Les lasers ont été utilisés pour la première fois pour la découpe dès les années 1970. Lorsqu'un faisceau laser focalisé frappe une pièce, la zone irradiée se réchauffe fortement pour faire fondre ou vaporiser le matériau. Une fois que le faisceau laser pénètre dans la pièce, le processus de découpe commence : le faisceau laser se déplace le long du contour tout en faisant fondre le matériau. Et c'est de la découpe laser !
Paramètres de processus de la technologie de découpe laser
La technologie de découpe laser doit être familière à tout le monde. La technologie de découpe laser est une méthode de traitement qui utilise un faisceau laser à haute-densité d'énergie-pour couper avec précision des matériaux. Il est largement utilisé dans le traitement des matériaux métalliques et non métalliques. Les équipements de découpe laser les plus courants sont les machines de découpe laser.
Les principaux paramètres du processus de découpe laser comprennent la puissance du laser de découpe, la vitesse de découpe, l'épaisseur de découpe et le débit de gaz. D'autres facteurs, tels que la qualité du faisceau laser, la distance focale de l'objectif, la défocalisation et la buse, ont également une grande influence sur la découpe laser.
1. Puissance laser
La puissance du laser est l’un des paramètres les plus importants d’une machine de découpe laser. Plus la puissance est élevée, plus la vitesse de coupe est rapide et plus l'épaisseur de coupe est grande. D'une manière générale, la puissance du laser est la puissance du laser.
En ce qui concerne les propriétés du matériau, si la réflectivité de la surface du matériau est élevée, lorsque le laser est irradié sur la surface du matériau, davantage d'énergie sera réfléchie au lieu d'être absorbée par le matériau à découper. Par conséquent, afin de garantir une énergie suffisante pour la découpe, la puissance du laser doit être augmentée. De même, si la conductivité thermique du matériau est bonne, la chaleur générée par l'irradiation laser sera rapidement conduite à l'intérieur du matériau, ce qui rendra difficile l'élévation de la température de la zone de découpe à un niveau suffisant pour la découpe. À ce stade, la puissance du laser doit également être augmentée pour améliorer l’efficacité de la découpe. De plus, la découpe de matériaux ayant des points de fusion élevés nécessite également une puissance laser et une densité de puissance plus importantes. Parce que les matériaux avec des points de fusion élevés nécessitent plus d'énergie pour les fondre ou les vaporiser, afin d'atteindre l'objectif de découpe.
2. Vitesse de coupe
Dans certaines conditions de puissance, lorsque l’épaisseur de la plaque augmente, le faisceau laser doit pénétrer dans des couches de matériau plus profondes pour terminer la découpe. Des études ont montré que la relation entre la vitesse de coupe et la rugosité de la surface de coupe n'est pas une simple relation linéaire, mais présente une tendance de changement en forme de U-. Cela signifie que pour des matériaux de différentes épaisseurs de tôle et différentes conditions de pression du gaz de coupe, il existe un point de vitesse de coupe optimal. Lors de la coupe à cette vitesse, la valeur de rugosité de la surface coupée peut être minimisée, c'est-à-dire que la coupe est la plus douce. De manière générale, plus la vitesse de coupe est rapide, plus la puissance requise est élevée.
La vitesse de coupe fait référence à la longueur que la machine de découpe laser peut couper par minute. Plus la vitesse est rapide, plus l’efficacité est élevée. La vitesse de découpe de la machine de découpe laser est liée au type, à l'épaisseur, à la dureté, etc. du matériau, et est également affectée par la puissance du laser et le diamètre du spot.
3. Épaisseur de coupe
L'épaisseur de coupe fait référence à l'épaisseur du matériau que la machine de découpe laser peut couper. Les facteurs affectant l'épaisseur de coupe comprennent :
Puissance de l’équipement : Plus la puissance de l’équipement est élevée, plus l’épaisseur pouvant être découpée est importante.
