Tout sur la découpe laser
Comment fonctionne la découpe laser ?
Dans la découpe laser, le faisceau de rayonnement EM de la source est focalisé, au moyen d’une lentille, sur la surface de la feuille à découper, qui se réchauffe et atteint rapidement son point de fusion. En même temps, un flux de gaz coaxial avec le faisceau laser sortant d’une buse située en aval de la lentille de focalisation produit une poussée dynamique de fluide suffisamment intense pour éloigner la masse fondue, générant ainsi le sillon de coupe.
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Types en fonction du gaz utilisé
Découpe laser au gaz inerte
C’est le cas lorsque le gaz utilisé pour enlever le matériau fondu du sillon est inerte par rapport au matériau coupé ; les gaz les plus utilisés sont l’azote, l’argon et l’hélium. Ce procédé permet la réalisation d’une coupe de bonne qualité, avec une striation latérale très limitée.
Découpe assistée par oxygène
Dans la découpe laser assistée par oxygène, le gaz de procédé (O2) réagit avec le matériau métallique en cours de traitement en générant de l’oxyde métallique, ce qui libère une quantité d’énergie supplémentaire par rapport à celle du faisceau laser, ce qui aide à faire fondre le matériau, accélérant ainsi le traitement. Dans ce type de faisceau laser a la fonction principale de chauffer le matériau permettant ainsi la réaction d’oxydation, qui génère la majeure partie de l’énergie nécessaire pour faire fondre le matériau. Par rapport au type précédent, l’avantage est d’avoir plus de puissance et donc de pouvoir travailler sur des surfaces plus épaisses ou à des vitesses plus élevées contre les pièces générées qui sont revêtues d’une mince couche d’oxyde métallique et sont géométriquement plus irrégulières que dans le cas d’une découpe au gaz inerte.
Types en fonction de la source
Découpe laser CO2
Il s’agit de lasers à gaz à base d’un mélange gazeux de dioxyde de carbone excité électriquement ; ils ont généralement une longueur d’onde de 10 μm L’un des points forts des lasers CO2 est leur efficacité relativement élevée et leur excellente qualité de coupe, même sur des tôles épaisses en acier allié.
Découpe laser de fibres
Dans les lasers à fibre, le faisceau est produit au moyen d’un laser à graine et est amplifié par des fibres de verre spécialement montées, auxquelles l’énergie est fournie par des diodes de pompage ; la longueur d’onde des lasers à fibre est 1 μm Les principaux avantages de la découpe laser à fibre optique sont une plus grande efficacité que le laser CO2, la possibilité de couper des métaux non conducteurs tels que le laiton et le cuivre, une plus grande vitesse et moins de maintenance.
Découpe laser à diodes
Ce type de machine de découpe laser combine les avantages des deux catégories précédentes, en garantissant une consommation d’énergie moindre puisque le rapport de conversion (rapport entre la puissance développée et la puissance effectivement utilisée pour la découpe) est égal à 50%. Les lasers à diodes ont des capacités de coupe plus élevées que les lasers CO2 et surpassent les lasers à fibres sur les matériaux réfléchissants. La qualité, en revanche, est comparable à celle de la découpe laser CO2 ; enfin, la découpe laser à diode garantit des vitesses de découpe très élevées, en moyenne 15% de plus que les lasers à fibre.
Machines de découpe laser
Les machines de découpe laser se composent généralement de la tête de découpe (ou oscillateur), d’un système d’axes sur lequel la tête est installée ou d’un bras robotisé, d’une structure blindée conçue pour empêcher le faisceau de s’échapper du contrôle et de causer des accidents aux opérateurs et de la commande numérique pour la commande du traitement.
Selon qu’il s’agit d’usiner des tôles plates, des structures tridimensionnelles obtenues par pressage ou étirage, ou des formes cylindriques telles que des tubes, la structure du support de la pièce et son serrage varie, de sorte qu’il peut y avoir des mandrins porte-pièces, des structures avec pince de serrage ou de simples plans de travail. Enfin, les machines de découpe laser peuvent fonctionner individuellement ou à l’intérieur de lignes composées d’entrepôts automatiques, de systèmes de chargement et de déchargement ou même en combinaison ou en lignes permettant différents types de traitement (pliage, lambrissage, emboutissage, cisaillage ou poinçonnage, par exemple).