En raison des progrès techniques, les gens développent de plus en plus une variété de méthodes de coupe. Ils ont besoin d'avantages et de productivité dans leur entreprise. Personne ne vous empêchera de devenir un homme d'affaires prospère si vous pouvez économiser du temps et de l'argent dans votre chaîne de production. Début 2021, de nombreux appareils de coupe spécialisés, tels que les machines CNC (perçage, fraisage, laser, détourage), le meulage, le ponçage, etc., sont arrivés sur notre marché. Parmi ces choix, la technologie de découpe laser est aujourd'hui l'un des services les plus exigeants au monde. Sur la base de la puissance de sortie, ces machines laser sont capables de couper presque tous les matériaux. De plus, la découpe au laser est comparativement plus rapide et économique que les autres machines de gravure. Et ainsi, nous vous avons apporté cet article sur l'incroyable technologie de découpe laser pour établir une meilleure recherche.
Introduction à la technologie de découpe laser
LASER ou amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement est un dispositif qui libère de la lumière en l'amplifiant par un procédé optique sur la décharge stimulée de rayonnement électromagnétique. Grâce à ces procédés, les industriels fabriquent de nombreux outils laser pour différentes installations. En conséquence, une machine de gravure laser amplifie le faisceau laser haute puissance dans une plage telle qu'elle est capable de couper, fondre ou brûler une feuille de matériau. Selon les spécifications de conception, un processus de découpe au laser concentre le faisceau de lumière sur le point spécifique pour couper et graver le matériau en feuille. Une machine de gravure laser peut découper divers matériaux solides à l'aide de cette technologie, tels que le métal, le bois, l'acrylique, les plastiques, etc. Par conséquent, les dispositifs de découpe laser sont capables de fabriquer des pièces et des mécanismes complexes.
D'autre part, le processus de découpe au laser n'est pas destiné à une opération humaine. Un dispositif de commande numérique par ordinateur actionne le pistolet laser dans une direction spécifique. Dans la chambre interne, il y a une lentille d'entrée de gaz laser et d'amplification de la lumière. Le faisceau laser amplifié stimulé tombe sur la surface du métal, brûle le point précis qu'il atteint. De cette manière, le faisceau stimulé fait fondre progressivement l'épaisseur du matériau en feuille.
La manipulation CNC est similaire aux autres machines commandées par ordinateur. Ces appareils utilisent un langage machine appelé programme CNC qui contrôle la vitesse du moteur pas à pas. Habituellement, la plupart des machines CNC sont bidimensionnelles. Ainsi, le pistolet de coupe a besoin de deux axes différents pour les directions X et Y. Dans les appareils de découpe laser CNC, le pistolet laser n'a pas besoin de se déplacer sur l'axe Z car le faisceau projeté frappe également la surface des matériaux. Dans ce cas, il existe quelques cas exceptionnels qui ont un mouvement laser tridimensionnel.
Méthodes de découpe laser populaires
Les dispositifs de découpe laser peuvent différer en fonction de la source laser restant le même principe de fonctionnement. Le premier est le découpeur laser CNC CO2, qui utilise du gaz CO2 qui se mélange avec le faisceau laser. Dans ce cas, il existe d'autres gaz disponibles, tels que l'azote, l'hélium, le xénon et l'hydrogène. La seconde est la découpeuse laser à cristal CNC. Ce type de découpeur laser utilise des cristaux pour la décharge laser électrique. Le troisième est le découpeur laser à fibre CNC. Ce type de découpeuse laser utilise un câble à fibre optique pour transférer le faisceau laser au pistolet laser.
Cependant, en fonction de ces dispositifs de découpe laser, les industriels ont classé différentes méthodes de découpe laser. Continue de lire; nous les mentionnerons en résumé.
Coupe par fusion
Habituellement, la table de découpe laser comporte deux étages différents, l'étage supérieur et l'étage inférieur. Le pistolet laser fait fondre partiellement l'endroit particulier pendant la méthode de coupe par fusion et le flux d'air éjecte le matériau en fusion vers la partie inférieure de la scène. Ce phénomène se produit à l'état liquide, le processus est donc connu sous le nom de méthode de coupe par fusion. Cependant, au cours de ce processus, les gaz inertes de haute pureté accompagnent le faisceau laser, provoquant la sortie du matériau fondu de la scène. Ici, le gaz inerte ne participe pas à la coupe. Dans ce cas, la puissance laser sous un niveau spécifique où la pression de l'air est le facteur limitant à l'étage et la conductivité thermique.
À la hausse et à la baisse
- La coupe par fusion est plus rapide que la méthode de gazéification.
- Dans cette méthode, le matériau n'absorbe que des faisceaux laser particuliers.
- La découpe laser par fusion nécessite une puissance élevée pour graver des métaux, tels que l'acier nécessite 104-105 W/cm2. Dans ce cas, la vitesse de coupe maximale dépend de la puissance laser ultime ; si la puissance laser augmente, la vitesse de coupe augmente et vice versa.
- Il n'y a pas d'incision d'oxydation pour le fer, l'acier et le titane.
