Une introduction aux lasers

La découpe au laser est une forme relativement nouvelle de découpe de tôles. Sans « outil » traditionnel, les coupes peuvent être très petites et précises. Ce processus permet également la gravure ou la gravure de pièces à l'aide de paramètres laser de faible puissance. Développé dans les années 1970 pour des applications industrielles, le LASER, ou Light Amplification Stimulated by Emitted Radiation, est devenu un standard pour les ateliers de fabrication de précision à la fin des années 1990.

Comment fonctionnent les machines de découpe laser

En utilisant le laser comme source de chaleur et avec un gaz de protection (généralement de l'azote), une machine laser brûle ou fond littéralement à travers des matériaux aussi épais que de l'acier de 1-1/4". La découpe au laser peut être utilisée pour découper simplement des feuilles plates de matériaux ou dans une configuration tridimensionnelle utilisable pour la découpe de pièces préformées.

Étant donné que le laser est une source de chaleur, ce processus peut ne pas être considéré comme optimal pour les applications ou les produits sensibles à la chaleur qui peuvent générer des fumées dangereuses lorsqu'ils sont coupés par le laser. De plus, comme le laser est une source de lumière, il n'est généralement pas souhaitable d'usiner des matériaux hautement réfléchissants tels que le cuivre et le laiton par cette méthode (CO₂ s surtout). L'aluminium a également une capacité de coupe limitée en raison de sa réflectivité et de ses excellentes propriétés d'absorption de la chaleur même que nous utilisons pour le couper. Ainsi, la capacité de découpe d'un laser pour l'aluminium est généralement limitée à environ un tiers de la capacité de la machine à découper l'acier doux et à environ la moitié des capacités globales de découpe de l'acier de la machine pour les aciers inoxydables.

Les machines laser sont disponibles aujourd'hui dans des tables de différentes tailles allant de 4' x 4' jusqu'aux machines à portique sur rails de 20' de large par 60' de long (ou plus). Les tailles de table les plus courantes trouvées dans les ateliers d'aujourd'hui sont 4' x 8', 5' x 10' ou 6' x 12' et sont disponibles en tant que systèmes autonomes, ou elles peuvent faire partie de cellules de production entièrement automatisées. Les lasers sont également disponibles dans une série de puissances différentes (également appelées kilowatts ou KW). La capacité et les vitesses de coupe sont généralement augmentées par l'utilisation de puissances plus élevées. Cependant, l'utilisation de puissances plus élevées augmente également à la fois le coût d'investissement de la machine et son coût horaire de fonctionnement. Aujourd'hui, les machines sont disponibles dans des plages de puissance allant de 1 500 watts (1,5 kW) à 12 000 watts (12,0 kW).

Les machines laser sont disponibles en deux types de conception de machine de base appelés optiques hybrides ou volantes :

1. Hybride — Le terme "hybride" est utilisé lorsqu'une machine laser déplace le matériau ou la table dans une direction et la lentille de focalisation laser dans l'autre. Ce type de conception utilise moins de pièces mobiles pour le système de distribution du trajet du faisceau, ce qui nécessite généralement moins d'entretien tout en fournissant une puissance de coupe plus (et plus constante) au niveau de la tête de découpe laser car il y a moins de miroirs et de lentilles focales nécessaires.
2. Optique volante — Le terme "optique volante" est utilisé pour décrire des machines qui ne déplacent pas la matière sur le lit du laser. Au contraire, le laser lui-même "vole" littéralement au-dessus du matériau. Cette conception offre les taux rapides, l'accélération et les vitesses de coupe possibles les plus élevés tout en étant d'une conception légèrement plus complexe.

Types de lasers

Il existe deux principaux types de lasers utilisés dans les machines de découpe de métaux que nous voyons sur le marché aujourd'hui :

CO₂

CO₂ les sources d'énergie laser, appelées résonateurs, génèrent l'énergie en faisant rebondir une source lumineuse sur des miroirs individuels et en excitant les particules lumineuses, ou ions, avec une onde de radiofréquence ou une autre méthode pour faire entrer en collision et diviser les ions, les amplifiant ainsi. Le résonateur est scellé et pressurisé avec des gaz qui sont poussés à des vitesses extrêmement élevées avec un turbo à travers le résonateur laser lui-même. Le laser est ensuite autorisé à sortir du résonateur à travers un petit orifice, puis à travers un système de distribution purgé au gaz propre soigneusement orchestré focalisant et réfléchissant le faisceau à la volée plusieurs fois vers la tête de coupe. Certains systèmes plus récents ont remplacé le système d'acheminement du faisceau par un système d'acheminement par fibre optique.

Diode directe (fibre)

Les lasers à diode directe utilisent des diodes laser pour émettre directement une lumière amplifiée vers un câble à fibre optique transmettant cette lumière à la tête de coupe. Ce système ne comporte aucune pièce mobile et nécessite très peu d'entretien, ce qui en fait une option privilégiée pour de nombreux nouveaux systèmes.

Le terme "fibre optique" se réfère uniquement à la méthode de livraison du faisceau et non à la manière dont le faisceau est généré. La livraison de faisceaux par fibre optique est une méthode plus simple et moins chère qui élimine les miroirs, lentilles et gaz précis de l'ancien CO₂ type laser. La fibre optique est la dernière technologie en matière de systèmes laser de découpe de métaux.

• Matériaux traités : Acier, aluminium, aciers inoxydables, feuilles de plastique et bois
• Fabricants de lasers populaires : Amada, Cincinnati, Mazak, Mitsubishi, Trumpf, Bystronic, HK Laser et Polaris

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