Découpage au laser : Comment ça marche

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Date de publication : 21 juillet 2023

I. Introduction

Le machine de découpe laser est un dispositif essentiel pour la fabrication moderne, qui renforce l'efficacité et la précision et donne une grande priorité à la fabrication métallique.

Comment fonctionne une machine de découpe au laser ?

La machine de découpe au laser transforme l'énergie du laser en chaleur extrêmement élevée par le biais d'un faisceau laser focalisé.

Cette chaleur est suffisamment forte pour faire fondre ou vaporiser le métal. Lorsqu'un faisceau laser traverse les matériaux, il forme une fine ligne à la surface du métal.

La température de la ligne est suffisamment élevée pour couper les matériaux.

En manipulant le mouvement de la tête de coupe, la machine peut réaliser la coupe de formes complexes.

Il existe trois types de machines de découpe laser : CO2 machine de découpe laser, machine de découpe laser YAG et machine de découpe laser à fibre.

Malgré des types différents, le processus de travail de la machine de découpe laser reste relativement le même.

Il suffit de lancer le processus de découpe ou de gravure en suivant les étapes simples suivantes :

II. Processus de découpe au laser

machine de découpe laser

Étape 1 Processus de conception

Ce processus commence par un dessin numérique créé dans le logiciel informatique, qui indique ce que la machine va découper ou graver.

Étape 2 Transformer la conception

Transformez ensuite le dessin numérique dans un format que la machine de découpe au laser peut comprendre. 

Ce format est un type de fichier généralement appelé CNC (raccourcissement de la distance entre les lames et amélioration de la productivité en diminuant le temps de fabrication) ou code G.

Le code G est un groupe d'instructions lisibles par la machine qui ordonne à la machine de déplacer la tête de découpe laser à un endroit donné.

Les formes complexes nécessitent un logiciel de FAO (fabrication assistée par ordinateur) pour générer automatiquement le code G à partir du fichier CAO (conception assistée par ordinateur) fourni.

Envoyez ce code G au contrôleur de la machine de découpe laser via une connexion Wi-Fi ou un pilote USB.

Après l'étape de la conception, l'étape suivante consiste à définir les paramètres optimaux du processus.

Étape 3 Régler la machine

Placez les matériaux à découper dans la machine de découpe laser et réglez l'emplacement en fonction du type et de l'épaisseur du matériau.

Ce réglage comprend la puissance du laser, la vitesse de déplacement du laser et la focalisation du faisceau laser.

Le paramètre optimal dépend du modèle de la machine de découpe laser et des types de matériaux à découper.

Étape 4 Processus de découpe et de gravure

Après avoir réglé tous les paramètres et commencé à travailler, vous pouvez commencer à découper et à graver.

Tout commence par la ressource laser, qui génère une lumière solide et constante.

La ressource laser provient d'un résonateur laser, qui envoie un faisceau solide à la tête de coupe à travers le système de miroirs.

À l'intérieur de la tête de coupe, le laser est focalisé par la lentille et réduit à un faisceau mince et concentré.

Ce faisceau peut être guidé sur le matériau le long de la trajectoire spécifiée par le numérique pour couper ou tramer le matériau brut.

D'ailleurs, si vous utilisez la lumière du soleil et une loupe pour allumer un feu, vous connaîtrez mieux le principe de fonctionnement.

Lorsque la lumière se déplace le long de la trajectoire, elle fait fondre, brûle ou vaporise le matériau, ce qui permet d'obtenir une découpe et une gravure précises.

La machine de découpe laser peut également souffler les matériaux excédentaires au moyen d'un jet de gaz. La tête de coupe est généralement fixée sur le portique, qui est un système mécanique.

Une courroie ou une chaîne entraîne généralement ce système et permet à la tête de coupe de se déplacer avec précision dans une région rectangulaire spécifique (la taille du lit de travail).

Le portique permet à la tête de coupe de se déplacer d'avant en arrière sur la pièce afin de couper avec précision à n'importe quel endroit du lit.