Type de matériau : différents matériaux ont une dureté, une densité et une ténacité différentes, ce qui affecte l'épaisseur de coupe.
Technologie de découpe : Différentes technologies de découpe (telles que laser, jet d'eau, plasma) ont des épaisseurs de découpe maximales différentes.
Paramètres du processus de coupe : tels que la vitesse de coupe, la pression du gaz, etc. affecteront également l’épaisseur de coupe.
4. Pression du gaz
Pendant le processus de découpe par fusion, le faisceau laser chauffe le matériau jusqu'à la température de fusion, et le gaz soufflé à ce moment joue le rôle de souffler le métal liquide, formant ainsi une incision. La pression du gaz doit être suffisamment importante pour éliminer efficacement le métal en fusion et assurer la continuité de la découpe et la clarté de l'incision. Le débit de gaz est également lié à la forme de la buse. Différentes formes de buses ont des effets différents sur les caractéristiques de distribution et de débit du gaz, de sorte que le débit de gaz applicable sera également différent. Lors de la sélection de la buse et du réglage du débit de gaz, il est nécessaire de l'adapter et de l'optimiser en fonction des exigences spécifiques de coupe et des propriétés du matériau.
5. Faisceau
Le mode de faisceau émis par le laser est crucial pour l’effet de coupe. Des études expérimentales ont montré que la largeur de l'incision est presque égale au diamètre du point laser lors d'une coupe non assistée par -oxygène-. La taille du spot est proportionnelle à la distance focale de l'objectif de focalisation, c'est-à-dire que plus la distance focale est longue, plus le spot est grand ; plus la distance focale est courte, plus le spot est petit. Cependant, même si un objectif à focale courte peut obtenir un point plus petit, sa profondeur focale est également réduite en conséquence. Plus la profondeur focale est petite, plus la distance requise entre la surface de la pièce et la lentille est stricte. Le degré de défocalisation a un impact plus important sur la vitesse et la profondeur de coupe et doit rester inchangé pendant le processus de coupe. Généralement, le degré de défocalisation utilise une valeur négative, c'est-à-dire que la position focale est placée en un point situé sous la surface de la plaque de découpe.
6. Buse
La buse est un élément important qui affecte la qualité et l’efficacité de la découpe laser. La découpe laser utilise généralement une buse coaxiale (flux d'air et axe optique concentriques), et le diamètre de sortie de la buse doit être sélectionné en fonction de l'épaisseur du matériau de découpe. De plus, la distance entre la buse et la surface de la pièce à usiner a également une grande influence sur la qualité de coupe. Afin de garantir la stabilité du processus de coupe, cette distance doit rester inchangée.
Norme d'évaluation de la qualité de la découpe laser
L'application du laser dans la découpe de matériaux métalliques est déjà bien connue, mais beaucoup de gens ne savent pas comment juger de la qualité du traitement lors de l'utilisation de machines de découpe laser. En fait, la qualité de coupe est généralement jugée du point de vue de la rugosité de la face d'extrémité, des bavures inférieures et de la largeur de la fente.
1. Rugosité de la face finale
Lorsque le laser coupe le matériau, il est affecté par le flux d'air et la vitesse d'alimentation, et la face d'extrémité forme des lignes verticales (ou inclinées). Plus les lignes sont profondes, plus la face d'extrémité est rugueuse et plus les lignes sont peu profondes, plus la face d'extrémité est lisse. La rugosité affecte non seulement l'apparence du bord, mais également les caractéristiques de frottement. Par conséquent, plus la rugosité est faible, plus la qualité de coupe est élevée. En ajustant des paramètres tels que la puissance du laser, la vitesse d'alimentation, la distance focale, le type de gaz auxiliaire et la pression de l'air, la rugosité de la face d'extrémité peut être optimisée en continu.
