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La technologie laser est réputée pour sa précision extrême, sa finesse et sa puissance. Dès le début du XXe siècle, associée à des équipements de pointe, elle a favorisé le développement de l'industrie manufacturière. La machine de découpe laser projette un faisceau laser de haute densité de puissance sur le matériau à découper, provoquant un chauffage, une vaporisation et une évaporation rapides qui forment des perforations. Le déplacement du faisceau laser sur le matériau crée des fentes linéaires continues, permettant ainsi sa découpe. La découpe laser convient à tous les matériaux fusibles, tels que les métaux.
En tant que méthode d'usinage de précision, la découpe laser permet de découper la quasi-totalité des matériaux. Elle se caractérise par une grande efficacité, une forte densité d'énergie et une grande finesse. En termes de précision, de rapidité et d'efficacité, elle représente le choix idéal pour l'industrie de la découpe de tôle. Le traitement de la tôle représente un tiers de la transformation des métaux dans le monde et est largement utilisé dans presque tous les secteurs d'activité. La technologie de découpe laser s'impose comme une technologie clé pour les fabricants. D'une certaine manière, les machines de découpe laser ont révolutionné le traitement de la tôle. Comparée aux méthodes de découpe traditionnelles, la découpe laser est plus facile à appréhender et à maîtriser, et offre des avantages indéniables en termes de qualité et de rapidité d'exécution, répondant ainsi aux exigences des entreprises. Par conséquent, on peut s'attendre à ce que les machines de découpe laser constituent la méthode de découpe de référence à l'avenir.
Plusieurs matériaux et techniques de découpe courantsmachine de découpe laser à grande vitesse :
Acier inoxydable
L'acier inoxydable se caractérise par une dureté élevée, une résistance à la rouille et à la corrosion. Ses applications sont nombreuses et ses exigences de transformation varient. La découpe laser de l'acier inoxydable améliore considérablement la précision et la qualité d'usinage, réduit les temps de traitement secondaire, diminue les déchets et optimise le taux d'utilisation. En théorie, une machine de découpe laser de 40 000 W peut découper de l'acier inoxydable de 200 mm d'épaisseur. Cependant, une telle machine n'est pas recommandée pour une production de masse à long terme, car elle nuit à une utilisation durable des équipements de découpe laser.
La découpe laser de l'acier inoxydable utilise généralement de l'azote, ce qui permet d'éviter efficacement les marques de brûlure jaunes sur la surface découpée. De plus, lors de la découpe d'un cercle, le diamètre de la zone de découpe effective est de 1 à 1,2 fois l'épaisseur de la plaque.
acier au carbone
Pour certaines tôles traditionnellement difficiles à découper ou présentant une faible qualité de coupe, les machines de découpe laser constituent une solution efficace, notamment pour certaines tôles d'acier au carbone. Comparées à l'acier inoxydable, les machines de découpe laser offrent des performances supérieures. En théorie, une machine de découpe laser haute puissance de 30 000 W peut découper de l'acier au carbone de 100 mm d'épaisseur. Bien que non recommandée pour la production en série, la découpe d'acier au carbone de 70 mm et moins est aisée.
Pour la découpe de l'acier au carbone, on utilise généralement la découpe assistée par azote pour les épaisseurs inférieures ou égales à 1 mm, et la découpe assistée par oxygène pour les épaisseurs supérieures à 1 mm, cette dernière étant plus efficace. Il convient également de noter que le diamètre minimal du cercle de découpe de l'acier au carbone est égal à 1,5 fois l'épaisseur de la tôle.
Cuivre et aluminium
Le cuivre et l'aluminium sont des matériaux hautement réfléchissants, notamment le cuivre rouge. De par leurs caractéristiques (haute réflectivité), la découpe laser est complexe. Pour les découpes en série, les têtes laser IPG sont à privilégier, car elles permettent de découper des matériaux hautement réfléchissants. Elles présentent des avantages indéniables par rapport aux autres têtes de découpe laser. Bien que la tête laser IPG soit dotée d'un mécanisme de protection qui préserve l'efficacité du laser, il est déconseillé de découper des matériaux hautement réfléchissants de manière prolongée. Lors de toute découpe, il est impératif de prendre en compte la perte de puissance du laser.
