commence :
le faisceau laser se déplace le long du contour et fait fondre le matériau.
Habituellement, un jet est utilisé pour souffler la masse fondue loin de l’incision, laissant un espace étroit entre la partie coupante et le cadre.
Les coutures étroites sont presque aussi larges qu’un faisceau laser focalisé.
Découpe à la flamme
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 2″ class= »ezlazyload wp-image-40039″ data-ez title= »Bases de la découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 2″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2022/08/Flame-Cutting.jpg »/>L’oxycoupage est une technique standard utilisée pour couper l’acier à faible teneur en carbone. L’oxygène est utilisé comme gaz de coupe.
L’oxygène sous pression est augmenté jusqu’à 6 bars avant de souffler dans l’incision. Là, le métal chauffé réagit avec l’oxygène : il commence à brûler et à s’oxyder.
La réaction chimique libère une grande quantité d’énergie (cinq fois la quantité d’énergie laser) pour aider le faisceau laser à couper.
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 3″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2018/05/The-laser-beam-melts-the-workpiece-while-the-cutting-gas-blows-away-the-molten-material-and-slag-in-the-incision.jpg »/>Fig.1 Le faisceau laser fait fondre la pièce tandis que le gaz de coupe souffle le matériau fondu et les scories dans l’incision
Découpe par fusion
La coupe par fusion est un autre procédé standard utilisé dans la coupe des métaux, et elle peut également être utilisée pour couper d’autres matériaux fusibles, tels que la céramique.
Utiliser de l’azote ou de l’argon gazeux comme gaz de coupe et de l’air avec une pression de 2 à 20 bars soufflé à travers l’incision.
L’argon et l’azote sont des gaz inertes, ce qui signifie qu’ils ne réagissent pas avec le métal en fusion dans l’incision, simplement en les soufflant vers le bas.
Pendant ce temps, le gaz inerte peut protéger le tranchant de l’oxydation de l’air.
Découpe à l’air comprimé
L’air comprimé peut également être utilisé pour couper des plaques minces.
La pression d’air augmentée à 5-6 bar est suffisante pour souffler le métal en fusion dans l’incision.
Étant donné que près de 80 % de l’air est composé d’azote, la coupe à l’air comprimé est essentiellement une coupe par fusion.
Découpe assistée par plasma
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 3″ class= »ezlazyload wp-image-40040″ data-ez title= »Bases de la découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 4″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2022/08/Plasma-Assisted-Cutting.jpg »/>Si les paramètres sont sélectionnés correctement, des nuages de plasma apparaîtront dans l’incision de coupe par fusion assistée par plasma.
Le nuage de plasma est constitué de vapeur de métal ionisé et de gaz de coupe ionisé.
Le nuage de plasma absorbe l’énergie du laser CO2 et la convertit en pièce, permettant de coupler plus d’énergie à la pièce, ce qui fait fondre le métal plus rapidement et accélère la coupe.
Par conséquent, le processus de découpe est également appelé découpe plasma à grande vitesse.
Le nuage de plasma est en fait transparent pour le laser solide, de sorte que la découpe par fusion assistée par plasma ne peut être utilisée que sur la découpe laser CO2.
découpe laser : Tout ce que vous devez savoir) 5″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2018/05/Plasma-Assisted-Cutting.jpg »/>Coupe de gazéification
La coupe par gazéification vaporise le matériau et minimise l’effet thermique sur le matériau environnant.
L’utilisation continue du traitement au laser CO2 pour évaporer les matériaux à faible chaleur et à forte absorption peut obtenir les effets ci-dessus, tels que les films plastiques minces et les matériaux non fondants tels que le bois, le papier et la mousse.
Le laser à impulsions ultracourtes permet d’appliquer cette technique à d’autres matériaux.
Les électrons libres dans le métal absorbent le laser et chauffent considérablement.
L’impulsion laser ne réagit pas avec les particules en fusion et le plasma, et le matériau se sublime directement, sans le temps de transférer de l’énergie au matériau environnant sous forme de chaleur.
Il n’y a pas d’effet thermique évident dans le matériau d’ablation par impulsion picoseconde, pas de fusion et de formation de bavures.
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 6″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2018/05/Gasification-cutting-laser-makes-material-evaporate-and-burn.jpg »/>Fig.3 Découpe par gazéification : le laser fait évaporer et brûler la matière. La pression de la vapeur évacue les scories de l’incision
De nombreux paramètres affectent le processus de découpe laser, dont certains dépendent des performances techniques du générateur laser et de la machine de découpe laser, tandis que d’autres sont variés.
