Guide La découpe au laser a été utilisée pour la première fois dans les années 1970. Dans la production industrielle moderne, elle est largement utilisée pour découper des tôles, des plastiques, du verre, des céramiques, des semi-conducteurs, ainsi que des matériaux tels que les textiles, le bois et le papier. Au cours des prochaines années, la découpe laser devrait connaître une croissance substantielle dans les applications d'usinage de précision et de micro-usinage. Tout d'abord, [...]
La découpe laser a été utilisée pour la première fois dans les années 1970. Dans la production industrielle moderne, elle est largement utilisée pour découper des tôles, des plastiques, du verre, des céramiques, des semi-conducteurs, ainsi que des matériaux tels que les textiles, le bois et le papier.
Au cours des prochaines années, la découpe laser devrait connaître une croissance substantielle dans les applications d'usinage de précision et de micro-usinage. Voyons tout d'abord comment fonctionne la découpe laser.
Lorsque le faisceau laser focalisé frappe la pièce, la zone d'irradiation s'échauffe rapidement, provoquant la fusion ou la vaporisation du matériau. Une fois que le faisceau laser a pénétré dans la pièce, le processus de découpe commence : le faisceau se déplace le long du contour, faisant fondre le matériau. Un jet d'air est généralement utilisé pour souffler le matériau fondu loin de l'incision, laissant un espace étroit entre la pièce découpée et le cadre. Ces joints étroits sont presque aussi larges que le faisceau laser focalisé.
Coupe à la flamme est une technique standard utilisée pour couper l'acier à faible teneur en carbone, où l'oxygène est utilisé comme gaz de coupe. La pression de l'oxygène est augmentée jusqu'à 6 bars avant d'être soufflée dans l'incision.
Le métal chauffé y réagit avec l'oxygène, ce qui le brûle et l'oxyde. Cette réaction chimique libère une grande quantité d'énergie (cinq fois la quantité d'énergie du laser) qui aide le faisceau laser dans le processus de découpe.
Fig.1 Le faisceau laser fait fondre la pièce tandis que le gaz de coupe évacue le matériau fondu et les scories dans l'incision.
Le découpage par fusion est un autre procédé standard utilisé dans les découpe des métauxIl peut également être utilisé pour couper d'autres matériaux fusibles, tels que les céramiques. L'azote ou l'argon sont utilisés comme gaz de coupe, et de l'air sous une pression de 2 à 20 bars est 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, mais qu'ils le soufflent vers le bas. Le gaz inerte protège également l'arête de coupe de l'oxydation par l'air.
L'air comprimé peut également être utilisé pour découper des plaques minces.
Une pression d'air portée à 5-6 bars suffit à évacuer le métal fondu de l'incision.
Étant donné que près de 80% de l'air est constitué d'azote, l'air comprimé peut être utilisé comme source d'énergie pour la production d'électricité. découpe à l'air est essentiellement une méthode de découpe thermique.
Si les paramètres sont sélectionnés correctement, des nuages de plasma apparaîtront dans l'incision pendant la coupe de fusion assistée par plasma.
Le nuage de plasma se compose de vapeur métallique ionisée et de gaz de coupe ionisé.
Le nuage de plasma absorbe l'énergie du laser CO2 et la convertit en chaleur sur la pièce à usiner, ce qui permet de coupler plus d'énergie à la pièce à usiner, ce qui entraîne une fusion plus rapide du métal et une découpe plus rapide.
C'est pourquoi le processus de coupe est également appelé "haute vitesse". découpe au plasma.
Le nuage de plasma est transparent pour le laser solideLa découpe par fusion assistée par plasma ne peut donc être utilisée qu'avec la découpe au laser CO2.
Le découpage par gazéification vaporise le matériau et minimise l'effet thermique sur le matériau environnant.
CO2 en continu traitement au laser peut obtenir cet effet lors de l'évaporation de matériaux à faible chaleur et à forte absorption, tels que les films plastiques minces et les matériaux non fondus comme le bois, le papier et la mousse.
Les lasers à impulsions ultracourtes permettent d'appliquer cette technique à d'autres matériaux.
