Découpe laser de tôles :principes de base de la découpe laser de métaux

Les techniques de fabrication soustractives sont des opérations typiques de fabrication de pièces dans les industries. L'un des principaux exemples de ces techniques est la découpe au laser de la tôle, une procédure de fabrication essentielle.

Le processus concentre le faisceau laser sur la surface du matériau pour brûler, vaporiser ou faire fondre les matériaux et finalement produire les résultats souhaités. Puisqu'il s'agit d'un processus précis et précis, il facilite la fabrication de composants avec des détails complexes.

Cet article est un guide complet avec toutes les informations nécessaires dont vous pourriez avoir besoin sur la découpe laser avant de vous y aventurer pour votre prochain concert de fabrication.

Qu'est-ce que Découpe laser de tôle  ?

Fabrication de tôlerie est l'une des principales techniques de fabrication industrielle. En tant que telle, la découpe au laser de la tôle semble être l'une des procédures incontournables. La fabrication par découpe au laser utilise un faisceau de lumière à haute puissance (laser) pour découper des feuilles de métal plates et minces. Le processus est dirigé par l'optique et la technologie de commande numérique par ordinateur (CNC), qui explique la haute précision des pièces découpées au laser.

Historique de Découpe laser de tôle

La technologie de découpe au laser existe depuis plus de 60 ans, la première tentative de découpe de tôles datant de 1960.

En 1964, CO₂ les lasers étaient déjà utilisés pour fabriquer des détails complexes tels que le soudage des ressorts d'horlogerie. L'automatisation et les caractéristiques de haute précision de la découpe laser par rapport aux autres procédés de découpe les ont largement acceptées pour la fabrication délicate et la production en grand volume.

Les lasers à fibre ont été produits pour la première fois dans les années 60, mais pas avant la fin des années 80 avant d'arriver sur le marché commercial. Les années 1990 sont considérées comme l'âge d'or de la technologie laser - car elles ont cédé la place à de nombreux lasers à haute puissance, comme les lasers à semi-conducteurs qui ont considérablement amélioré l'efficacité et la productivité. Au début des années 2000, les services de découpe au laser étaient désormais une technique de fabrication largement acceptée utilisée par plusieurs industries, telles que les industries automobile et aérospatiale.

Types de lasers pour la découpe de tôle

Il existe trois formes différentes de lasers pour la découpe de matériaux dans la fabrication industrielle. Chaque découpeuse laser possède des caractéristiques uniques qui les distinguent les unes des autres. Cela dit, vous trouverez ci-dessous un résumé complet des trois types de découpeurs laser.

Lasers à fibre

Les machines de découpe laser à fibre sont parmi les dispositifs de découpe de précision les plus puissants. Ils appartiennent aux lasers à solide utilisant des lasers germes pour amplifier le faisceau avec des fibres de verre spéciales. Ils sont efficaces pour couper des pièces de métaux, d'alliages et de non-métaux comme le verre, les plastiques et même le bois. Outre les simples opérations de découpe, ils conviennent à la gravure et au recuit des métaux.

Les traits de scie laser à fibre sont plus étendus que les autres; cela peut expliquer leur grande puissance. Ils possèdent une longue durée de vie d'au moins 25 000 heures et nécessitent donc moins d'entretien. Ils produisent certaines des poutres les plus solides et les plus stables. Cependant, ils conviennent mieux aux matériaux de moins de 20 mm d'épaisseur.

CO ₂ Lasers

CO₂ les lasers produisent le faisceau de lumière en faisant passer de l'électricité dans un tube rempli d'un mélange de gaz. Le mélange gazeux contient principalement du dioxyde de carbone et des gaz inertes - l'hélium et l'azote, les formes les plus courantes pour les lasers.

Cependant, ils sont moins puissants que les lasers à fibre. CO₂ les machines laser ne peuvent que couper des non-métaux comme le bois, l'acrylique et les plastiques. Dans certains cas, ils peuvent également fonctionner pour la découpe laser de tôles, en particulier de fines feuilles d'aluminium et de certains autres métaux non ferreux.

[Vous voudrez peut-être connaître les différences entre les lasers à fibre et les lasers CO2.]

