Facteurs affectant la qualité de la découpe laser
La qualité de la découpe au laser est déterminée par la précision dimensionnelle de la coupe et l'état de surface du bord coupé. La qualité de surface est généralement évaluée selon les quatre critères suivants : la largeur et la rugosité de la surface découpée, la largeur de la zone affectée thermiquement, l'ondulation de la section transversale de la coupe, ainsi que la présence de bavures sur la section transversale ou la face inférieure. Les principaux facteurs influençant la qualité de surface lors de la découpe laser sont les suivants :
Caractéristiques du laser
Le laser utilisé pour la découpe doit présenter une excellente qualité de faisceau. Étant donné que la découpe laser est un procédé basé sur la chaleur, l'obtention d'une densité de puissance élevée et d'une découpe précise nécessite un diamètre réduit du point focalisé. De plus, afin d'assurer une qualité constante lors des découpes dans différentes directions, le faisceau laser devrait posséder une symétrie rotative remarquable autour de l'axe optique, une polarisation circulaire ainsi qu'une grande stabilité directionnelle permettant de maintenir une position stable du point focal. Les lasers modernes devraient également être dotés d'une sortie continue et à répétition rapide, ainsi que d'une capacité de commutation rapide afin d'assurer des découpes de haute qualité même sur des contours complexes.
Lentille de focalisation et épaisseur du matériau
La longueur focale de la lentille doit être choisie en fonction de l'épaisseur du matériau à couper, en équilibrant le diamètre du spot focalisé et la profondeur de mise au point. Pour les matériaux plus épais, une longueur focale plus grande est préférable, tandis qu'une longueur focale plus courte convient mieux aux matériaux fins. La position du spot focal doit être proche de la surface de la pièce, généralement placée légèrement en dessous de la surface supérieure du matériau, environ un tiers de l'épaisseur du matériau.
Débit de gaz et buse
Dans les machines de découpe laser, le débit de gaz sert à expulser le matériau fondu, protéger la lentille de focalisation, et peut même contribuer une partie de l'énergie nécessaire à la découpe. La pression et le débit du gaz sont des facteurs critiques influençant la qualité de la coupe. Une pression insuffisante peut ne pas parvenir à éliminer le matériau fondu de la zone de coupe, tandis qu'une pression excessive peut créer des tourbillons à la surface de la pièce, nuisant à l'efficacité du débit de gaz pour évacuer le matériau fondu. L'expérience pratique a montré que des buses présentant des conceptions différentes pouvaient également influencer de manière significative les performances de coupe.
Vitesse de coupe
La vitesse de coupe dépend de la densité de puissance du laser, des propriétés thermiques du matériau et de son épaisseur. Pour un ensemble donné de conditions de coupe, il existe une plage optimale de vitesses de coupe. Si la vitesse est trop élevée, la coupe peut être incomplète ou laisser des résidus de matière. Inversement, si la vitesse est trop faible, une combustion excessive peut survenir, entraînant une coupe plus large et une zone affectée par la chaleur plus importante.
Largeur de coupe
Pour les pièces présentant des contours complexes ou des angles vifs, les variations d'accélération peuvent entraîner une surchauffe et une fonte au niveau des coins, provoquant leur effondrement. Par conséquent, l'optimisation du chemin de coupe constitue une méthode efficace pour atténuer ce problème.
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