Facteurs influençant et évaluation des performances du découpage laser
Sur le marché des équipements de traitement laser, le découpage laser se démarque comme une technologie d'application essentielle. En 2024, environ 3 000 machines de découpe laser ont été vendues en Chine, illustrant une tendance croissante de remplacement des outils traditionnels tels que les cisailles et les presses à perforer. Après l'adoption généralisée du marquage laser, le marché des machines de découpe laser haute puissance — caractérisées par leur vitesse de coupe élevée, leur précision, leur capacité de découpe sur matériaux épais et leurs formats de coupe importants — est appelé à connaître une expansion significative.
Principaux facteurs influençant le découpage laser
Lors de la découpe au laser, le faisceau lumineux émis par la source laser est collimaté et focalisé en un point fin (point focal) par le système de lentilles de la tête de coupe. Les opérateurs doivent s'assurer que le faisceau laser est parfaitement aligné avec la buse et régler la distance entre la buse et le matériau en fonction de l'épaisseur de ce dernier. Un gaz sous haute pression est expulsé par la buse et travaille en synergie avec le faisceau laser pour achever le processus de découpe. Les facteurs principaux influençant le processus sont les suivants :
1. Diamètre du point focal
Un diamètre plus petit donne une entaille plus étroite mais limite l'épaisseur de découpe.
Un diamètre plus grand permet de couper des matériaux plus épais mais produit une entaille plus large.
2. Position du foyer
Détermine la taille du point sur la surface du matériau ainsi que la forme de la découpe.
La position optimale dépend du type et de l'épaisseur du matériau.
3. Puissance du laser
Influence l'épaisseur maximale du matériau pouvant être découpé.
Affecte l'efficacité du traitement ainsi que le degré de déformation thermique.
4. Vitesse de coupe
Doit être équilibrée avec la puissance et le débit de gaz.
Trop lente : coupes incomplètes ou bavures excessives.
Trop rapide : qualité de coupe réduite ou incapacité à pénétrer.
5. Diamètre de la buse
Les buses plus petites sont idéales pour les matériaux fins.
Les buses plus grandes conviennent mieux aux matériaux épais.
6. Gaz d'assistance
La pureté du gaz influence la formation des bavures et l'oxydation de la surface coupée.
Les matériaux plus fins nécessitent une pression de gaz plus élevée pour une coupe efficace.
7. Mode de faisceau
Les faisceaux monomodes (inférieurs à 1 500 W) excellent dans la découpe des tôles minces.
Les faisceaux multimodes (supérieurs à 1 500 W) offrent une taille de spot plus grande et une distribution d'énergie uniforme, les rendant adaptés à la découpe des tôles épaisses.
Indicateurs de performance pour la découpe laser
L'équipement de découpe laser répond aux exigences complexes des industries telles que l'automobile, l'aérospatiale, la santé, le plastique, l'électronique et le textile en offrant une grande vitesse, précision et qualité. L'efficacité de la découpe laser peut être évaluée selon les critères suivants :
1. Rugosité de surface
Le bord découpé présente des stries ; des stries plus peu profondes indiquent une rugosité moindre et une surface plus lisse.
Les matériaux plus fins donnent généralement une rugosité réduite.
L'utilisation d'azote ou d'argon produit des découpes plus lisses par rapport à l'oxygène.
2. Perpendicularité de la découpe
La divergence du faisceau focalisé provoque des variations de la taille du spot le long de l'épaisseur du matériau, entraînant des écarts par rapport à un angle parfait de 90°.
Les matériaux plus minces et la meilleure qualité du faisceau améliorent la perpendicularité.
La position focale par rapport à l'épaisseur du matériau joue également un rôle critique.
3.Formation de bavures
Les découpes de haute qualité devraient être sans bavures afin de minimiser le post-traitement.
Les bavures sont influencées par les paramètres du processus, le type de matériau et la qualité du faisceau.
4.Déformation thermique
En tant que procédé thermique, le découpage laser induit inévitablement une déformation du matériau.
La minimisation de la déformation est cruciale, en particulier pour les matériaux fins.
Des vitesses de coupe plus élevées, des fentes plus étroites et des débits de gaz plus importants réduisent la déformation.
Applications et Équipements
La découpe laser est largement utilisée pour des tâches précises telles que :
Découpe fine du laiton.
Découpe de l'acier inoxydable 304.
Traitement de l'acier au carbone.
Par exemple, les lasers à fibre monomodes continus de JUGAO Laser, de 500W à 3000W, disposent d'un refroidissement par eau, d'une puissance élevée, d'une excellente qualité de faisceau, d'un fonctionnement sans maintenance et d'une haute efficacité électro-optique. Ces lasers sont idéaux pour la découpe, le soudage et le perçage de métaux tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone, l'aluminium et le cuivre, avec des applications couvrant la fabrication de tôlerie, l'usinage de pièces métalliques, la production d'appareils électriques et l'industrie automobile.
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