{"id":30853,"date":"2024-10-08T09:03:52","date_gmt":"2024-10-08T09:03:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=30853"},"modified":"2024-12-20T05:44:36","modified_gmt":"2024-12-20T05:44:36","slug":"principle-classification-of-laser-cutting","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/fr\/principle-classification-of-laser-cutting\/","title":{"rendered":"Classification et caract\u00e9ristiques principales de la d\u00e9coupe laser"},"content":{"rendered":"

1. <\/strong>Principe et classification de la d\u00e9coupe laser<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u25cf Principe de la d\u00e9coupe laser<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Le d\u00e9coupe laser<\/a> utilise un faisceau focalis\u00e9 \u00e0 haute densit\u00e9 de puissance pour fonctionner, de sorte que le mat\u00e9riau irradi\u00e9 est rapidement fondu, vaporis\u00e9, ablat\u00e9 ou enflamm\u00e9, et le mat\u00e9riau fondu est souffl\u00e9 par un flux d'air \u00e0 grande vitesse coaxial au faisceau, coupant ainsi la pi\u00e8ce.<\/p>\n\n\n\n

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Lorsque le faisceau laser interagit avec le mat\u00e9riau, plusieurs processus se produisent. La chaleur intense g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par le faisceau laser \u00e9l\u00e8ve rapidement la temp\u00e9rature du mat\u00e9riau, provoquant sa fusion, sa vaporisation ou une r\u00e9action chimique. L'interaction sp\u00e9cifique d\u00e9pend des propri\u00e9t\u00e9s du mat\u00e9riau, telles que son coefficient d'absorption et son point de fusion, ainsi que des param\u00e8tres du laser, comme la densit\u00e9 de puissance et la dur\u00e9e d'impulsion.<\/p>\n\n\n\n

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Pour les mat\u00e9riaux \u00e0 bas point de fusion, comme les plastiques, le faisceau laser peut faire fondre le mat\u00e9riau lors de la d\u00e9coupe. Le mat\u00e9riau fondu est ensuite projet\u00e9 par un jet de gaz, cr\u00e9ant une saign\u00e9e (largeur de coupe). Pour les mat\u00e9riaux \u00e0 point de fusion plus \u00e9lev\u00e9, comme les m\u00e9taux, le faisceau laser vaporise directement le mat\u00e9riau, cr\u00e9ant une d\u00e9coupe \u00e9troite et pr\u00e9cise.<\/p>\n\n\n\n

L'assistance gazeuse est couramment utilis\u00e9e en d\u00e9coupe laser pour optimiser le processus. Un gaz, tel que l'oxyg\u00e8ne ou l'azote, est souffl\u00e9 \u00e0 la surface du mat\u00e9riau par la buse de la t\u00eate de d\u00e9coupe. Ce gaz permet d'\u00e9liminer le mat\u00e9riau fondu ou vaporis\u00e9 de la zone de d\u00e9coupe, de le refroidir et d'\u00e9viter l'apparition de bavures ou de scories. Le choix du gaz d\u00e9pend du mat\u00e9riau \u00e0 d\u00e9couper et de la qualit\u00e9 de coupe souhait\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

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La largeur de la saign\u00e9e, ou largeur de coupe, est d\u00e9termin\u00e9e par plusieurs facteurs, notamment la puissance du laser, la taille du point focal, l'\u00e9paisseur du mat\u00e9riau et la vitesse de coupe. La largeur de la saign\u00e9e peut \u00eatre contr\u00f4l\u00e9e en ajustant ces param\u00e8tres pour obtenir la pr\u00e9cision de coupe souhait\u00e9e. De plus, la d\u00e9coupe laser peut entra\u00eener un ph\u00e9nom\u00e8ne appel\u00e9 \u00ab\u00a0conicit\u00e9\u00a0\u00bb, o\u00f9 la coupe pr\u00e9sente une forme l\u00e9g\u00e8rement conique. L'angle de conicit\u00e9 d\u00e9pend des propri\u00e9t\u00e9s du mat\u00e9riau et des param\u00e8tres du laser et peut \u00eatre minimis\u00e9 en optimisant les conditions de coupe.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfPrincipes de base du laser\u00a0:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Un laser (amplification de lumi\u00e8re par \u00e9mission stimul\u00e9e de rayonnement) est un dispositif produisant un faisceau concentr\u00e9 de lumi\u00e8re coh\u00e9rente. Il est compos\u00e9 de trois \u00e9l\u00e9ments principaux\u00a0: un milieu actif, une source d'\u00e9nergie et un r\u00e9sonateur optique. Le milieu actif, solide, liquide ou gazeux, \u00e9met des photons lorsqu'il est aliment\u00e9 par la source d'\u00e9nergie. Le r\u00e9sonateur optique r\u00e9fl\u00e9chit les photons \u00e0 travers le milieu actif, amplifiant et alignant les ondes lumineuses. Ce processus produit un faisceau laser puissant et coh\u00e9rent.<\/p>\n\n\n\n