Le laser doit se concentrer sur le matériau à découper pour obtenir le meilleur état de coupe.

Toutes les machines de découpe laser doivent concentrer le programme avant la découpe pour garantir un excellent effet de découpe laser.

Outre la fonction du laser lui-même, la machine de découpe laser est également équipée d'un gaz assistant.

Ce gaz est projeté par la tête de coupe au cours du processus de coupe et contribue à refroidir les matériaux et à nettoyer les métaux fondus.

Par conséquent, la machine de découpe laser peut non seulement fournir une découpe précise, mais aussi maintenir la surface de découpe propre et lisse.

Étape 5 Enfin, vérification

Une fois la découpe et la gravure du matériau terminées, nettoyez, si nécessaire, le produit fini. Vérifiez la précision et éliminez les éventuels débris.

III. Techniques de découpe au laser

machine de découpe laser

En fonction des types de gaz d'assistance, il existe quatre techniques de coupe différentes :

Coupe par fusion

Dans la découpe par infusion, le gaz assistant ne contribue pas à la fusion du matériau, mais agit seulement après que le laser a fait fondre le matériau.

Le gaz inerte (azote) est généralement considéré comme un gaz auxiliaire pour la découpe.

Le gaz d'assistance pressurisé souffle le métal en fusion hors du trait de coupe, ce qui augmente la vitesse de coupe et réduit la puissance laser nécessaire pour découper le matériau.

Le découpage par fusion est utilisé pour découper le métal. Cette technique est également appelée fusion et découpe par soufflage.

Coupe à la flamme

Le gaz assistant (oxygène) participe à la combustion et à la fusion du matériau lors de l'oxycoupage.

Le faisceau laser chauffe le matériau et l'oxygène réagit avec les matériaux chauffés, ce qui provoque une flamme. Cela augmente la puissance absorbée par le matériau et permet au faisceau laser de découper le matériau.

En même temps, j'utilise le flux d'oxygène à haute pression pour souffler le métal fondu, réalisant ainsi la découpe.

L'oxycoupage est généralement utilisé pour les matériaux épais en acier au carbone.

En raison de la réaction entre l'oxygène et les matériaux chauffés, cette technique est également appelée découpe réactive.

Découpe par sublimation

La découpe par sublimation apparaît lorsque des matériaux fins (tels que des feuilles et des tissus) sont découpés sans gaz assistant.

Dans cette méthode, un faisceau laser vaporise directement le matériau au lieu de le faire fondre.

L'énergie élevée peut évaporer le matériau sur le foyer, formant ainsi une coupe étroite.

Ce type de coupe est également appelé coupe par vaporisation.

Découpe par impact

La découpe par impact est utilisée pour les matériaux difficiles à découper avec des faisceaux laser continus.

Elle consiste à appliquer un faisceau laser à impulsion rapide sur la surface du matériau pour former des trous qui se chevauchent.

Le découpage par impact est généralement utilisé pour découper des matériaux fragiles tels que la céramique et le verre.

Différents types de lasers doivent être utilisés en fonction de l'application réelle et des matériaux.

Par exemple, le système d'échange de quotas d'émission de CO2 Le laser à fibre est généralement utilisé pour la découpe de divers matériaux, et le laser à fibre est généralement utilisé pour le métal.

La machine de découpe laser utilise l'effet synergique du faisceau laser à haute énergie et du gaz assistant pour assurer la précision et l'efficacité de la découpe des matériaux métalliques.

Il est essentiel de suivre une formation et d'acquérir des connaissances lors de l'utilisation d'une machine de découpe au laser. La sécurité et les meilleurs résultats peuvent ainsi être obtenus.

De plus, la machine nécessite un entretien régulier pour fonctionner efficacement.

