La découpe laser est un processus de fabrication précis et efficace qui utilise un faisceau lumineux invisible pour découper les matériaux, offrant de nombreux avantages par rapport aux méthodes de découpe mécanique traditionnelles. Grâce à sa grande précision, sa vitesse de découpe rapide et sa capacité à découper des formes complexes, la découpe laser remplace progressivement les techniques traditionnelles de découpe des métaux.
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Composition de l'équipement de découpe laser
Une machine de découpe laser se compose de plusieurs composants clés, notamment le générateur laser, le système de délivrance de faisceau, le système de mouvement à commande numérique, la tête de découpe à focalisation automatique, la table de travail et le système d'alimentation en gaz haute pression. Différents paramètres affectent le processus de découpe laser, dont certains dépendent des performances techniques du générateur laser et de la machine, tandis que d'autres sont variables.
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Paramètres clés de la découpe laser
Pour obtenir des résultats de coupe optimaux, il est essentiel de comprendre les paramètres clés suivants :
1. Mode faisceau
Le mode faisceau, également appelé mode gaussien, est le mode idéal pour la découpe, que l'on trouve généralement dans les générateurs laser de faible puissance (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| Tableau. 1 paramètres du processus de découpe laser monomode des matériaux courants | |||||
| Matériel | Épaisseur (mm) | Gaz auxiliaire | Vitesse de coupe (cm/min) | Largeur de fente (mm) | Puissance laser (w) |
| Acier à faible teneur en carbone | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Poêle en acier inoxydable | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| Alliage de titane | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| Verre transparent organique | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| Alumine | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| Tapis en polyester | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| Tissu en coton (multicouche) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| Papier carton | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Carton ondulé | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| Verre à quartz | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| Polypropylène | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| Polystyrène | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| Polychlorure de vinyle dur | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| Plastiques renforcés de fibres | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| Bois (contreplaqué) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| Acier à faible teneur en carbone | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| Acier inoxydable | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| Contre-plaqué | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| Tableau. 2 paramètres de découpe laser multimode de matériaux courants | ||||
| Matériaux | Épaisseur de la plaque (mm) | Vitesse de coupe (cm/min) | Largeur de fente (mm) | Puissance laser (kw) |
| Aluminium | 12 | 230 | 1 | 15 |
| Acier Carbone | 6 | 230 | 1 | 15 |
| Acier inoxydable (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| Composite bore/époxy | 8 | 165 | 1 | 15 |
| Composites fibre/époxy | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| Contre-plaqué | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Plexiglas | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| Verre | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| Béton | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. Puissance laser
La puissance laser requise dépend du matériau à couper, de son épaisseur et des exigences de vitesse de coupe. La puissance du laser affecte considérablement l’épaisseur de coupe, la vitesse et la largeur de saignée. Généralement, l’augmentation de la puissance du laser permet de couper des matériaux plus épais, des vitesses de coupe plus rapides et des largeurs de saignée plus larges.
3. Position de mise au point
La position de mise au point a un impact significatif sur la largeur de saignée. Généralement, la mise au point est réglée à environ 1/3 de l'épaisseur du matériau sous la surface, ce qui donne une profondeur de coupe maximale et une largeur de saignée minimale.
4. Distance focale
Lors de la coupe de plaques d'acier épaisses, une distance focale plus longue est recommandée pour obtenir une surface de coupe verticale de haute qualité. Une distance focale plus longue entraîne un diamètre de faisceau plus grand, réduisant ainsi la densité de puissance et la vitesse de coupe. Pour maintenir une vitesse de coupe constante, il est nécessaire d’augmenter la puissance du laser. Pour couper des plaques minces, une distance focale plus courte est préférable, ce qui entraîne un diamètre de faisceau plus petit, une densité de puissance plus élevée et une vitesse de coupe plus rapide.
5. Assistance au gaz
L'oxygène est couramment utilisé comme gaz d'assistance lors de la coupe d'acier à faible teneur en carbone, car il utilise la réaction de combustion fer-oxygène pour améliorer le processus de coupe, ce qui entraîne des vitesses de coupe plus rapides et des coupes de haute qualité. La pression du gaz d'assistance affecte le processus de coupe, des pressions plus élevées augmentant l'énergie cinétique et les capacités d'élimination des scories.
6. Structure de la buse
La structure de la buse et la taille de l’orifice ont également un impact sur la qualité et l’efficacité de la découpe laser. Différentes exigences de coupe nécessitent l’utilisation de différentes buses. Les formes de buses courantes incluent les formes circulaires, coniques et rectangulaires. La découpe laser utilise généralement un soufflage coaxial (flux de gaz et axe de lumière alignés) et le contrôle de la distance entre la sortie de la buse et la surface de la pièce ({{0}}.5-2,0 mm) garantit une découpe stable. processus.
| Tableau. 3 exemples de paramètres de processus de découpe laser de matériaux métalliques courants |
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| Matériel | Épaisseur mm | Gaz auxiliaire | Vitesse de coupe cm/min | Puissance laser kW |
| Acier à faible teneur en carbone | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| Acier inoxydable | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| Alliage de titane | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