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\u25cf\u00a0D\u00e9coupe laser<\/a> classification<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Plusieurs types de lasers sont utilis\u00e9s dans les machines de d\u00e9coupe laser, notamment les lasers CO2, Nd:YAG et \u00e0 fibre. Les lasers CO2 sont les plus courants et utilisent un m\u00e9lange de dioxyde de carbone, d'azote et d'h\u00e9lium comme milieu actif. Les lasers Nd:YAG utilisent un cristal solide, tel que le grenat d'yttrium-aluminium dop\u00e9 au n\u00e9odyme. Les lasers \u00e0 fibre, quant \u00e0 eux, utilisent une fibre optique dop\u00e9e aux terres rares comme milieu actif. Chaque type de laser poss\u00e8de des propri\u00e9t\u00e9s uniques et est adapt\u00e9 \u00e0 des applications de d\u00e9coupe sp\u00e9cifiques.<\/p>\n\n\n\n

1)<\/strong> Lasers CO2<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Couramment utilis\u00e9 pour couper des mat\u00e9riaux non m\u00e9talliques tels que le bois, le plastique, le verre et les textiles. Peut \u00e9galement couper des m\u00e9taux comme l'acier doux, l'acier inoxydable et l'aluminium avec la bonne configuration.<\/p>\n\n\n\n

2) D\u00e9coupe par vaporisation laser<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La pi\u00e8ce est chauff\u00e9e par un faisceau laser \u00e0 haute densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique. La temp\u00e9rature augmente rapidement, atteignant rapidement le point d'\u00e9bullition, puis le mat\u00e9riau commence \u00e0 se vaporiser. Ces vapeurs sont \u00e9ject\u00e9es \u00e0 grande vitesse, formant une fente dans le mat\u00e9riau lors de leur \u00e9jection. La chaleur de vaporisation du mat\u00e9riau \u00e9tant g\u00e9n\u00e9ralement importante, la d\u00e9coupe par gaz\u00e9ification laser n\u00e9cessite une puissance et une densit\u00e9 de puissance \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9coupe par vaporisation laser est souvent utilis\u00e9e pour couper des mat\u00e9riaux m\u00e9talliques et non m\u00e9talliques tr\u00e8s fins.<\/p>\n\n\n\n

3) D\u00e9coupe par fusion laser<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Lors de la fusion et de la d\u00e9coupe laser, le m\u00e9tal est fondu par chauffage laser, puis un gaz non oxydant est pulv\u00e9ris\u00e9 par une buse coaxiale au faisceau lumineux. Le m\u00e9tal liquide est alors expuls\u00e9 sous la forte pression du gaz pour former une fente. La fusion et la d\u00e9coupe laser ne n\u00e9cessitent pas de vaporisation compl\u00e8te du m\u00e9tal, l'\u00e9nergie requise n'\u00e9tant que 1\/10 de celle n\u00e9cessaire \u00e0 la d\u00e9coupe par vaporisation.<\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9coupe laser par fusion est principalement utilis\u00e9e pour la d\u00e9coupe de certains mat\u00e9riaux non oxydables ou m\u00e9taux actifs.<\/p>\n\n\n\n

4) D\u00e9coupe laser \u00e0 l'oxyg\u00e8ne<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Le principe de l'oxycoupage laser est similaire \u00e0 celui de l'oxycoupage. Il utilise un laser comme source de chaleur de pr\u00e9chauffage et un gaz actif tel que l'oxyg\u00e8ne comme gaz de coupe. D'une part, le gaz inject\u00e9 agit sur le m\u00e9tal \u00e0 couper pour provoquer une r\u00e9action d'oxydation lib\u00e9rant une grande quantit\u00e9 de chaleur d'oxydation\u00a0; d'autre part, l'oxyde fondu et la mati\u00e8re fondue sont expuls\u00e9s de la zone de r\u00e9action, formant une fente dans le m\u00e9tal.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9tant donn\u00e9 que la r\u00e9action d'oxydation pendant le processus de d\u00e9coupe g\u00e9n\u00e8re une grande quantit\u00e9 de chaleur, l'\u00e9nergie requise pour la d\u00e9coupe par oxydation au laser n'est que la moiti\u00e9 de celle de la d\u00e9coupe par fusion, et la vitesse de d\u00e9coupe est bien sup\u00e9rieure \u00e0 celle de la d\u00e9coupe par vaporisation au laser et de la d\u00e9coupe par fusion.<\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9coupe laser \u00e0 l'oxyg\u00e8ne est principalement utilis\u00e9e pour l'acier au carbone, l'acier au titane et les mat\u00e9riaux m\u00e9talliques trait\u00e9s thermiquement tels que le traitement thermique.<\/p>\n\n\n\n