Lasers à cristal

Les découpeuses laser à cristal existent sous deux formes :les cristaux Nd:YAG (grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au néodyme) et Me:YVO (ortho-vanadate d'yttrium dopé au néodyme, YVO4). Les deux sont des appareils de coupe incroyablement puissants. Cependant, ils sont assez chers mais ont environ la moitié de la durée de vie des lasers à fibre - 8 000 à 15 000 heures. Ils conviennent à la coupe de métaux revêtus et non revêtus, de non-métaux et de plastiques, et même de céramiques dans des circonstances spécifiques.

Trois Découpe laser de tôle Processus

La découpe au laser de la tôle est le processus thermique qui consiste à utiliser un faisceau laser pour découper des morceaux d'une tôle. Il existe principalement trois méthodes de découpe de tôle.

Découpe par fusion par faisceau laser

La coupe par fusion utilise un gaz de coupe inerte, souvent de l'azote ou de l'argon, pour expulser le matériau en fusion de la torche de coupe. Depuis l'utilisation du gaz inerte, il empêche l'oxydation au bord de coupe sans réagir avec le processus. Le processus convient aux feuilles plates et minces et aux cas où le matériau doit répondre à des exigences visuelles élevées et à moins de besoins de post-traitement.

Découpe à la flamme par faisceau laser

L'oxycoupage utilise du gaz oxygène pour expulser le matériau en fusion. Il provoque une réaction exothermique qui représente une augmentation de l'apport énergétique global du procédé. Le processus est idéal pour couper l'acier doux, entre autres types de tôles et des matériaux fusibles comme la céramique.

Découpe par sublimation par faisceau laser

La découpe par sublimation utilise un laser pour évaporer des parties d'un matériau avec moins de fusion. Comme la coupe par fusion, les gaz inertes - azote, hélium ou argon servent de gaz de coupe, ce qui garantit que les arêtes de coupe sont exemptes d'oxydants. Bien qu'il soit lent, il produit des bords de qualité supérieure pour une coupe de haute précision.

Avantages de Découpe laser de tôle

Vous trouverez ci-dessous cinq avantages essentiels de cette technique de fabrication.

Coupes de haute précision

Le faisceau lumineux coupe les métaux avec une très grande précision dans la fabrication de découpe laser. L'exactitude et la précision avec lesquelles le laser fond et évapore les matériaux sont incomparables à de nombreuses autres méthodes de découpe. Certains outils de découpe ont des niveaux de tolérance d'environ 1 à 3 mm, tandis que les découpeurs laser coupent avec une précision aussi faible que 0,003 mm.

Utilisation élevée des feuilles

Les découpeuses au laser offrent la possibilité d'utiliser un grand pourcentage des matériaux de fabrication. La technologie laisse peu ou pas de place au gaspillage – la machine maximise le nombre de pièces utilisables de toute tôle. Par conséquent, vous vous souciez moins de fournir des matériaux excédentaires ; vous pouvez acheter le montant exact en sachant que ce serait suffisant.

Polyvalence de coupe extrême

Les opérations de découpe au laser sont très flexibles et polyvalentes. Un seul découpeur laser fonctionne bien pour différentes opérations de découpe, telles que des coupes simples, complexes avec des détails complexes, des marquages, des perçages et même des gravures. Par conséquent, les fabricants n'ont pas besoin de remplacer l'outillage de temps à autre pendant le processus.

Faible consommation d'énergie

Les découpeuses laser ne nécessitent pas de déplacer différentes parties de l'appareil, contrairement à certaines autres machines de découpe. Cela leur permet de découper efficacement des morceaux de matériau sans consommer trop d'énergie. Alors que les découpeurs laser peuvent fonctionner avec 10 kW d'énergie, la plupart des autres procédures peuvent utiliser jusqu'à cinq fois.

Peu ou pas de dégâts

Peut-être pensez-vous que l'exposition à la chaleur des matériaux lors de la découpe au laser peut provoquer un gauchissement ou une distorsion des pièces, voire des dommages complets. Eh bien, c'est faux. Les pièces affectées par la chaleur lors de la découpe au laser sont minimes et ne menacent pas la tolérance des caractéristiques ou des composants après fabrication.

Inconvénients de Découpe laser de tôle

Malgré ses nombreux avantages, la tôle découpée au laser présente quelques inconvénients. Discutons-en.