2. Bavure inférieure
Le principe de la découpe laser du métal est de vaporiser instantanément le métal grâce à la haute énergie du laser et de souffler les scories à la surface de la pièce grâce au gaz auxiliaire. Cependant, dans le processus de traitement réel, des facteurs tels que l'épaisseur du matériau, une pression d'air insuffisante et une vitesse d'alimentation inadaptée entraîneront la formation de bavures de certaines scories après refroidissement et leur accrochage au fond de la pièce. À ce stade, des travaux d'ébavurage supplémentaires sont nécessaires, ce qui consomme des heures de travail supplémentaires. Les bavures et scories au bas de la pièce sont des critères très importants pour juger de la qualité de coupe.
3. Largeur de couture de coupe
La largeur du joint de coupe reflète la précision du traitement. Cela n’affecte généralement pas la qualité de coupe. La largeur du joint de coupe ne devient un indicateur important que lorsqu'un contour ou un motif particulièrement précis doit être formé à l'intérieur de la pièce. La largeur du joint de coupe détermine le diamètre intérieur minimum du contour. Plus la largeur du joint de coupe est petite, plus le contour est précis et plus le diamètre du trou peut être réduit. C’est également l’un des avantages importants de la découpe laser en remplacement de la découpe plasma.
Stratégie d'amélioration des applications de la technologie de découpe laser
Dans l'application réelle de la technologie de découpe laser, l'amélioration de l'efficacité de la découpe, l'amélioration de la qualité de la découpe et la réduction des coûts de découpe sont l'une des choses que nous devons souvent prendre en compte. Pour améliorer la technologie de découpe laser afin d'améliorer l'efficacité de la production, la qualité de la découpe et de réduire les coûts, nous pouvons partir des aspects suivants :
1. Avec les progrès de la technologie laser, l'utilisation de lasers de puissance plus élevée peut augmenter considérablement la vitesse de découpe, tout en réduisant la zone affectée par la chaleur et la déformation du matériau, rendant la découpe plus efficace et de meilleure qualité, particulièrement adaptée à la découpe de matériaux plus épais.
2. Ajustez raisonnablement les paramètres tels que la puissance du laser, la vitesse de coupe, le type et la pression du gaz auxiliaire, ainsi que la distance entre la buse et le matériau, et effectuez des réglages fins en fonction des matériaux spécifiques et des exigences de coupe. Grâce à plusieurs tests, trouvez la combinaison optimale de paramètres pour améliorer l’efficacité et la qualité de coupe.
3. Grâce au système de mise au point automatique, la position de mise au point du laser est automatiquement ajustée en fonction de l'épaisseur et du type du matériau pour garantir la précision de la coupe.
4. Réduisez le temps sans-coupe et améliorez l'efficacité globale des opérations en déplaçant rapidement la tête de coupe vers le point de départ de coupe suivant.
5. Détectez automatiquement le bord et l'angle d'inclinaison du matériau, ajustez automatiquement le chemin de coupe et réduisez le gaspillage de matériau et le temps de prétraitement.
6. Utilisez un logiciel d'imbrication pour la coupe simulée, planifiez le chemin de coupe le plus simple, réduisez les coups à vide et améliorez l'utilisation du matériau et la vitesse de coupe.
7. Entretenir et entretenir régulièrement la machine de découpe laser, comme le remplacement des pièces d'usure, le nettoyage des composants optiques, le calibrage de l'équipement, etc., pour garantir un fonctionnement stable à long terme de l'équipement et maintenir des performances de coupe optimales.
8. Gardez l'environnement de travail de la machine de découpe laser propre, avec une température appropriée et une humidité modérée pour éviter l'impact de la poussière et de l'humidité excessive sur l'équipement et l'effet de coupe.
9. Utilisez des systèmes de contrôle et des logiciels plus avancés pour améliorer la précision du contrôle et la vitesse de réponse, et prendre en charge des tâches de coupe plus complexes.
10. Continuer à prêter attention aux nouveaux développements de la technologie laser, tels que des sources laser plus efficaces, des systèmes optiques plus avancés, des algorithmes logiciels intelligents, etc., pour améliorer continuellement les capacités de découpe.
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