Les électrons libres du métal absorbent le laser et s'échauffent considérablement.
L'impulsion laser ne réagit pas avec les particules en fusion et le plasma, et le matériau se sublime directement sans transférer l'énergie au matériau environnant sous forme de chaleur.
Il n'y a pas d'effet thermique apparent dans les picoseconde l'ablation par impulsion du matériau, et il n'y a pas de fusion ni de formation de bavures.
Fig.3 Découpe par gazéification : le laser fait s'évaporer et brûler le matériau. La pression de la vapeur évacue les scories de l'incision.
Plusieurs paramètres influencent la processus de découpe au laserCertains dépendent des performances techniques du générateur laser et de la machine de découpe laser, tandis que d'autres sont réglables.
Le degré de polarisation indique le pourcentage du laser qui est converti.
En général, le degré de polarisation est d'environ 90%, ce qui est suffisant pour obtenir une coupe de haute qualité.
Le diamètre de focalisation affecte la largeur de l'incision et peut être modifié en changeant la longueur focale de la lentille de focalisation. Un diamètre de focalisation plus petit permet d'obtenir des incisions plus étroites.
La position focale détermine le diamètre du faisceau, la densité de puissance et la forme de l'incision sur la surface de la pièce.
Fi.4 Position de mise au point : intérieur, surface et côté supérieur de la pièce.
Les puissance du laser doit être adapté 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.
Fig.5 Une puissance laser plus élevée permet de découper des matériaux plus épais
Le mode continu est principalement utilisé pour découper des contours standard sur des métaux et des plastiques dont l'épaisseur varie de quelques millimètres à quelques centimètres.
Pour faire fondre les trous ou produire des contours précis, on utilise des lasers pulsés à basse fréquence.
La puissance du laser et la vitesse de coupe doivent être adaptées l'une à l'autre. Une vitesse de coupe trop rapide ou trop lente peut entraîner une augmentation de la consommation d'énergie. rugosité et la formation de bavures.
Fig.6 La vitesse de coupe diminue avec l'épaisseur de la plaque
Le diamètre de la buse détermine le débit de gaz et la forme du flux d'air sortant de la buse.
Plus le matériau est épais, plus le diamètre du jet de gaz est important, et donc plus le diamètre de l'ouverture de la buse est grand.
L'oxygène et l'azote sont couramment utilisés comme gaz de coupe.
La pureté et la pression du gaz ont un impact sur l'efficacité de la coupe.
Lors du découpage avec une flamme d'oxygène, la pureté du gaz doit être de 99,95%.
Plus l'épaisseur de la tôle d'acierplus la pression de gaz requise est faible.
Lors de la découpe à l'azote, la pureté du gaz doit être de 99,995% (idéalement 99,999%), ce qui nécessite une pression plus élevée lors de la fusion et de la découpe de plaques d'acier plus épaisses.
Lors des premières étapes de la découpe laser, l'utilisateur doit déterminer les paramètres d'usinage par des opérations d'essai.
Aujourd'hui, les paramètres de traitement mûrs sont stockés dans le dispositif de commande du système de coupe, avec des données correspondantes pour chaque type et épaisseur de matériau.
Les paramètres techniques permettent aux personnes qui ne sont pas familiarisées avec la technologie d'utiliser l'équipement de découpe au laser sans problème.
Plusieurs critères déterminent la qualité des arêtes de découpe au laser.
Par exemple, la formation de bavures, l'affaissement et le grain peuvent être évalués à l'œil nu.
Les rectitudeLa rugosité et la largeur de l'incision doivent être mesurées à l'aide d'instruments spécialisés.
Le dépôt de matière, la corrosion, la zone d'influence thermique et la déformation sont également des facteurs critiques à prendre en compte lors de l'évaluation de la qualité de la découpe au laser.
Vous pouvez également consulter le site 9 normes pour vérifier la qualité de la découpe laser.
Fig.7 Bonne coupe, mauvaise coupe
Le succès continu de la découpe au laser est inégalé par la plupart des autres techniques, et cette tendance se poursuit aujourd'hui. À l'avenir, le applications de la découpe au laser deviendra de plus en plus prometteuse.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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