Besoin d'un opérateur spécialisé

Pour utiliser au mieux vos découpeuses laser, vous devrez peut-être faire appel à un professionnel pour faire fonctionner la machine pour la fabrication de pièces. Un expert, par exemple, détectera rapidement une panne ou une mauvaise configuration pouvant affecter les processus de production ou même l'intégrité de la machine.

Limites sur l'épaisseur du métal

Bien que la découpe au laser puisse bien fonctionner avec une large gamme de matériaux, y compris les tôles, il est conseillé d'utiliser d'autres procédures de découpe lorsqu'il s'agit de métaux épais. Les découpeuses laser typiques sont idéales pour couper des tôles d'aluminium d'une épaisseur maximale de 15 mm et de l'acier de 6 mm.

Gaz nocifs

Au fur et à mesure que les découpeurs laser fondent et évaporent les matériaux, ils libèrent de manière significative des fumées nocives lors de la découpe du plastique. Par conséquent, il est essentiel d'opérer la découpe laser dans une pièce bien ventilée ou dans un environnement de travail sûr.

Investissement initial élevé

Le coût d'un découpeur laser de qualité supérieure est élevé. Un découpeur laser typique peut coûter environ 3 000 $, ce qui est deux fois plus élevé que le coût des découpeurs au jet d'eau ou au plasma. Pour vous engager dans des services de découpe laser en tant que moyen commercial, vous devez supporter un investissement initial élevé.

Conseils de conception pour les pièces découpées au laser

Pour une utilisation efficace et efficiente des services de découpe laser de vos pièces. Vous devez respecter les ensembles de conseils ci-dessous pour votre conception de produit de découpe laser .

Vos détails ne peuvent pas être inférieurs à l'épaisseur du métal

L'épaisseur est un facteur important que vous devez prendre en compte dans les opérations de découpe au laser. Elle est directement liée à la puissance du laser. Par conséquent, plus l'épaisseur est élevée, moins le laser peut pénétrer et couper le matériau. Cependant, l'augmentation de la puissance du laser peut parfois augmenter la probabilité de couper un tel matériau.

Souvenez-vous du Kerf

La conception du laser rend important de noter ce que les gens appellent Kerf. Kerf est le matériau qui s'évapore lorsque le faisceau laser frappe le matériau de découpe laser. Ce n'est pas seulement dans la découpe laser. Il est visible dans d'autres procédés d'usinage soustractifs. La découpe au laser Kerf se produit en raison de l'épaisseur du faisceau laser. C'est une chose importante à prendre en compte lors de la phase de conception.

Choisir le bon matériau

Le bon matériau est la chose la plus importante à noter avant une opération de découpe au laser. Le choix d'un matériau dépend des propriétés que vous souhaitez que le produit final ait. Par exemple, les matériaux ont des propriétés différentes en termes de rigidité, de translucidité et de flexibilité. Chez Rapid Direct, vous aurez accès à différentes découpes laser tôle, plastique, papier, etc.

Les espacements sont importants

L'espacement est très important dans la découpe laser pour éliminer l'erreur et obtenir le meilleur résultat possible. L'espacement minimum doit être égal à l'épaisseur du matériau. Par exemple, en découpe laser de tôle, si la tôle a une épaisseur de 2 mm, l'espacement entre deux chemins sera de 2 mm. C'est également important si vous envisagez de travailler sur différentes conceptions de tôle découpées au laser.

Convertir votre texte en points d'ancrage et courbes

Toutes les opérations au laser ne nécessitent pas de découpe de texte. Cependant, si vous devez incorporer du texte, vous devez espacer les lettres du texte et les écrire en grand format. Ceci est pour un fonctionnement plus fluide et le meilleur résultat. Si les lettres sont proches, elles peuvent se chevaucher, conduisant à une inscription illisible.

La connaissance des conseils ci-dessus peut aider à réduire les coûts de fabrication de tôlerie .

Dois-je investir dans une machine de découpe laser ou choisir un service

Des simples fabrications d'équipements aux grandes entreprises - comme les industries aérospatiale et automobile - les services de découpe au laser sont cruciaux pour diverses opérations de fabrication. La technique est une procédure efficace et très efficace adaptée à une vaste gamme de matériaux.