Analyse des solutions aux problèmes fréquemment rencontrés par les machines de découpe laser lors du processus de découpe proprement dit :
1. Aucune réponse après le démarrage.
Ce problème est généralement dû à un dysfonctionnement de l'alimentation. Pour le dépannage, vérifiez l'alimentation ; les pannes de courant sont souvent causées par un fusible grillé ou un problème avec l'interrupteur, ce qui nécessite des fusibles et des interrupteurs de meilleure qualité.
2. Après un certain temps de fonctionnement, la lumière émise est très faible.
Dans ce cas, vérifiez d'abord si la distance focale a changé. Si ce n'est pas le cas, vérifiez si la lentille de focalisation de la machine est encrassée ; si le système optique est correctement aligné ; et surtout, vérifiez que la circulation d'eau est fluide. Seule une circulation d'eau optimale permet une dissipation maximale de la chaleur de la machine de découpe laser, une meilleure conversion d'énergie et, enfin, une focalisation correcte de la source lumineuse.
3. Des étincelles anormales apparaissent souvent lors de la découpe d'acier au carbone mince.
Lors de la découpe laser d'acier au carbone fin, les étincelles sont généralement longues et plates, avec peu de pointes. Cependant, des étincelles anormales affectent la régularité de la surface de coupe et la qualité d'usinage de la pièce. Dans ce cas, si les autres paramètres sont normaux, il convient d'envisager un dysfonctionnement de la buse de la tête laser. Si tel est le cas, la buse doit être remplacée sans délai. À défaut, la pression du gaz de coupe doit être augmentée. Si le filetage de la connexion entre la buse et la tête de découpe laser est desserré, arrêtez immédiatement la découpe, vérifiez la connexion de la tête de découpe et resserrez le filetage.
4. La déformation du trou rond usiné ou de la ligne droite
En cas de panne, il convient de vérifier en premier lieu le bon fonctionnement du logiciel de contrôle de la découpe laser. Par exemple, tracez une ligne de traitement et observez si la tête laser se déplace le long de cette ligne pendant la découpe. Cela permet d'éliminer la possibilité d'un problème logiciel. Cette étape permet également de détecter d'éventuels desserrements de la structure mécanique. Après avoir écarté les causes logicielles et mécaniques, il faut se demander si l'énergie du laser n'est pas trop élevée, ce qui pourrait affecter des zones non traitées.
Vérifiez si le bord de coupe de la pièce est fondu. Un bord normal doit être lisse et plat. Si c'est le cas, réduisez la puissance ou la fréquence du laser pour résoudre le problème. Un autre problème, plus rare, peut être dû à une déformation de la lentille de focalisation de la tête laser. Pour le déterminer, observez si le faisceau émis par la tête laser est concentré.
5. La pièce présente souvent des bavures
Avant toute chose, il convient d'identifier les facteurs à l'origine des bavures lors de la découpe. Il est fortement déconseillé d'augmenter la vitesse de coupe sans discernement, car cela risque d'endommager la tôle, notamment les tôles galvanisées. Il est également important d'examiner attentivement l'ensemble des paramètres de la machine-outil afin de résoudre le problème, par exemple en vérifiant l'état de la buse, la stabilité du rail de guidage, etc.
6. La découpe au laser n'est pas complète.
Causes possibles du problème : vérifiez si la buse laser choisie correspond à l’épaisseur de la plaque à traiter ; remplacez la buse ou traitez la plaque ; vérifiez si la vitesse de la ligne de découpe laser est trop élevée ; il est nécessaire de la contrôler et de la réduire en fonction de l’état réel de la plaque.
Date de publication : 5 août 2023
