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Une introduction à la découpe laser

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La découpe au laser est l'une des pratiques les plus courantes dans la fabrication. Initialement destinée à percer des trous dans des matrices diamantées, la découpe au laser a parcouru un long chemin et est maintenant considérée comme l'un des moyens les plus efficaces de couper un morceau de matériau et de créer des produits finis. C'est une technologie largement utilisée pour différentes applications, des grands fabricants industriels aux écoles et aux amateurs.

Cet article se penche sur tout le spectre de la découpe laser, y compris ce qu'elle est et comment elle fonctionne, les différents types, caractéristiques et applications de la découpe laser et les tendances futures des machines de découpe laser.

Ce que c'est

La découpe au laser est le processus d'utilisation d'un faisceau laser de haute puissance pour irradier le matériau. En règle générale, le laser est utilisé avec un système de contrôle de mouvement, qui détermine la façon dont le laser se déplace sur le matériau. La découpe au laser est utilisée non seulement pour des applications industrielles telles que la fabrication de métaux, mais aussi parfois pour des effets artistiques tels que la gravure et la gravure.

Comment ça marche

Les lasers utilisent l'énergie des électrons pour générer une lumière intense à haute température, autrement appelée faisceau laser. Au contact du matériau, le faisceau laser fait rapidement fondre la surface pour former un trou. À partir du point de contact initial, le laser se déplace dans une direction programmée qui coupe entièrement le matériau ou crée l'effet souhaité. En même temps, le matériau fondu est soufflé par un flux d'air à grande vitesse. 

La découpe au laser est une méthode de découpe thermique qui produit généralement des coupes lisses avec une excellente qualité, une grande précision et un minimum de matériau gaspillé. Par rapport aux méthodes de découpe traditionnelles, la découpe au laser crée des fentes plus étroites, ce qui vous permet d'économiser plus de parties du matériau. 

Types de découpe laser

La découpe laser peut être classée en quatre catégories : vaporisation laser, fusion laser, O2 découpe au laser et traçage au laser avec fracture contrôlée.

1. Vaporisation laser 

La vaporisation laser utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie pour chauffer le matériau. Au contact, la température du matériau monte rapidement jusqu'à son point d'ébullition et le matériau commence à se vaporiser en vapeur. Comme ces vapeurs sont rapidement éjectées, une coupure se forme dans le matériau. 

Ce type de découpe laser nécessite une grande quantité de puissance et de densité de puissance, et est principalement utilisé pour couper des matériaux métalliques extrêmement fins et des matériaux non métalliques tels que le papier, le tissu, le bois, le plastique et le caoutchouc.

2. Fusion laser

La fusion au laser utilise un faisceau laser pour chauffer rapidement le matériau et un gaz non oxydant (tel que Ar, He, N, etc.) pour décharger le matériau fondu. Le gaz non oxydant est pulvérisé à travers la buse à haute pression avec le faisceau, ce qui permet au matériau de se décharger instantanément au contact du faisceau.

La fusion laser ne vaporise pas complètement le métal et ne nécessite que 1/10e de l'énergie nécessaire à la vaporisation laser. Ce type de découpe laser est principalement utilisé pour couper des matériaux qui ne s'oxydent pas facilement ou des métaux actifs tels que l'acier inoxydable, le titane, l'aluminium et leurs alliages.

3. La2 découpe au laser

O2 la découpe laser utilise un faisceau laser pour chauffer rapidement le matériau et O2, un gaz oxydant, pour évacuer la matière fondue. En O2 découpe laser, le gaz oxydant interagit avec le matériau pour provoquer une réaction d'oxydation qui dégage une grande quantité de chaleur. Ensuite, l'oxyde fondu et le matériau fondu sont expulsés de la zone de réaction, ce qui entraîne une coupure dans le matériau. A cet égard, O2 la découpe laser est similaire à la découpe oxyacétylénique.

Étant donné que la réaction d'oxydation dans le processus de découpe génère beaucoup de chaleur, l'énergie requise pour la découpe à l'oxygène au laser ne représente que la moitié de l'énergie requise pour la fusion au laser, et la vitesse de découpe est nettement supérieure à celle de la vaporisation au laser et de la fusion au laser. 

