Guide essentiel pour choisir une machine de découpe laser à fibre pour le métal

1. Qu'est-ce qu'une machine de découpe laser à fibre ?

Une machine de découpe laser à fibre est une machine laser qui émet de la lumière depuis un laser et la focalise en un faisceau laser de haute densité de puissance via un système de chemin optique. Le faisceau laser frappe la surface de la pièce, la portant à son point de fusion ou d'ébullition, tandis que le gaz à haute pression coaxial au faisceau chasse le métal fondu ou vaporisé.

Avec le mouvement de la position relative du faisceau et de la pièce, le matériau est finalement découpé pour atteindre l'objectif de découpe.

Le processus de découpe laser remplace les couteaux mécaniques traditionnels par des faisceaux invisibles. Il offre une haute précision, une vitesse de coupe rapide, n'est pas limité par les restrictions de motifs de coupe, économise le matériau par imbrication automatique, a une incision lisse et de faibles coûts de traitement. Il améliorera progressivement ou remplacera les équipements traditionnels de découpe de métal. La partie mécanique de la tête de découpe laser n'a pas de contact avec la pièce. Elle ne rayera pas la surface pendant le travail. La vitesse de découpe est rapide et l'incision est lisse et plate. Généralement aucun traitement ultérieur n'est requis. La zone affectée thermiquement est petite, la déformation de la tôle est faible, et la fente est étroite (0,1-0,3 mm) ; pas de contrainte mécanique, pas de bavures de coupe ; haute précision d'usinage, bonne répétabilité, pas de dommage à la surface du matériau ; programmation CNC, peut traiter tout plan, peut couper toute la plaque en grand format, sans moule, économique et gain de temps.

2. À quoi sert une machine de découpe laser à fibre ?

Les machines de découpe laser à fibre peuvent couper toutes sortes de matériaux métalliques :

• Fer
• Alliage
• Laiton
• Cuivre
• Titane
• Aluminium
• Acier au carbone
• Acier de construction
• Acier inoxydable

3. Dans quels domaines s'applique la machine de découpe laser à fibre ?

Les applications sont très étendues, incluant de nombreuses industries, et c'est l'un des équipements nécessaires pour de nombreuses entreprises :

• Industrie publicitaire
• Traitement de tôlerie
• Production de châssis et armoires
• Production de lames de ressort
• Pièces de métro
• Fabrication d'ascenseurs
• Fabrication d'ustensiles de cuisine

La machine est largement appliquée dans : traitement de tôlerie, fabrication d'enseignes publicitaires, fabrication d'armoires électriques haute/basse tension, pièces mécaniques, ustensiles de cuisine, automobiles, machinerie, artisanat métallique, lames de scie, pièces électriques, industrie de la lunetterie, lames de ressort, circuits imprimés, bouilloires électriques, microélectronique médicale, quincaillerie, outils de mesure, couteaux et autres industries.

4. Quels sont les composants d'une machine de découpe laser à fibre ?

Elle est composée de trois parties importantes :

Première partie : le bâti robuste normalement soudé par tubes et tôles. Il assure une longue durée de vie et, avec mesure au niveau à bulle (Figure 4-1), garantit la précision de travail. Il sert à placer la pièce à couper et peut se déplacer avec précision selon le programme de contrôle. Il est généralement entraîné par 2 moteurs servo (Figure 4-2).

Figure 4-1 : Mesure niveau à bulle

Figure 4-2 : Moteur servo Yaskawa

Deuxième partie : système de transmission du faisceau. L'optique de transmission et les composants mécaniques de tout le processus depuis le faisceau émis par le générateur laser (Figure 4-3) jusqu'à la pièce.

Figure 4-3 : Générateur laser IPG

Troisième partie : système de commande CNC (Figure 4-4). Il assure le mouvement des axes X, Y et Z. Il peut aussi contrôler la puissance de sortie du générateur.

Figure 4-4 : Système de contrôle Cypcut

Outre ces trois parties importantes, il y a d'autres composants :

A. Chemin optique externe. Miroirs réfléchissants pour diriger le laser dans la direction souhaitée. Pour prévenir les défaillances du chemin de faisceau, tous les miroirs doivent être protégés par un couvercle protecteur, et un gaz protecteur à pression positive propre est introduit pour protéger la lentille de la contamination. Un ensemble de lentilles performantes focalisera un faisceau sans divergence en un point infinitésimal. Une lentille de distance focale 5,0 pouces est généralement utilisée. La lentille 7,5 pouces n'est utilisée que pour matériaux >12 mm d'épaisseur.

B. Alimentation stabilisée. Relie le générateur laser, le bâti et le système d'alimentation. Principalement pour prévenir les interférences du réseau électrique externe.