IV. À quoi sert la découpe laser ?

machine de découpe laser

La machine de découpe laser est largement utilisée dans de nombreuses industries en raison de sa précision, de sa polyvalence et de sa capacité à découper des matériaux variés. Voici un exemple d'utilisation quotidienne des machines de découpe laser :

Fabrication et industrie

La machine de découpe laser est largement utilisée dans le processus de fabrication pour découper et façonner divers matériaux.

Elle crée des dessins, des modèles et des composants complexes pour l'automobile, l'aérospatiale, l'électronique et les machines.

Par ailleurs, il peut être utilisé pour couper le métal, le plastique, le caoutchouc, le bois et les matériaux composites.

Signalisation et publicité

La découpe laser est très répandue dans le domaine de la signalisation et de la publicité pour la création de panneaux, de lettres, de logos et d'éléments décoratifs personnalisés.

Il peut découper avec précision l'acrylique, le bois, la mousse et le métal pour produire des dessins complexes et visuellement attrayants.

Architecture et architecture d'intérieur

La découpe laser est également largement utilisée dans l'architecture et la décoration d'intérieur pour créer des motifs complexes, des panneaux décoratifs, des écrans et des cloisons.

Il permet une découpe précise et complexe du bois, de l'acrylique, du verre et du métal, réalisant ainsi des éléments architecturaux uniques et personnalisés.

Tissus et textiles

La découpe laser est utilisée dans les industries du textile et de la mode pour le tissu, le cuir et d'autres matériaux utilisés dans la production de vêtements.

Il offre des coupes précises et nettes, des motifs complexes et la possibilité de créer rapidement des dessins compliqués, ce qui en fait un outil inestimable dans l'industrie de la mode.

Prototypage et fabrication rapide

La découpe laser est utilisée dans le domaine du prototypage et de la fabrication rapide pour produire rapidement des prototypes, lancer une petite production et personnaliser des pièces.

Sa vitesse, sa précision et sa capacité à traiter différents matériaux en font une technologie idéale pour le prototypage rapide et les processus de conception itératifs.

Applications pour l'artisanat et les loisirs

La découpe laser est très prisée des amateurs, des artistes et des passionnés d'artisanat.

Il peut couper et graver avec précision des matériaux tels que le bois, le papier, l'acrylique et le cuir, afin de créer des motifs complexes, des bijoux, des ornements et des cadeaux personnalisés.

V. FAQs

Quels sont les matériaux qui ne peuvent pas être utilisés ? avec une machine de découpe au laser?

PVC (chlorure de polyvinyle) : lorsqu'une machine de découpe au laser coupe le PVC, elle émet des gaz toxiques et corrosifs, tels que le chlore, qui nuisent à l'opérateur et à l'appareil.

Polycarbonate : Bien que les feuilles de polycarbonate minces puissent être utilisées pour la découpe et la gravure au laser, les feuilles épaisses peuvent avoir des effets plus néfastes. En effet, la résistance à la chaleur du matériau peut le faire fondre et dégager des fumées toxiques.

ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) : L'ABS peut être utilisé pour la découpe au laser, mais les effets risquent de ne pas être satisfaisants et de dégager une mauvaise odeur. Il n'est pas recommandé pour la découpe au laser.

Métaux avec des surfaces réfléchissantes : les surfaces très réfléchissantes (telles que l'aluminium ou le cuivre miroités) peuvent rendre la découpe au laser difficile, car le laser peut se refléter dans la machine et endommager les composants optiques ou d'autres pièces.

Fibre de verre: La découpe de la fibre de verre avec un découpeur laser peut produire des fumées toxiques et peut également endommager la machine en raison de la nature abrasive des fibres de verre.

Mousse : certaines mousses, en particulier celles qui contiennent du chlore, peuvent dégager des gaz toxiques lors de la découpe au laser. En outre, les matériaux en mousse peuvent provoquer un incendie ou fondre, produisant des effets de découpe insatisfaisants.

PEHD (polyéthylène haute densité) : Le PEHD ne donne pas de bons résultats lors de la découpe au laser, car il est facile à fondre et à brûler, ce qui laisse des bords chaotiques.