5) D\u00e9coupage au laser et contr\u00f4le de la fracture<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Le d\u00e9coupage laser consiste \u00e0 balayer la surface d'un mat\u00e9riau fragile \u00e0 l'aide d'un laser \u00e0 haute densit\u00e9 d'\u00e9nergie. Sous l'effet de la chaleur, le mat\u00e9riau est \u00e9vapor\u00e9 jusqu'\u00e0 former une petite rainure. Une pression est ensuite appliqu\u00e9e pour fissurer le mat\u00e9riau fragile au niveau de cette rainure. Les lasers utilis\u00e9s pour le d\u00e9coupage laser sont g\u00e9n\u00e9ralement des lasers \u00e0 commutation Q et des lasers CO\u2082.<\/p>\n\n\n\n

Le contr\u00f4le de la fracture est une distribution de temp\u00e9rature abrupte g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par la gravure au laser, qui g\u00e9n\u00e8re une contrainte thermique locale dans le mat\u00e9riau cassant, provoquant l'arr\u00eat du mat\u00e9riau.<\/p>\n\n\n\n

\u25cfProcessus de d\u00e9coupe laser<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Le processus de d\u00e9coupe laser comprend plusieurs \u00e9tapes. Tout d'abord, le faisceau laser est g\u00e9n\u00e9r\u00e9 par la source laser et guid\u00e9 \u00e0 travers une s\u00e9rie de miroirs et de lentilles jusqu'\u00e0 la t\u00eate de d\u00e9coupe. Cette derni\u00e8re est \u00e9quip\u00e9e d'optiques de focalisation qui concentrent le faisceau laser en un point de petite taille. Le faisceau laser focalis\u00e9 est ensuite dirig\u00e9 sur le mat\u00e9riau \u00e0 d\u00e9couper.<\/p>\n\n\n\n

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2. Caract\u00e9ristiques de la d\u00e9coupe laser<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u25cf Avantage<\/strong><\/p>\n\n\n\n

1) Bonne qualit\u00e9 de coupe<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9coupe laser peut atteindre une meilleure qualit\u00e9 de coupe gr\u00e2ce au petit spot laser, \u00e0 la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique \u00e9lev\u00e9e et \u00e0 la vitesse de coupe rapide.<\/p>\n\n\n\n

2) Haute efficacit\u00e9 de coupe<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Gr\u00e2ce aux caract\u00e9ristiques de transmission du laser, la machine de d\u00e9coupe laser est g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9quip\u00e9e de plusieurs tables de travail \u00e0 commande num\u00e9rique, permettant ainsi la r\u00e9alisation de l'ensemble du processus de d\u00e9coupe. En fonctionnement, il suffit de modifier le programme CN pour d\u00e9couper des pi\u00e8ces de diff\u00e9rentes formes, en deux ou trois dimensions.<\/p>\n\n\n\n

3) Vitesse de coupe rapide<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9coupe laser ne n\u00e9cessite pas de mat\u00e9riaux de fixation, ce qui permet d'\u00e9conomiser des fixations et de gagner du temps auxiliaire pour le chargement et le d\u00e9chargement.<\/p>\n\n\n\n

4) D\u00e9coupe sans contact<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La d\u00e9coupe laser est sans contact entre la torche et la pi\u00e8ce, et l'outil ne subit aucune usure. Pour usiner des pi\u00e8ces de formes diff\u00e9rentes, nul besoin de changer d'outil\u00a0; il suffit de modifier les param\u00e8tres de sortie du laser. Le processus de d\u00e9coupe laser est silencieux, peu vibratoire et exempt de pollution.<\/p>\n\n\n\n

\u25cf Inconv\u00e9nient<\/strong><\/p>\n\n\n\n

D\u00e9coupe laser En raison de la limitation de la puissance du laser et du volume de l'\u00e9quipement, la d\u00e9coupe laser ne peut couper que des plaques et des tubes d'\u00e9paisseur moyenne et petite, et la vitesse de coupe diminue consid\u00e9rablement \u00e0 mesure que l'\u00e9paisseur de la pi\u00e8ce augmente.<\/p>\n\n\n\n

L'\u00e9quipement de d\u00e9coupe laser est co\u00fbteux et n\u00e9cessite un investissement unique.<\/p>\n\n\n\n

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