C. Tête de découpe laser à fibre. Comprend principalement : cavité, support de lentille de focalisation, lentille de focalisation, capteur capacitif et buse de gaz auxiliaire. Le dispositif d'entraînement de la tête de découpe pilote la tête selon l'axe Z selon un programme, composé d'un moteur servo, vis à billes ou engrenage, etc.

D. Système de refroidissement par eau (Figure 4-5). Utilisé pour refroidir la tête laser et le générateur laser. Un laser convertit l'énergie électrique en énergie lumineuse. Par ex., un laser à fibre a généralement un taux de conversion >25%, l'énergie restante devient de la chaleur. L'eau de refroidissement évacue l'excès de chaleur pour maintenir le générateur en fonctionnement à froid. L'unité refroidit aussi les miroirs du chemin optique externe et la lentille de focalisation pour assurer une qualité de transmission de faisceau stable, et prévenir efficacement la surchauffe de la lentille causant déformation ou rupture.

Figure 4-5 : Refroidisseur S&A

E. Gaz (Figure 4-6). Incluant le gaz de travail du laser et le gaz auxiliaire, utilisé pour fournir le gaz auxiliaire à la tête de découpe.

Figure 4-6 : Gaz

F. Autres équipements pour usage quotidien : compresseur d'air, filtre, ventilateur d'extraction, etc.

5. Quel est le principe de fonctionnement d'une machine de découpe laser à fibre ?

Le laser est un type de lumière. Comme les autres lumières, il est produit par la transition d'atomes (moléculaires ou ioniques, etc.).

Cependant, contrairement à la lumière ordinaire, la lumière laser (Figure 5-1) ne dépend du rayonnement spontané que pour la toute première courte période. Comme le processus est entièrement déterminé par la lumière d'excitation, le laser a une couleur très pure, une directionnalité presque sans divergence, et une intensité lumineuse et une cohérence élevées.

La découpe laser à fibre est réalisée en appliquant l'énergie de haute densité de puissance générée par la focalisation laser. Sous contrôle informatique, le laser est déchargé par impulsions pour émettre une répétition contrôlée de laser pulsé à haute fréquence formant un faisceau d'une certaine fréquence et largeur d'impulsion. Le faisceau laser pulsé est conduit et réfléchi par le chemin optique et focalisé par le groupe de lentilles de focalisation. Sur la surface de l'objet traité, un spot subtil de haute densité d'énergie est formé. Le spot focal est situé près de la surface à traiter, et le matériau est fondu ou gazéifié instantanément à haute température. Chaque impulsion laser à haute énergie fait instantanément un petit trou dans la surface de l'objet. Sous contrôle informatique, la tête de traitement laser et le matériau sont déplacés et tracés successivement selon un motif pré-dessiné, afin que l'objet soit traité selon la forme désirée.

Figure 5-1 : Tête laser Raytools

6. Comment définir la qualité de coupe d'une machine de découpe laser à fibre ?

La précision de coupe est le premier facteur pour déterminer la qualité d'une machine de découpe laser CNC. Quatre facteurs affectent la précision :

• A. Taille de cohésion du laser du générateur. Si après cohésion le faisceau est très petit, la précision de coupe sera très élevée. L'écart sera très petit. Cela indique une excellente qualité et précision.
• B. Précision du bâti. Avant de travailler, vérifier chaque partie du bâti. La verticalité et l'horizontalité doivent être excellentes. S'il y a 0,1 mm de déviation par partie, cela s'amplifiera pendant le fonctionnement.
• C. Forme du faisceau laser. Si le faisceau est conique, l'écart de coupe sera aussi conique. Plus la pièce est épaisse, plus l'écart sera grand.
• D. Différents matériaux. Causent différentes qualités de coupe. Par ex., dans les mêmes conditions, grande différence entre acier inoxydable et aluminium. L'acier inoxydable donne meilleure précision et bord de coupe.

De manière générale, la qualité de coupe peut être définie par 5 standards :

• A. Qualité du bord de coupe.
• B. Taille des scories du bord de coupe.
• C. Perpendicularité et inclinaison du tronçonnage.
• D. Taille du rayon du bord de coupe.
• E. Planéité.