Cependant, le choix judicieux pour les petites entreprises de fabrication est de choisir un service plutôt que d'investir dans la machine, car c'est un excellent moyen de réduire les coûts tout en offrant de la qualité aux clients. Cependant, si les fonds sont disponibles, investir dans des machines de découpe laser pourrait être très rentable en raison des nombreux avantages qui accompagnent l'appareil.

Quoi qu'il en soit, le choix dépend uniquement des fabricants. Mais si vous choisissez de faire appel à un service, contactez RapidDirect - un expert dans la fourniture de services de découpe laser de tôle.

Vos ​​services de découpe laser en ligne pour les pièces en tôle

Vous recherchez une entreprise qui garantit des services de découpe laser de qualité ? Alors, RapidDirect est exactement ce dont vous avez besoin pour votre fabrication.

Nous sommes une entreprise de confiance fournissant des services de fabrication de tôles pour le prototypage rapide et la production sur mesure. Nous garantissons des services de découpe laser de tôle de haute qualité et nous fournissons des solutions rentables et à la demande selon votre demande.

Nous proposons également des prototypes à faible volume et une production à volume élevé. Avec RapidDirect, vous pouvez être sûr que vos produits seront exempts de problèmes de fabrication de tôlerie , même lorsque vous travaillez avec des produits personnalisés avec des détails complexes. De plus, nous proposons également certains des meilleurs services d'usinage CNC, d'impression 3D, de moulage par injection et de moulage sous pression.

Alternatives à la découpe laser

Peut-être que vous ne voulez pas utiliser la découpe au laser et que vous ne savez pas comment découper des formes dans de la tôle; vous trouverez ci-dessous d'autres options haut de gamme pour vos besoins de fabrication.

GED

L'EDM, l'usinage par décharge électrique, comme la découpe laser, utilise l'énergie thermique pour enlever des morceaux de matière. Il utilise des décharges électriques (étincelles) pour découper la forme souhaitée dans un matériau. Par rapport à la découpe laser, l'EDM produit une meilleure finition de surface avec une zone moins affectée par la chaleur. En outre, il convient à la coupe de pièces de matériau durcies.

Fraisage CNC

Le fraisage CNC consiste à utiliser des fraises rotatives à grande vitesse pour façonner les matériaux. Les opérations de fraisage fonctionnent bien dans les métaux, les alliages et les non-métaux. Comme la découpe laser, il s'agit d'un procédé de fabrication soustractif de haute précision. La principale différence entre les deux processus est que, tandis que le fraisage utilise des outils de coupe - des fraises rotatives, pour tailler ou façonner des conceptions, la découpe au laser utilise des faisceaux de lumière, une fusion au laser ou une forme de conception brûlée.

Découpe au jet d'eau

La découpe au jet d'eau est une technique de fabrication qui consiste à utiliser de l'eau ou un mélange d'eau et de substances abrasives sous haute pression pour découper une pièce de matériau.

Vous trouverez ci-dessous une comparaison entre la découpe au jet d'eau et la découpe au laser.

• Les découpeuses au laser peuvent graver des chiffres ou des marques, tandis que la découpe au jet d'eau ne permet que la découpe.
• Les deux conviennent à la coupe d'une large gamme de matériaux. Cependant, les jets d'eau ne peuvent pas couper des matériaux plus épais que les découpeuses laser, jusqu'à 50 mm.
• La découpe laser a de meilleurs niveaux de tolérance et accorde plus d'attention aux détails complexes, ce qui en fait le meilleur choix pour les géométries complexes.

Coup de poing

Le poinçonnage utilise une presse à poinçonner pour découper la forme souhaitée dans un morceau de matériau. Comme d'autres opérations CNC, le poinçonnage est une technique très précise pour la fabrication de pièces, et il convient également à une vaste gamme de matériaux. Cependant, le poinçonnage n'est pas idéal pour fabriquer des composants aux géométries complexes.

Conclusion

La découpe laser est une technologie utilisée dans le prototypage rapide pour la découpe de matériaux. Cet article a présenté l'opération, son historique, ses types et d'autres éléments que vous pourriez connaître. Nous pensons que vous avez appris une ou plusieurs choses sur la découpe laser. Cependant, vous pouvez nous faire confiance chez RapidDirect pour les meilleurs services de découpe laser.