Coupe par vaporisation
Au cours de ce processus de gazéification, la température à la surface atteint le point d'ébullition si rapidement qu'elle peut éviter l'état de fusion du matériau. Certains matériaux se vaporisent à ce moment-là et le gaz auxiliaire est évacué par certains des gaz inertes utilisés pour le coupeur laser à gaz. Ce processus de vaporisation est connu sous le nom de processus de découpe par vaporisation. Cependant, la matière première ne doit pas dépasser l'épaisseur requise plus que le diamètre du faisceau laser.
Avantages et inconvénients
- La découpe par vaporisation nécessite une puissance laser plus élevée que la découpe par fusion pour atteindre le point d'ébullition instantanément. La puissance laser de ce procédé doit dépasser 18W/cm2 en fonction du matériau, de la profondeur de coupe et de la position de mise au point.
- Cette méthode ne convient pas à ceux qui n'ont pas de points de fusion, comme le bois et certaines céramiques. Le processus de vaporisation ne concerne que de petites zones telles que les alliages ferreux.
- Les matériaux utilisés pour le processus de vaporisation doivent atteindre une incision plus épaisse.
- La puissance laser et la vaporisation ont un effet particulier sur la position focale.
Découpe à rupture contrôlée
Si vous suivez le même processus de découpe au laser, la découpe de matériaux fragiles peut ne pas fonctionner parfaitement. Dans ce cas, ces types de matériaux nécessitent des dommages thermiques à grande vitesse avec une coupe à fracture contrôlable à travers le faisceau laser, connue sous le nom de coupe à fracture contrôlée. Dans ce processus, l'énergie laser émise crée une contrainte mécanique provoquant la séparation du matériau le long du trajet du faisceau laser. Cette séparation des matériaux est contrôlable pour la croissance des fractures et similaire à une fissure étendue.
Cependant, au cours de la méthode de coupe contrôlée par fracture, le faisceau laser frappant la minuscule zone du matériau fragile provoque un gradient thermique important et une déformation mécanique importante dans cette région résultant de la fissure du matériau.
Avantages et inconvénients
- A l'aide du logiciel ANSYS ou d'une autre version, on peut obtenir rapidement la répartition des contraintes et des températures.
- Ce processus nécessite une puissance laser élevée en fonction des types de matériaux fragiles.
- Un gradient de chauffage équilibré peut guider les fissures dans n'importe quelle direction souhaitée.
Oxydation fusion vaporisation
L'oxygène gazeux ou tout autre gaz réactif convient à cette méthode de coupe. Après la chambre électromagnétique, le faisceau amplifié frappe la surface du matériau à travers un environnement de gaz réactifs. A ce moment, le faisceau amplifié réagit chimiquement avec l'oxygène ou un autre gaz réactif, produisant furieusement une source de chaleur plus élevée. Ce processus de réponse et de coupe est connu sous le nom d'oxydation fusion-vaporisation. Le mode impulsion limite l'effet de chaleur, et la puissance laser détermine la vitesse de coupe.
Avantages et inconvénients
- La vitesse de coupe de la même épaisseur d'acier de construction plus rapide que la coupe par fusion en raison de la méthode de vaporisation par fusion et oxydation.
- La vaporisation par fusion par oxydation fournira une coupe large, une rugosité patente, des zones d'impact thermique rabotées et une qualité de bord moins bonne.
- Cette méthode de coupe n'est pas adaptée à l'usinage de modèles de précision car les angles vifs peuvent risquer de se brûler.
Il s'agit de la méthode de découpe laser la plus couramment utilisée récemment. L'opérateur peut décider du plan de coupe en fonction de la puissance de l'équipement de coupe, de la capacité d'analyse, des exigences de traitement et de la composition du matériau. Dans ce cas, la qualité du matériau est le facteur le plus critique à considérer. Si le matériau a différentes impuretés, il peut avoir un point de fusion ou d'ébullition plus élevé. Dans ce cas, la découpeuse laser nécessite un faisceau laser de haute puissance pour pénétrer ces matériaux.
Matériaux de découpe laser
Prêt à commencer à essayer votre graveur laser ? Tout d'abord, vous devrez rassembler tout l'équipement nécessaire à utiliser. Habituellement, le faisceau laser peut pénétrer presque tous les types de matériaux, mais vous devez en savoir plus sur la puissance nominale. Cependant, essayez votre machine de gravure laser avec plusieurs types de matériaux différents mentionnés ci-dessous pour voir comment ils fonctionnent. Dans ce cas, vous devez passer par les spécifications de votre machine. Comme nous l'avons déjà dit, en fonction de la puissance laser, vous devez déterminer les matériaux laser. Une autre chose importante que vous devriez considérer est que différents matériaux peuvent dégager diverses fumées, il est donc préférable d'assurer une bonne zone de ventilation pour être sûr.
- Bois: L'un des matériaux de découpe laser les plus courants est le bois. Les débutants et même les professionnels utilisent souvent un cutter laser pour le bois pour découper des pièces à assembler, graver des cadeaux et sculpter des motifs complexes dans un morceau de bois.