7. Fonctionnement sécurisé d'une machine de découpe laser à fibre

Les opérateurs doivent être formés par des professionnels pour opérer indépendamment. Basé sur notre expérience, 13 points de sécurité sont résumés :

1. Respecter les règles de sécurité. Démarrer le laser strictement selon la procédure.
2. L'opérateur doit être formé pour connaître la structure et les performances de l'équipement et maîtriser le système d'exploitation.
3. Porter des lunettes de protection si opérant près du faisceau laser à fibre.
4. Avant de savoir si le matériau convient au laser à fibre, ne pas le traiter au risque de vapeur et fumée.
5. Pendant le fonctionnement, l'opérateur ne peut pas partir ni confier à d'autres. Si besoin de partir, éteindre la machine.
6. Placer l'extincteur à proximité. Éteindre la machine si non utilisée. Ne pas mettre de papier, cuir ou autres matériaux inflammables près du faisceau laser.
7. Si situation anormale détectée, arrêter immédiatement et dépanner ou informer les ingénieurs.
8. Garder le laser, le bâti et les alentours propres, ordonnés et sans huile. Empiler pièces, tôles et rebuts comme requis.
9. Lors de l'utilisation du gaz, éviter d'écraser les fils de soudure pour éviter les fuites. L'utilisation et le transport des bouteilles doivent suivre les procédures de surveillance. Ne pas exposer au soleil ni près de sources de chaleur. En ouvrant la vanne, l'opérateur doit se tenir sur le côté du goulot.
10. Respecter les règlements de sécurité haute pression lors de la maintenance. Maintenance toutes les 40h ou hebdomadaire, toutes les 1000h ou tous les 6 mois, selon règlements et procédures.
11. Après mise sous tension, démarrer manuellement à basse vitesse en X et Y pour vérifier toute anomalie.
12. Après entrée d'un nouveau programme de pièce, le tester et vérifier son fonctionnement.
13. Pendant le travail, surveiller le fonctionnement du bâti pour éviter sortie de la zone effective ou collision entre machines.

8. Maintenance quotidienne d'une machine de découpe laser à fibre

Le bâti (Figure 8-1)

1. Avant démarrage quotidien, vérifier l'état du gaz de travail laser et gaz de coupe. Si pression insuffisante, remplacer promptement.
2. Vérifier si point zéro X, Y, Z, statut préparation laser, etc. sont endommagés (vérifier indicateurs).
3. Vérifier s'il y a du jeu au point zéro, interrupteurs de fin de course X, Y, Z et vis de fixation du bloc d'impact, et si les interrupteurs de fin de course sont sensibles.
4. Vérifier si le niveau d'eau de circulation dans le refroidisseur est suffisant. Si insuffisant, ajouter à temps.
5. Vérifier s'il y a fuite dans le circuit d'eau de circulation du chemin optique externe. Fuite doit être traitée à temps, sinon durée de vie de la lentille optique affectée.
6. Après chaque jour de coupe, vérifier la lentille de focalisation pour dommages.
7. Vérifier si le soufflet du chemin optique externe est brûlé ou endommagé.
8. Après travail quotidien, nettoyer les déchets de coupe, nettoyer le site, garder le site propre. Nettoyer l'équipement pour assurer que toutes les parties sont propres.
9. Après travail quotidien, ouvrir la vanne de vidange du réservoir d'air au bas du compresseur pour drainer, refermer après évacuation.
10. Après travail quotidien, appuyer sur la procédure d'arrêt, puis couper l'alimentation totale.

Figure 8-1 : Bâti robuste

Le générateur laser (Figure 8-2)

Le générateur laser doit être entretenu avant démarrage quotidien.

1. Vérifier la pression d'eau de refroidissement maintenue entre 3,5-5 Pa.
2. Vérifier la température de l'eau de refroidissement, de préférence celle requise pour le générateur laser sélectionné.
3. Vérifier la hauteur du niveau d'huile dans la pompe à vide du générateur laser. Si pas, ajouter.
4. Vérifier s'il y a fuite dans les conduites d'huile, d'eau, de gaz du générateur laser, et si la pompe à vide ou composants pneumatiques dans le résonateur fuient.

Figure 8-2 : Générateur laser Raycus

9. Comment acheter une machine de découpe laser à fibre chez STYLECNC ?

1. Consultation : nous recommandons la machine la plus adaptée après avoir pris connaissance de vos besoins (métaux à couper, dimensions max : Longueur x Largeur x Épaisseur).
2. Devis : nous fournissons un devis détaillé selon les machines consultées, avec la meilleure qualité et le prix le plus compétitif.
3. Évaluation du processus : les deux parties évaluent et discutent soigneusement tous les détails (paramètres techniques, spécifications, conditions commerciales) pour exclure tout malentendu.
4. Passation de commande : sans doute, nous envoyons la facture proforma (PI), puis les deux parties signent un contrat de vente.
5. Production : nous lançons la production dès réception du contrat signé et de l'acompte. Les nouvelles de production seront communiquées à l'acheteur pendant la fabrication.
6. Contrôle qualité : toute la procédure sera sous inspection régulière et contrôle qualité strict. La machine complète sera testée pour s'assurer qu'elle fonctionne très bien avant sortie d'usine.
7. Livraison : nous organisons la livraison selon les termes convenus et après confirmation par l'acheteur.
8. Dédouanement : nous fournissons et livrons tous les documents d'expédition nécessaires à l'acheteur et assurons un dédouanement fluide.