O2 La découpe au laser est principalement utilisée pour les matériaux métalliques qui peuvent être facilement oxydés tels que l'acier au carbone, l'acier au titane et l'acier traité thermiquement.

4. Traçage au laser avec fracture contrôlée

Le traçage au laser utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie pour balayer la surface d'un matériau métallique afin de produire une série de petites rainures, autrement appelées «lignes de traçage». Ensuite, une certaine quantité de pression contrôlée est appliquée à la surface, provoquant la fissuration du matériau le long des lignes de découpe. 

Le traçage au laser est principalement utilisé pour produire des tranches de semi-conducteurs, des lampes à LED et d'autres produits nécessitant un contrôle précis et une précision microscopique. En tant que tels, les lasers utilisés pour le traçage au laser sont généralement des lasers à commutation Q et CO2 standard.

Fonctionnalités:

Par rapport à d'autres méthodes de découpe thermique, la découpe au laser est un processus globalement plus rapide et offre une qualité de découpe supérieure. La découpe laser présente les avantages suivants :

1. Qualité de coupe supérieure : En raison de la densité d'énergie élevée et de la précision du point de contact laser, la découpe laser produit de meilleurs résultats.

un. La découpe au laser crée une incision extrêmement étroite. La largeur de coupe produite à partir de la découpe au laser est inférieure à 0.001 pouce et la précision dimensionnelle est exceptionnellement précise à environ ± 0.0005 pouce.

b. La découpe au laser crée des bords extrêmement lisses, ce qui signifie qu'elle peut être utilisée comme dernière étape de la production sans aucun traitement mécanique supplémentaire nécessaire.

c. La découpe au laser crée une déformation minimale sur la pièce et affecte à peine le matériau près de la coupe. La forme de la fente est également toujours rectangulaire.

2. Haute efficacité de coupe: L'ensemble du processus de découpe laser peut être entièrement contrôlé par CNC sans nécessiter de travail manuel. Lors d'une opération de découpe laser, les utilisateurs n'ont qu'à configurer le système de contrôle de mouvement. Les configurations peuvent être appliquées pour différentes formes. De plus, les machines de découpe laser peuvent être équipées de plusieurs tables de travail CNC, ce qui améliore considérablement l'efficacité lors du travail avec des pièces volumineuses ou multiples.

3. Vitesse de coupe rapide: Un laser d'une puissance de 1200 W peut atteindre une vitesse de coupe de 600 cm/min lors de la découpe d'une plaque d'acier à faible teneur en carbone de 2 mm d'épaisseur. Un laser de même puissance peut atteindre une vitesse de coupe de 1200 cm/min lors de la découpe d'une plaque de résine polypropylène de 5 mm d'épaisseur. Le matériau n'a pas besoin d'être serré et fixé pendant le processus de découpe au laser, ce qui peut éviter d'endommager les outils utilisés et réduire le temps nécessaire pour charger et décharger les pièces.

4. Découpe laser sans contact : La torche de coupe n'a aucun contact avec la pièce, ce qui garantit une usure nulle à minimale des outils utilisés. De plus, il n'est pas nécessaire de changer d'outil pour traiter différentes pièces et formes. Les utilisateurs doivent simplement modifier les paramètres de sortie du laser. Le processus de découpe au laser produit également un faible bruit, de petites vibrations et aucune pollution.

5. Champ d'application large : Par rapport à la découpe oxyacétylénique et à la découpe plasma, la découpe laser convient à une plus large gamme de matériaux, y compris les matériaux métalliques et non métalliques ainsi que les matériaux composites à base de métal et non métalliques. Différents matériaux présentent différents niveaux d'aptitude à la découpe laser en raison de leurs différentes propriétés thermo-physiques.

Applications

Aujourd'hui, la plupart des découpeurs laser sont contrôlés par des programmes CNC ou transformés en robots automatisés. Ainsi, la découpe laser convient à presque tous les matériaux pour créer tous les types de formes, à la fois bidimensionnelles et tridimensionnelles.

