1. Principe de fonctionnement de base
La tête de découpe laser utilise son système optique interne pour focaliser un faisceau laser à haute énergie-sur la surface du matériau, augmentant rapidement la température locale jusqu'au point de fusion ou d'ébullition. Simultanément, un gaz d'assistance à haute pression (tel que de l'oxygène pour la combustion ou de l'azote pour empêcher l'oxydation) est éjecté coaxialement au faisceau pour souffler le métal en fusion, formant ainsi une saignée. Au fur et à mesure que la tête de coupe se déplace le long de la trajectoire programmée, le matériau est finalement coupé.
2. Structure interne
De haut en bas, une tête de découpe laser typique se compose principalement des composants clés suivants :
Connecteur fibre et câble fibre optique :Le canal de transmission laser. Le diamètre intérieur du noyau est extrêmement petit (par exemple 50 μm, 100 μm), avec des exigences strictes en matière de rayon de courbure.
Lentille collimatrice :Convertit le faisceau divergent émis par la fibre en lumière parallèle, assurant une distribution uniforme de l'énergie en vue d'une focalisation ultérieure.
Lentilles de protection (haut/bas) :Généralement situé avant et après la lentille de focalisation pour bloquer les projections de scories et de poussières pendant la découpe, protégeant ainsi la lentille de focalisation coûteuse de la contamination. Ce sont des pièces consommables.
Objectif de mise au point :L'élément optique central qui utilise un principe de lentille convexe pour faire converger la lumière parallèle vers un point focal extrêmement petit, concentrant l'énergie pour faire fondre ou vaporiser instantanément le matériau.
Bague en céramique :Contient des fils métalliques internes reliant la buse au capteur pour transmettre les données de détection. Il est fragile et est conçu pour se briser en premier lors de collisions graves afin de protéger la tête de coupe.
Ajutage:Situé tout en bas, il sert de canal commun au faisceau laser et au gaz d’assistance. Différentes formes (parallèles, convergentes, coniques) et tailles affectent directement la qualité et la vitesse de coupe.
Capteur et système de suivi :Utilisant généralement des capteurs capacitifs (sans-contact) ou inductifs (avec contact) pour détecter la distance entre la tête de coupe et la pièce en temps réel-, garantissant ainsi que le point focal reste dans la position de coupe optimale.
Module de surveillance intelligent :Les têtes de coupe intelligentes-haut de gamme sont également équipées de lumières LED, d'une surveillance de la température et d'une détection de perçage pour fournir-des informations en temps réel sur l'état de travail.
3. Paramètres clés et classification
Diamètre du point focal :Détermine directement la densité énergétique. Un point plus petit produit une densité d'énergie plus élevée, adaptée à la découpe fine de plaques minces ; un endroit plus grand est préférable pour la découpe de plaques épaisses.
Distance focale:Les objectifs à focale courte conviennent aux plaques minces mais nécessitent une stabilité élevée du système de suivi. Les objectifs à focale moyenne-à-longue sont idéaux pour les plaques épaisses en raison de leur grande profondeur de champ et de leur tolérance opérationnelle plus élevée.
Classification par type de laser :
Têtes de découpe laser fibre :Compatible avec une longueur d'onde de 1 064 nm, doté d'une structure compacte largement utilisée pour couper des métaux comme l'acier au carbone, l'acier inoxydable et les alliages d'aluminium.
Têtes de découpe laser CO2 :Compatible avec une longueur d'onde de 10,6 μm, principalement utilisée pour les matériaux non-métalliques comme le bois et l'acrylique, ainsi que pour certains métaux minces. Les lentilles nécessitent des matériaux de transmission infrarouge-.
Têtes de découpe laser UV :Doté d'un point focal extrêmement petit et d'une petite zone affectée par la chaleur-, principalement utilisé pour la-microdécoupe-de haute précision de cartes PCB et de films minces.
4. Principales marques de l’industrie
Marques internationales :Comme Precitec et LT Ultra d'Allemagne, réputés pour leur haute précision, leur haute stabilité et leur technologie de capteurs intelligents. Les mécanismes laser des États-Unis excellent également en termes de compatibilité et de stabilité.
Marques nationales (Chine) :Tels que Raycus (Jiaqiang) et BCUT (série BLT). Les marques nationales se sont développées rapidement dans le secteur des têtes de coupe intelligentes, en lançant des produits dotés de fonctionnalités intelligentes telles que la mise au point automatique-, la détection des flaques de fusion et les technologies anti-collision/anti-explosion, leader en termes de part de marché dans des domaines segmentés.
5. Tendances de développement de l’industrie
Haute puissance et haute précision :Pour répondre aux demandes de domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale et la construction navale, les têtes de coupe évoluent vers des capacités de puissance plus élevées (par exemple, 30 kW et plus), des vitesses de coupe plus rapides et une plus grande précision.
Intelligence et automatisation :Intégration de technologies d'IA et de détection pour obtenir un contrôle focal en boucle fermée-, un centrage automatique, un perçage intelligent et une surveillance en temps réel de la température de la lentille et de la divergence du faisceau, améliorant ainsi les capacités d'adaptation du processus d'usinage.
Protection de l'environnement et économie d'énergie :Optimiser les systèmes de refroidissement et le contrôle des gaz pour réduire la zone affectée par la chaleur et la consommation d'énergie lors de la découpe, favorisant ainsi la fabrication écologique.