Lexan : Bien que le Lexan soit un polycarbonate, il n'est pas recommandé pour la découpe au laser en raison des effets de coupe médiocres et des gaz toxiques libérés.

Caoutchouc contenant du chlore : comme le PVC, la coupe du caoutchouc contenant du chlore peut produire des fumées toxiques, dangereuses pour l'opérateur et la machine.

Matériaux contenant un support adhésif : la découpe des matériaux contenant un support adhésif peut faire fondre l'adhésif et le coller sur les composants de la machine de découpe au laser, ce qui risque d'endommager la machine.

Quel est le principal danger ? de la machine de découpe laser?

Lésions oculaires : L'exposition directe ou réfléchie au faisceau focalisé de haute intensité d'une découpeuse laser peut provoquer de graves lésions oculaires. Une protection oculaire appropriée (lunettes de protection contre le laser) et le maintien d'une distance de sécurité par rapport à la machine sont essentiels pour éviter les lésions oculaires.

Brûlures et lésions cutanées : si le faisceau laser entre directement en contact avec la peau, il peut la brûler et la blesser. Il est essentiel d'éviter l'exposition aux faisceaux laser lors de l'utilisation de la machine et de respecter le programme de sécurité.

Risque d'incendie : la température élevée produite lors du processus de découpe au laser peut provoquer l'inflammation de matériaux combustibles, notamment le bois et la mousse. Une ventilation adéquate, l'utilisation de matériaux ignifuges et la surveillance de la machine pendant le processus d'exploitation peuvent contribuer à réduire ce risque.

Fumées et gaz toxiques : l'utilisation d'une machine à découper pour couper ou graver certains matériaux (tels que le PVC et la fibre de verre) peut dégager des fumées et des gaz toxiques. Une ventilation suffisante et l'utilisation correcte de systèmes de filtration de l'air peuvent aider à contrôler et à éliminer ces fumées, garantissant ainsi un environnement de travail sûr.

Risque électrique : La machine de découpe laser a besoin d'une grande quantité d'électricité pour fonctionner, ce qui présente des risques électriques potentiels, tels que l'électrocution ou l'endommagement de la machine de découpe en raison de surtensions. Une mise à la terre correcte, l'évitement des zones de travail humides et le respect des consignes de sécurité électrique peuvent réduire ces risques.

Risque mécanique : la machine de découpe laser contient des composants mobiles. Si l'appareil serre le doigt ou d'autres parties du corps, il peut provoquer des accidents de sécurité. Le respect des protocoles de sécurité et la mise en place de protections et de verrouillages de sécurité permettront de réduire au maximum les risques d'accidents mécaniques.

Pour réduire ces risques, il est nécessaire de respecter les consignes de sécurité du fabricant, de suivre une formation adéquate à l'utilisation de la machine et de maintenir un environnement de travail sûr et contrôlé.

Il est également essentiel d'entretenir la machine de découpe laser et ses pièces pour réduire les risques potentiels.

Comment choisir une machine de découpe laser adaptée à mes besoins ?

De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors du choix d'une machine de découpe laser appropriée.

Par exemple, les matériaux à découper. L'épaisseur et la taille du matériau, la restriction du budget ainsi que la précision de coupe requise.

Vous devez évaluer les différents modèles de machines, leur puissance et leurs fonctions logicielles afin de déterminer la machine la mieux adaptée à vos besoins.

VI. Conclusion

La machine de découpe laser adopte des lasers de haute puissance pour découper avec précision et efficacité dans de nombreux domaines.

Diverses techniques de coupe, telles que la flamme et la fusion, deviennent de plus en plus indispensables à la fabrication et à l'industrie modernes.

Les machines de découpe laser d'ADH offrent une précision et une efficacité inégalées dans le domaine de la métallurgie, de la fabrication de tôles et de diverses applications d'ingénierie mécanique.

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Comment fonctionne une machine de découpe au laser ?

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