Usinage par faisceau laser :définition, construction, principe de fonctionnement, avantages, application

Dans cet article, nous étudierons Qu'est-ce que l'usinage par faisceau laser ? et ses sous-thèmes comme la définition, les pièces ou la construction, le principe de fonctionnement, les avantages, les inconvénients et l'application en détail.

LASER :Cela signifie Émission de rayonnement stimulée par l'amplification de la lumière .

Les différents types de laser sont à semi-conducteur, à gaz et à semi-conducteur . Pour les lasers haute puissance requis pour l'usinage et le soudage, des lasers à semi-conducteurs sont utilisés.

Nous étudierons en profondeur. Commençons d'abord par la définition,

Définition de l'usinage par faisceau laser :

L'usinage par faisceau laser est un processus d'usinage non conventionnel dans lequel la pièce est percée par le processus d'usinage au laser. Pour retirer le matériau de la pièce, le processus a utilisé de l'énergie thermique.

Nous passons maintenant à la construction ou aux pièces principales, donc

Pièces d'usinage ou construction par faisceau laser :

L'usinage laser comprend les pièces principales suivantes :

• Alimentation
• Condensateur
• Lampes Flash
• Miroir réfléchissant
• Faisceau de lumière laser
• Cristal de rubis
• Lentille
• Pièce

Alimentation :

Le courant électrique ou la puissance est fourni au système. Un système d'alimentation haute tension est utilisé dans l'usinage par faisceau laser. Il donnera la puissance initiale au système après le démarrage de la réaction dans un laser qui usinera le matériau. Il y a une alimentation haute tension pour que les impulsions puissent être initiées facilement

Condensateur :

Pendant la majeure partie du cycle, une batterie de condensateurs se charge et libère l'énergie pendant le processus de clignotement. Le condensateur est utilisé pour le mode pulsé pour la charge et la décharge.

Lampes flash :

C'est la lampe à arc électrique qui est utilisée pour produire une production extrêmement intense de lumière blanche qui est un faisceau cohérent de haute intensité. Il est rempli de gaz qui s'ionisent pour former une grande énergie qui fondra et vaporisera le matériau de la pièce.

Miroir réfléchissant :

Miroir réfléchissant sont deux principaux types de miroir interne et externe. Les miroirs internes également appelés résonateurs servent à générer, entretenir et amplifier le faisceau laser. Il est utilisé pour diriger le faisceau laser vers la pièce.

Faisceau de lumière laser :

C'est le faisceau de rayonnement produit par le laser à travers le processus d'amplification optique basé sur la cohérence de la lumière créée par le bombardement de matière active.

Cristal de rubis :

Le laser rubis produit une série d'impulsions cohérentes de couleur rouge foncé. Il réalise par le concept d'inversion de population. Il s'agit d'un laser à semi-conducteurs à trois niveaux.

Objectif :

Les lentilles sont utilisées pour focaliser le faisceau laser sur la pièce. La première lumière laser entrera dans la lentille d'expansion, puis dans la lentille de collimation qui rend les rayons lumineux parallèles et la lentille d'expansion étend les faisceaux laser à la taille souhaitée.

Pièce :

La pièce peut être métallique ou non métallique. Dans ce processus d'usinage, n'importe quel matériau peut être usiné.

Principe de fonctionnement de l'usinage par faisceau laser :

L'usinage laser est basé sur le LASER et la conversion ou le processus de l'énergie électrique en énergie lumineuse et en énergie thermique.

Les électrons chargés négativement dans le modèle atomique tournent autour du noyau chargé positivement dans les trajectoires orbitales. Cela dépend du nombre d'électrons, de la structure des électrons, des atomes voisins et du champ électromagnétique.

Chaque orbitale d'électrons est associée à différents niveaux d'énergie. Un atome est considéré comme étant au niveau du sol à une température nulle absolue à ce moment-là, tous les électrons occupent leur énergie potentielle la plus basse.

Les électrons à l'état fondamental se déplacent vers un état d'énergie plus élevé en absorbant de l'énergie comme une augmentation des vibrations électroniques à des températures élevées.

Une haute tension est appliquée aux extrémités, ce qui entraîne une décharge et un plasma gazeux se forme. L'inversion de population et l'action laser auront lieu en raison de la transformation de l'énergie.

Le laser a un réflecteur à 100% et l'autre est un réflecteur partiel. 100% le réflecteur dirige les photons à l'intérieur du tube à gaz et le réflecteur partiel ne laisse passer qu'une partie du faisceau laser qui sera utilisée pour le traitement des matériaux.

Le faisceau laser produit est focalisé sur la pièce à usiner. Lorsque le laser frappe la pièce, l'énergie thermique frappe la pièce.

Cela chauffera puis fondra, se vaporisera et finalement, le matériau sera retiré de la pièce. L'usinage au laser est donc un processus d'enlèvement de matière thermique qui utilise un faisceau de lumière cohérent pour usiner la pièce très précisément.

Dans le processus d'usinage au laser, le MRR (Material Removal Rate) dépend de la longueur d'onde utilisée car il décidera de la quantité d'énergie qui lui sera appliquée.

Vidéos de travail sur l'usinage par faisceau laser :

Application d'usinage par faisceau laser :

Les utilisations ou applications de l'usinage par faisceau laser sont :

• L'usinage au laser est utilisé pour faire de très petits trous, souder des matériaux non conducteurs et réfractaires.
• Il convient mieux aux matériaux fragiles à faible conductivité et à la céramique, au tissu et au bois.
• L'usinage au laser est également utilisé en chirurgie et dans les opérations de micro-perçage.
• Science spectroscopique et photographie dans les sciences médicales
• Il est également utilisé dans la production de macro-usinage de masse.
• Découpe de profils complexes pour les matériaux fins et durs.
• Il est utilisé pour faire de petits trous. Exemple :Mamelons de la tétine.

Avantages de l'usinage par faisceau laser :

Les avantages suivants de l'usinage par faisceau laser sont :

• Dans l'usinage par faisceau laser, tout matériau, y compris non métallique, peut également être usiné.
• Des trous extrêmement petits avec une bonne précision peuvent être usinés.
• Le taux d'usure de l'outil est très faible.
• Il n'y a pas de force mécanique sur le travail.
• Les matériaux souples comme le plastique et le caoutchouc peuvent être usinés facilement.
• C'est une machine très flexible et facilement automatisée.
• La zone affectée par la chaleur est très petite.
• L'usinage au laser donne une très bonne finition de surface.
• Les matériaux traités thermiquement et magnétiques peuvent être soudés sans perdre leurs propriétés.
• L'emplacement précis peut être assuré sur la pièce.

Inconvénients de l'usinage par faisceau laser :

Les inconvénients de l'usinage par faisceau laser sont :

• L'usinage laser ne peut pas être utilisé pour produire un trou borgne ni pour percer des trous trop profonds.
• Les trous usinés ne sont ni ronds ni droits.
• Les coûts d'investissement et de maintenance sont élevés.
• Il y a un problème avec les risques pour la sécurité.
• L'efficacité globale de l'usinage par faisceau laser est faible.
• Il est limité aux feuilles minces.
• Le taux d'enlèvement de métal est également faible.
• La durée de vie de la lampe flash est courte.
• Il y a une quantité limitée de métal enlevé pendant le processus.