Degré de polarisation
Le degré de polarisation indique quel pourcentage du laser est converti.
Le degré typique de polarisation est d’environ 90 %. Ceci est suffisant pour une coupe de haute qualité.
Diamètre de mise au point
Le diamètre de mise au point affecte la largeur de l’incision et peut modifier le diamètre de mise au point en modifiant la distance focale de la lentille de mise au point. Un diamètre de foyer plus petit signifie des incisions plus étroites.
Position de mise au point
La position focale détermine le diamètre du faisceau, la densité de puissance et la forme de l’incision sur la surface de la pièce.
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 7″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2018/05/Focus-position-inside-surface-and-the-upward-side-of-the-workpiece.jpg »/>Fi.4 Position de mise au point : intérieur, surface et vers le haut de la pièce.
Puissance laser
La puissance du laser doit être adaptée au type d’usinage, au type de matériau et à l’épaisseur.
La puissance doit être suffisamment élevée pour que la densité de puissance sur la pièce dépasse le seuil de traitement.
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 8″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2018/05/Higher-laser-power-can-cut-thicker-material.jpg »/>Fig.5 Une puissance laser plus élevée peut couper un matériau plus épais
Mode de fonctionnement
Le mode continu est principalement utilisé pour couper le contour standard du métal et du plastique avec une épaisseur allant du millimètre au centimètre.
Afin de fondre des trous ou de produire des contours précis, des lasers pulsés à basse fréquence sont utilisés.
Vitesse de coupe
La puissance du laser et la vitesse de coupe doivent correspondre. Une vitesse de coupe trop rapide ou trop lente peut entraîner une rugosité accrue et la formation de bavures.
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 9″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2018/05/The-cutting-speed-decreases-with-the-thickness-of-the-plate.jpg »/>Fig.6 La vitesse de coupe diminue avec l’épaisseur de la plaque
Le diamètre de la buse
Le diamètre de la buse détermine le débit de gaz et la forme du flux d’air à partir de la buse.
Plus le matériau est épais, plus le diamètre du jet de gaz est grand et, par conséquent, plus le diamètre de l’ouverture de la buse est grand.
Pureté et pression du gaz
L’oxygène et l’azote sont souvent utilisés comme gaz de coupe.
La pureté et la pression du gaz affectent l’effet de coupe.
Lors de la découpe à la flamme oxygène, la pureté du gaz est de 99,95 %.
Plus la plaque d’acier est épaisse, plus la pression du gaz est faible.
Lors de la découpe à l’azote, la pureté du gaz doit atteindre 99,995% (idéalement 99,999%), ce qui nécessite une pression plus élevée lors de la fusion et de la découpe de plaques d’acier épaisses.
Paramètre technique
Au début de la découpe laser, l’utilisateur doit déterminer le réglage des paramètres d’usinage par l’opération de test.
Maintenant, les paramètres de traitement matures sont stockés dans le dispositif de contrôle du système de coupe.
Pour chaque type et épaisseur de matériau, il existe des données correspondantes.
Les paramètres techniques permettent aux personnes qui ne sont pas familiarisées avec la technologie d’utiliser sans problème les équipements de découpe laser.
Jugement de qualité de coupe
Il existe de nombreux critères pour déterminer la qualité des arêtes de coupe laser.
Par exemple, la norme de forme de bavure, d’affaissement et de grain peut être jugée à l’œil nu.
La rectitude, la rugosité et la largeur de l’incision doivent être mesurées par des instruments spéciaux.
Le dépôt de matière, la corrosion, la région d’influence thermique et la déformation sont également des facteurs importants pour mesurer la qualité de la découpe laser.
Vous pouvez également consulter les 9 normes pour vérifier la qualité de la découpe laser.
découpe laser : tout ce que vous devez savoir) 10″ ezimgfmt= »rs rscb25 src ng ngcb25 srcset » data-ezsrc= »https://www.machinemfg.com/wp-content/uploads/2018/05/Good-cutting-bad-cutting.jpg »/>Fig.7 Bonne coupe, mauvaise coupe
Large perspective
Le succès continu de la découpe laser est hors de portée de la plupart des autres techniques. Cette tendance se poursuit aujourd’hui.
À l’avenir, l’application de la découpe laser sera de plus en plus prometteuse.