- Plastique et acrylique : Les enseignes, les bijoux, les ornements, l'art mural et bien plus encore peuvent être un excellent choix pour créer à partir de matériaux plastiques et acryliques. Vous pouvez également utiliser du plexiglas, du plexiglas aux couleurs folles, un acrylique standard, pour produire de belles œuvres d'art de style vitrail. Il vient dans une variété d'épaisseurs, un peu comme le bois.
- Mousse: Créer des inserts et des joints en mousse est le meilleur pour les projets des enfants. Pour créer des puzzles personnalisés et amusants, vous pouvez utiliser un cutter laser pour couper des morceaux de mousse épais. Bien qu'il ne soit pas aussi courant que d'autres matériaux pour les projets de maison, il s'agit toujours d'un choix viable à considérer.
- Tôle: Il est un peu délicat de découper des tôles sur la machine de gravure laser. La force d'attraction moléculaire à l'intérieur du métal est beaucoup plus élevée que celle du bois ou de l'acrylique. Ainsi, pour faire fondre les bords de tôle, nous avons besoin d'une source laser de haute puissance.
- Cuir: Après avoir pratiqué un bon moment avec votre machine de découpe laser, vous pouvez essayer le cuir, bien que ce soit un matériau coûteux. Cependant, vous pouvez créer des portefeuilles, des ceintures, des sacs à main, des bracelets de bijoux et des œuvres d'art.
- Papier carton: L'un des matériaux de découpe laser les plus économiques est le carton. C'est aussi l'un des plus conviviaux. Vous pouvez créer n'importe quoi, des cartes de visite accrocheuses aux pièces de modélisme.
Il n'y a pas beaucoup de matériaux que vous ne pouvez pas utiliser en général. Si vous gravez, vous devez rester à l'écart du verre. Tout contenu contenant du chlore, comme le vinyle ou le PVC, est également déconseillé.
Avantages et inconvénients de la technologie de découpe laser
Les ingénieurs préfèrent les services de gravure au laser en raison des avantages qu'ils offrent. Les avantages significatifs de la technologie de découpe laser : Flexibilité, découpe de précision, répétabilité, rapidité, rentabilité, sans contact, polyvalence, possibilités d'automatisation, excellente qualité, etc.
- Dans la ligne de production, la découpe laser est facile à intégrer.
- La technologie de découpe laser offre une variété de matériaux de découpe.
- Il a une liberté de conception de pièces de 1.5 x 1.5 cm à 94 x 94 cm.
- La technologie de découpe laser est un processus fiable et fournit toujours le même résultat.
- Il offre différentes options de gravure
- Il est capable de découper des conceptions très compliquées.
Les inconvénients de la technologie de découpe laser sont les suivants :
- La machine de découpe laser haute puissance a besoin d'un opérateur expérimenté.
- Une découpeuse laser spécifique ne permet pas de découper tous les types d'épaisseurs de métal. Dans ce cas, différentes épaisseurs de métal nécessitent d'autres découpeuses laser motorisées.
- La méthode de découpe thermique a créé des fumées dangereuses, assurez-vous donc d'une meilleure ventilation dans la pièce.
La technologie de découpe laser est-elle nocive pour le corps humain ?
La technologie de découpe laser peut être nocive si vous oubliez de prendre les précautions nécessaires pendant et après l'opération. Il existe certainement des risques correspondant aux découpeurs laser, tels que les fumées toxiques, les incendies et les blessures corporelles. Heureusement, il existe des moyens rapides et faciles d'échapper à ces dangers et de couper des projets proprement et en toute sécurité.
Application de la technologie de découpe laser
Tous les pays du monde utilisent la technologie de découpe laser dans différents domaines de l'ingénierie. Nous mentionnerons quelques-unes des applications où les ingénieurs utilisent souvent la technologie de découpe laser.
- Aérospatial: l'aviation et les voyages spatiaux doivent atteindre un moteur performant et réduire la consommation de carburant. La technologie de découpe au laser s'est avérée être le moyen le plus efficace d'obtenir la conception la plus précise de l'histoire.
- Panneaux photovoltaïques: la fabrication de panneaux photovoltaïques nécessite plusieurs couches minces de matériaux conducteurs et photoactifs. La technologie de découpe au laser supprime les bords des cellules solaires à couche mince.
- Mode: la technologie de découpe au laser est plus courante dans les collections de défilés de soie et de cuir découpés au laser ou chez les détaillants. La découpe au laser fonctionne mieux sur les tissus synthétiques.
- Robotique: la technologie laser offre un moyen efficace pour chaque matériau utilisé dans l'industrie robotique. Les drones et les robots nécessitent souvent l'utilisation de la technologie de découpe laser pour les composants électroniques.
- Autres : la technologie de découpe au laser est également célèbre dans la chirurgie au laser, la découpe au laser pour le marquage et la gravure, l'emballage, la céramique et les non-métaux découpés.
Résumé
Une machine de découpe laser est une technologie de découpe qui utilise l'énergie focalisée fournie par des spécialités laser et des lentilles focalisées pour fondre et gazéifier le matériau de surface. Il a une qualité de coupe élevée, une vitesse de coupe rapide, une large gamme de matériaux de coupe et des performances élevées.