Usinage par faisceau laser ::Principe, Fonctionnement, Equipement, Application, Avantages et Inconvénients

Aujourd'hui, nous allons en apprendre davantage sur le principe d'usinage par faisceau laser, le fonctionnement, l'équipement, l'application, les avantages et les inconvénients avec son diagramme. L'usinage par faisceau laser est un processus d'usinage thermique qui utilise un faisceau laser pour produire de la chaleur. Dans ce processus d'usinage, le métal est éliminé par fusion et vaporisation des particules métalliques de la surface de la pièce à usiner. Il s'agit d'un processus d'usinage non conventionnel dans lequel aucun outil n'est utilisé. Il est utilisé pour usiner des matériaux métalliques et non métalliques. Il est principalement utilisé dans les opérations de coupe et de perçage.

Usinage par faisceau laser :

Principe :

Le mot laser signifie amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement. Lorsqu'un électron d'énergie absorbée par un atome forme une source externe, l'électron qui est dans son niveau d'énergie d'origine, saute à un niveau d'énergie supérieur. Ce n'est pas un état stable de l'atome, donc cet électron émet l'énergie absorbée sous forme de photons et revient à son état d'origine. Si un atome qui est déjà à un niveau d'énergie plus élevé absorbe de l'énergie, il émettra une énergie double pour revenir à son état d'origine. L'énergie émise par l'atome a la même fréquence et la même longueur d'onde que l'énergie stimulante. C'est la base du laser. Lorsque le matériau laser est placé en présence d'une autre source d'énergie, il absorbe de l'énergie à un certain niveau et la libère lorsqu'il atteint sa limite d'absorption. Ce faisceau lumineux fortement amplifié est appelé laser.

Principe du soudage par faisceau laser

Ce processus d'usinage fonctionne sur la propriété de base du laser. Il utilise un faisceau laser, qui est une lumière étroite et monochromatique de haute intensité qui peut couper ou usiner n'importe quel métal et non-métal. Il peut être utilisé pour couper n'importe quel matériau, quelle que soit la dureté de la pièce à usiner. Il peut également être utilisé pour couper le diamant qui est le matériau connu le plus dur sur terre.

Équipement :

Usinage par faisceau laser

Alimentation :

Il fournit l'énergie pour l'excitation de l'électron du niveau d'énergie inférieur au niveau d'énergie supérieur. Cela alimente les lampes flash au xénon, qui produisent de l'énergie lumineuse. Le matériau laser est exposé à l'énergie lumineuse pour continuer à stocker de l'énergie.

Tube à décharge laser :

Le matériau laser rempli dans le tube à décharge laser. L'excitation de l'électron et le retour à son état d'origine se déroulent en lui. C'est un côté est partiellement transparent pour l'ouverture laser et l'autre côté est réfléchi à 100 %. Il est situé entre la lampe flash.

Matériau laser :

Il existe de nombreux types de matériaux laser disponibles, mais dans l'usinage ultérieur, on utilise principalement du CO2 (ondes pulsées ou continues) et du Nd:YAG. L'oxyde de carbone est un matériau laser qui émet de la lumière dans la région infrarouge. Il peut fournir jusqu'à 25 KW de puissance en mode onde continue. L'autre est appelé grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au néodyme. Il s'agit d'un laser à semi-conducteurs qui peut fournir de la lumière à travers une fibre optique. Il peut générer environ 50 KW de puissance en mode pulsé et 1 KW de puissance en mode continu.

Objectif de mise au point :

Une lentille de focalisation est utilisée dans l'opération d'usinage au laser. Il s'agit d'une lentille convexe dont la mise au point est sur la pièce à usiner.

Travail :

Comme nous le savons, l'énergie laser est utilisée pour retirer le métal de la pièce. Son processus peut être résumé comme suit.

• Premier matériau laser CO2 ou autres gaz remplis dans un tube à décharge laser.
• Allumez maintenant l'alimentation fournie qui est connectée par la lampe flash. Ces lampes produisent de l'énergie lumineuse qui excitait les électrons de l'atome.
• Les atomes du matériau laser absorbent l'énergie de l'énergie lumineuse produite par la lampe flash. Il conduit le saut de l'électron orbital d'un niveau d'énergie faible à un niveau d'énergie élevé. C'est l'état instable de l'atome.
• Cette énergie s'est d'abord aveuglée dans le matériau laser. Lorsque les atomes absorbent suffisamment d'énergie, ils commencent à émettre de l'énergie en continu. Il s'agit d'une lumière cohérente de même fréquence et de même longueur d'onde fortement amplifiée.
• Cette lumière laser est collectée par la lentille de mise au point et dirigée vers la pièce à usiner.
• Maintenant, le laser frappant la pièce commence le processus d'usinage en faisant fondre ou en vaporisant le matériau de la surface de contact.

C'est tout le processus d'usinage par faisceau laser.

Application :

• Utilisé pour percer un petit trou d'un diamètre d'environ 0,005 mm dans les matériaux de réfectoire et de céramique.
• Il est utilisé pour le perçage et le découpage des métaux et des non-métaux.
• Il est largement utilisé dans les industries électroniques et automobiles.
• Il est principalement utilisé dans les industries aérospatiales.
• Utilisé pour usiner des profils complexes où l'usinage par outil n'est pas possible.

Avantages et inconvénients :

Avantages :

• Il peut couper tous les matériaux.
• Aucun coût d'outillage car aucun outil physique n'est requis.
• Il produit des pièces finies ou des finitions de surface élevées.
• Pas d'usure d'outil car aucun outil physique n'est utilisé.
• Les micro-trous peuvent être percés avec précision.
• La forme complexe peut être usinée facilement car le laser peut être déplacé dans n'importe quel chemin.
• Les matériaux très durs peuvent être découpés par usinage par faisceau laser.
• Une grande précision peut être obtenue.
• Il peut être facilement automatisé et flexible.

Inconvénients :

• Ce n'est pas économique lorsqu'un grand volume de même forme doit être coupé par rapport à l'estampage.
• Coût d'investissement et de maintenance élevé.
• Il ne peut pas être utilisé pour produire un trou borgne.
• Le laser peut entraîner des risques pour la sécurité.

Il s'agit du principe d'usinage par faisceau laser, du fonctionnement, de l'équipement, de l'application, des avantages et des inconvénients avec diagramme. Si vous avez des questions concernant cet article, demandez en commentant. Si vous aimez cet article, n’oubliez pas de le partager. Abonnez-vous à notre site Web pour des articles plus intéressants. Merci de l'avoir lu.