Ces bases de la découpe laser

Les lasers ont été utilisés pour la première fois dans les années 1970. Dans la production industrielle moderne, la découpe laser est plus largement utilisée pour le traitement de matériaux tels que la tôle, le plastique, le verre, la céramique, les semi-conducteurs, les textiles, le bois et le papier.
Lorsqu'un faisceau laser focalisé éclaire une pièce, la zone irradiée se réchauffe considérablement 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 d'une ligne de contour tout en faisant fondre le matériau. Le matériau fondu est généralement soufflé hors de la saignée par un jet d'air, laissant une fente étroite entre la partie coupée et le support de plaque qui est presque aussi large que le faisceau laser focalisé.

Coupage à la flamme
L’oxycoupage est un processus standard utilisé lors de la découpe de l’acier doux, utilisant de l’oxygène comme gaz de coupe. L'oxygène est pressurisé jusqu'à 6 bars et insufflé dans la saignée. Là, le métal chauffé réagit avec l'oxygène : la combustion et l'oxydation commencent. La réaction chimique libère une grande quantité d’énergie (jusqu’à cinq fois l’énergie du laser) qui aide le faisceau laser à découper.
Couper la fonte
La découpe par fusion est un autre processus standard utilisé lors de la découpe des métaux. Il peut également être utilisé pour découper d’autres matériaux fusibles, comme la céramique.
De l'azote ou de l'argon est utilisé comme gaz de coupe et une pression de gaz de 2 à 20 bars est soufflée à travers la saignée. L'argon et l'azote sont des gaz inertes, ce qui signifie qu'ils ne réagissent pas avec le métal en fusion dans la saignée, mais le rejettent simplement vers le bas. Dans le même temps, les gaz inertes protègent le bord coupé de l’oxydation de l’air.
Découpe à air comprimé
L'air comprimé peut également être utilisé pour découper des plaques minces. L'air pressurisé à 5-6 bar est suffisant pour souffler le métal en fusion dans la coupe. Étant donné que près de 80 % de l’air est constitué d’azote, la découpe à l’air comprimé est essentiellement une découpe par fusion.
Découpe assistée par plasma
Si les paramètres sont correctement sélectionnés, un nuage de plasma apparaîtra dans la saignée de découpe par fusion assistée par plasma. Le nuage de plasma est constitué de vapeur métallique ionisée et de gaz de coupe ionisé. Le nuage de plasma absorbe l'énergie du laser CO2 et la convertit en pièce à usiner afin que plus d'énergie soit couplée à la pièce et que le matériau fonde plus rapidement, ce qui entraîne une vitesse de coupe plus rapide. Par conséquent, ce processus de découpe est également appelé découpe plasma à grande vitesse.
Le nuage de plasma est en effet transparent par rapport aux lasers à solide, la découpe par fusion assistée par plasma n'est donc possible qu'avec des lasers CO2.
Découpe par gazéification
La découpe par vaporisation vaporise le matériau, minimisant ainsi l'impact des effets thermiques sur le matériau environnant. Ceci peut être réalisé en utilisant un laser CO2 continu pour vaporiser des matériaux à faible chaleur et à haute absorption, tels que des films plastiques minces et des matériaux non fondants tels que le bois, le papier et la mousse.
Les lasers pulsés ultracourts permettent d'appliquer cette technologie à d'autres matériaux. Les électrons libres du métal absorbent le laser et chauffent considérablement. L'impulsion laser ne réagit pas avec les particules fondues et le plasma, le matériau se sublime directement et l'énergie n'a pas le temps d'être transférée au matériau environnant sous forme de chaleur. Les impulsions picosecondes ablatent le matériau sans effet thermique visible, sans fusion et sans formation de bavures.
Paramètres : Ajustement du procédé
De nombreux paramètres affectent le processus de découpe laser, dont certains dépendent des propriétés techniques du laser et de la machine-outil, tandis que d'autres sont variables.
Polarisation
La polarisation indique quel pourcentage de la lumière laser est convertie. La polarisation typique est généralement d'environ 90 %. C'est suffisant pour une coupe de haute qualité.
Diamètre de mise au point
Le diamètre focal affecte la largeur de la coupe et peut être modifié en modifiant la distance focale de la lentille de mise au point. Un diamètre focal plus petit signifie un trait de scie plus étroit.
Position de mise au point
La position du point focal détermine le diamètre du faisceau et la densité de puissance sur la surface de la pièce ainsi que la forme de la saignée.
Puissance laser
La puissance du laser doit être adaptée au type de traitement, au type de matériau et à son épaisseur. La puissance doit être suffisamment élevée pour que la densité de puissance sur la pièce dépasse le seuil de traitement.