Dans le domaine de la fabrication automobile, la découpe au laser est largement utilisée pour découper des courbes complexes telles que des tôles de carrosserie, des capots, des toits, des vitres de voiture, des tubes, des composants d'airbag et diverses autres pièces. Dans le domaine aérospatial, la technologie de découpe au laser est utilisée pour découper des pièces aéronautiques spéciales telles que des tubes de flamme de moteur, des châssis d'avion, des panneaux d'aile arrière, des rotors d'hélicoptère et bien d'autres.

La technologie de découpe au laser est également largement utilisée pour les matériaux non métalliques. La découpe laser peut être utilisée non seulement pour les matériaux à haute dureté et fragilité tels que le nitrure de silicium, la céramique et le quartz, mais également pour les matériaux flexibles tels que le tissu, le papier, les plaques en plastique et le caoutchouc. 

Tendances futures

1. La découpe laser continuera de faire avancer la révolution industrielle.

La découpe au laser a apporté de nombreux avantages économiques aux fabricants nouveaux et anciens. Son composant central, la source de lumière laser, est un composant important qui détermine la capacité de découpe d'un découpeur laser.

Au cours des 40 dernières années depuis la la création du découpeur laser, le développement technologique le plus important avec les sources de lumière laser est le remplacement des machines de découpe laser CO2 par la découpe laser à fibre. 

Si vous demandez s'il y aura une nouvelle source de lumière laser moins chère que les lasers à fibre, plus performante et offrant un faisceau plus fin, la réponse est sans aucun doute oui. Mais si vous demandez de quel type de laser il s'agit, il serait impossible de donner une réponse précise maintenant. Inutile de dire que les sources de lumière laser sont vouées à de nombreux développements à l'avenir.

2. Les lasers à fibre haute puissance deviendront une force prédominante sur le marché des machines de découpe laser.

Les machines de découpe de fibres optiques de différentes gammes de puissance ont inauguré une grande ère pour la fabrication. Ces machines de découpe laser se présentent sous différentes formes et tailles, chacune ayant ses propres cas d'utilisation. Cependant, si vous pensez au type de machine de découpe laser qui sera le plus utilisé dans tous les secteurs à l'avenir, le laser à fibre haute puissance est sans conteste le pari le plus sûr.

Ces machines apportent une plus grande puissance, une plus grande précision et une plus grande capacité de coupe à la technologie de découpe laser, et auront un impact massif sur le marché de la découpe laser, selon les experts du secteur, les universitaires et les utilisateurs.

Par conséquent, un grand nombre de fabricants de machines de découpe laser à fibre haute puissance sont tenus de lancer une concurrence féroce sur le marché, en fin de compte au profit des consommateurs. Cela fera progresser les limites en termes de contrôle qualité et de normes de fabrication dans un avenir proche, où seules les entreprises avec une excellente qualité de produit, une concentration continue sur la R&D et la maîtrise des technologies compétitives de base peuvent rester au sommet.

3. L'ère de l'intelligence arrive.

Les développements technologiques dans le monde tels que «l'industrie 4.0» de l'Allemagne et l'adoption croissante des usines intelligentes par la Chine sont des indications claires d'une chose : la quatrième révolution industrielle est en marche. Et avec cela, une ère de fabrication intelligente arrivera dans l'industrie de la découpe laser. Cela comprend l'intégration massive de la technologie de réseau, de la technologie de communication et des logiciels informatiques avec des machines de découpe laser CNC de haute précision. 

Dans cette optique, le développement des machines de découpe laser automatisées a considérablement amélioré la capacité de production et l'automatisation des ateliers de tôlerie. Comme moyen de précision, les machines de découpe laser utiliseront inévitablement des capacités de communication réseau maison pour communiquer avec diverses machines dans les usines de tôlerie, y compris les lignes de déroulement de tôle, les plieuses, les poinçonneuses CNC, les unités de soudage (rivetage), les grenailleuses et lignes de revêtement.

D'autres équipements intégrés dans un plan de production unifié, un système de gestion des tâches et des évaluations deviendront également cruciaux pour la gestion d'un atelier de tôlerie. En conséquence, un grand nombre de Machine de découpe au laser les fabricants se transformeront progressivement en entrepreneurs de tôlerie à l'avenir.

Source à partir de stylecnc.com

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