Usinage par faisceau laser :définition, principe de fonctionnement et application

Usinage par faisceau laser est un processus d'usinage non conventionnel dans lequel le métal de la pièce est éliminé par énergie thermique. Ce procédé est largement utilisé dans les industries, notamment pour les matériaux fragiles à faible conductivité. Apprenons-en plus sur l'usinage par faisceau laser dans cet article avec le principe de fonctionnement et les applications.

Mais avant d'en savoir plus sur l'usinage par faisceau laser, nous devons en savoir plus sur le laser et les types de laser.

Qu'est-ce que le laser ?

La forme complète du laser est Amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement . Un laser est un appareil qui émet de la lumière grâce à un processus d'amplification optique basé sur l'émission stimulée de rayonnement électromagnétique . La principale différence entre une source de lumière normale et un laser est la cohérence, la directionnalité, la monochromaticité et la haute intensité.

La lumière normale a différentes longueurs d'onde et intensités. C'est pourquoi les photons émis par une source lumineuse ordinaire sont répartis sur une grande surface, c'est pourquoi elle est incohérente.

Contrairement à la lumière normale, les ondes lumineuses du laser ont la même longueur d'onde et la même intensité. C'est pourquoi la lumière émise par le laser est appelée lumière monochrome.

La lumière émise par le laser peut être très étroite et peut se concentrer sur une très petite zone avec une intensité élevée. C'est-à-dire que plus d'énergie est concentrée sur une petite surface, ce qui fait chauffer la pièce et faire fondre la surface.

Le laser est utilisé dans diverses opérations d'usinage, lecteurs de disques optiques, imprimantes photo, lecteurs de codes-barres, phares de voiture, etc.

Types de laser

Il existe trois types de laser en fonction du support utilisé pour la production de laser.

• Lasers à gaz
• Lasers à solide
• Lasers à liquide

L'usinage par faisceau laser utilise un laser à semi-conducteurs appelé Rubi Crystal pour générer un faisceau laser.

Qu'est-ce que l'usinage par faisceau laser ?

L'usinage par faisceau laser est un processus d'usinage dans lequel une lumière laser de haute intensité est concentrée sur une petite zone d'une pièce, provoquant la fonte de cette zone en raison d'une chaleur extrême, puis se vaporise pour éliminer le matériau. L'usinage par faisceau laser utilise l'énergie thermique pour retirer de la matière de la pièce.

L'usinage par faisceau laser peut être utilisé sur des pièces métalliques et non métalliques. Il est spécialement utilisé pour les matériaux très fragiles où l'usinage traditionnel ne peut pas être utilisé. De plus, lorsque vous devez créer de minuscules formes ou découpes sur une pièce que l'usinage traditionnel ne peut pas faire, l'usinage par faisceau laser vient à la rescousse.

Principe de fonctionnement de l'usinage par faisceau laser

Le faisceau laser émet une lumière monochrome pour se concentrer sur une très petite zone de la pièce. En raison de la surface réduite et de la haute intensité du laser, une chaleur extrême a été générée. Cette chaleur fait fondre le métal et, finalement, le métal en fusion se vaporise. C'est le principe de fonctionnement de base d'un processus d'usinage par faisceau laser. Apprenons maintenant le principe de fonctionnement en détail.

Comme vous pouvez le voir sur l'image, il y a un support laser cylindrique à cristal de rubis avec deux supports réfléchissants plats qui est placé dans une bobine de lampes flash d'environ 1000W. La lampe flash émet une lumière blanche intense qui excite les cristaux pour créer un faisceau laser conçu pour se concentrer sur la zone de la pièce à l'aide d'une lentille.

Le faisceau laser produit a une densité de puissance d'environ 1000 kW/cm2. En raison de cette densité de puissance extrême, une chaleur est générée qui fait fondre la surface de la pièce.

Composants clés de la machine à faisceau laser

Voici quelques composants clés d'une machine à faisceau laser typique.

• Alimentation
• Lampe flash
• Condensateur
• Médium laser
• Miroir réfléchissant
• Lentille

Alimentation

Comme son nom l'indique, le bloc d'alimentation alimente la lampe flash afin qu'elle émette de la lumière pour exciter l'électron du niveau inférieur vers un niveau supérieur dans le milieu laser.

Lampe flash

La lampe flash est utilisée pour fournir une lumière blanche cohérente de haute intensité au tube de décharge laser/au matériau laser qui finit par exciter l'électron

Condensateur

Un condensateur est utilisé dans l'usinage par faisceau laser pour faire fonctionner la lampe flash en mode impulsion, car nous savons que le travail principal d'un condensateur est de stocker la charge et de la libérer si nécessaire.

Médium laser / Tube de décharge laser

Dans l'usinage par faisceau laser, des cristaux de rubis sont utilisés. Lorsque le tube flash émet de la lumière, il émet des photons lumineux contenant de l'énergie, et le cristal de rubis absorbe ce photon lumineux.

Miroir Réfléchissant

Il existe deux types de miroirs réfléchissants utilisés dans l'usinage par faisceau laser. L'un est 100% réfléchissant et l'autre partiellement réfléchissant. Le faisceau laser émet à travers le miroir partiellement réfléchissant.

Lentille

Une lentille est utilisée pour focaliser le faisceau laser sur la zone spécifiée de la pièce.

Avantages de l'usinage par faisceau laser

• Très utile pour l'usinage de matériaux fragiles
• Peut être utilisé pour le métal et les non-métaux
• Aucun contact entre l'outil et la pièce
• Aucun travail mécanique impliqué
• Aucune propriété mécanique n'est modifiée pendant le processus
• Peut créer des fonctions dans des zones inaccessibles aux autres outils d'usinage
• Capable de produire des caractéristiques très précises

Inconvénients de l'usinage par faisceau laser

• Le coût de configuration initial est élevé
• Un technicien qualifié est requis
• Faible taux de production
• La durée de vie de la lampe flash est courte
• Une énergie très élevée est nécessaire
• Le faible taux d'enlèvement de matière
• Coût de maintenance très élevé

Application de l'usinage par faisceau laser

• L'usinage par faisceau laser est utilisé dans presque tous les secteurs pour produire des pièces précises et complexes qui sont essentielles à la fonctionnalité du produit.
• Il est utilisé en science médicale pour l'épilation et la chirurgie esthétique
• Très populaire dans une opération de macro-usinage de masse
• Utilisé pour usiner de petits trous là où les machines-outils traditionnelles ne peuvent pas atteindre
• Soudage compliqué de matériaux non conducteurs et réfractaires.

Conclusion

C'est tout ce que nous avons dans cet article. J'espère que vous avez une bonne idée de l'usinage par faisceau laser. Je comprends que cet article ne fournit que les bases de l'usinage par faisceau laser. Mais quand même, si vous avez des questions ou des requêtes, veuillez écrire dans la section des commentaires, et je serai heureux de vous répondre.

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Foire aux questions (FAQ)

Qu'est-ce que l'usinage par faisceau laser ?

L'usinage par faisceau laser est un processus d'usinage non conventionnel dans lequel un faisceau laser est focalisé sur une certaine zone d'une pièce pour fondre et se vaporiser afin d'enlever le matériau

Que signifie LASER ?

Amplification de la lumière en simulant l'émission de rayonnement