Présentation de la découpe laser de tôle :processus, avantages et inconvénients et applications

Les opérations de découpe sont des aspects essentiels de la fabrication de pièces dans le secteur manufacturier. L'une des principales techniques de fabrication du métal est la découpe laser de la tôle. Il convient à la coupe de pièces de métaux, d'alliages et de non-métaux.

La découpe au laser de la tôle est un processus de découpe thermique impliquant des faisceaux de lumière (lasers) sur la pièce pour faire fondre ou vaporiser les matériaux jusqu'à l'obtention de la forme souhaitée. Cette technique est l'une des plus efficaces pour découper la tôle.

Cet article vous fournit des informations essentielles sur la tôle de découpe au laser avant de l'utiliser. Allons droit au but.

Qu'est-ce que la découpe laser de tôle ?

Les processus de fabrication soustractifs sont essentiels pour la modification des matériaux pour la fabrication de pièces. La découpe laser de tôle est l'une des méthodes standard pour couper et retirer des composants d'une pièce. La technique consiste à découper des morceaux de matériau à l'aide de faisceaux laser.

La technique de découpe au laser fonctionne sur la technologie de commande numérique par ordinateur (CNC), ce qui explique sa précision irréprochable. Avant l'opération de découpe CNC ou de découpe laser, l'opérateur doit avoir entré des codes ou des programmes détaillant les conceptions ou les modèles dans l'ordinateur.

Le processus de découpe laser de la tôle

La découpe au laser du métal consiste à utiliser des faisceaux laser pour faire fondre les métaux et les alliages, provoquant ainsi des coupes nettes et nettes. Le processus de découpe laser consiste en deux opérations fonctionnant en synchronie.

Le premier concerne le matériau absorbant le faisceau laser focalisé - l'énergie qui provoque la coupe. La seconde concerne la buse de découpe, concentrique aux lasers, fournissant le gaz de procédé nécessaire à la découpe. Le gaz protège la tête de traitement des vapeurs et des éclaboussures et aide à éliminer les excès du trait de scie.

Il existe essentiellement trois méthodes de découpe laser de tôle.

1. Découpe par fusion par faisceau laser

Le processus de découpe par fusion par faisceau laser utilise un gaz inerte, principalement de l'azote. Le gaz de procédé à faible réaction vaporise en continu l'espace de coupe du matériau. Au fur et à mesure que le matériau fondu est retiré, le gaz inerte empêche l'oxydation au niveau de l'arête de coupe sans interférer avec le processus.

Cette méthode de découpe au laser convient à la découpe de tôles plates et minces d'alliages d'aluminium et d'acier inoxydable qui nécessitent un attrait esthétique élevé et moins d'opérations de finition.

2. Découpe par sublimation par faisceau laser

Comme son nom l'indique, la découpe par sublimation par faisceau laser évapore le matériau. Au lieu de faire fondre le matériau comme d'autres processus de découpe laser, ils passent immédiatement du solide au gaz - sublimation.

Comme la découpe par fusion, la découpe par sublimation par faisceau laser utilise des gaz inertes pour souffler la vapeur du matériau hors du trait de scie. Ainsi, il n'y a pas d'oxydants sur le tranchant. Il est souvent utilisé pour couper des matériaux organiques comme le bois, le cuir, les textiles, etc.

3. Découpe à la flamme par faisceau laser

La découpe à la flamme par faisceau laser utilise un gaz combustible - l'oxygène pour expulser le matériau en fusion. Le laser chauffe la pièce en créant une combustion spontanée après la fusion du matériau. L'oxygène gazeux fournit plus d'énergie pour le processus de coupe par oxydation - une réaction exothermique.

L'oxycoupage est idéal pour couper l'acier doux et les matériaux fusibles tels que la céramique. Ce processus de coupe peut provoquer des brûlures sur la surface de coupe puisque le gaz est un oxydant. Une bonne optimisation des paramètres de processus aidera à prévenir la formation de bavures.

Types de lasers pour la découpe de tôle

Les fabricants utilisent généralement trois types de lasers différents pour couper les matériaux. Chaque type de laser a des caractéristiques distinctives et convient le mieux à la découpe de matériaux spécifiques. Vous trouverez ci-dessous un aperçu des trois types de lasers pour la découpe.

1. Lasers à fibre

Les machines de découpe laser à fibre utilisent de la fibre de verre pour la découpe. Ils génèrent une puissance très élevée pour des coupes de précision puissantes. Ce laser appartient à une famille de lasers à solide issus d'un "laser germe" renforcé par des fibres de verre spéciales.

Ces lasers conviennent à la découpe de presque tous les matériaux, des métaux aux alliages, en passant par les non-métaux, y compris le bois, le verre et les plastiques. Outre la coupe, ils sont idéaux pour d'autres opérations comme le recuit et la gravure.

De plus, ce sont les lasers les plus durables, ayant une durée de vie prolongée de plus de 25 000 heures et nécessitant moins d'entretien.

2. CO₂ Laser

CO₂ Les lasers produisent des faisceaux laser en faisant passer un courant électrique dans un tube rempli d'un mélange de gaz inertes, principalement de l'azote et de l'hélium. Ce sont les formes laser les plus courantes car elles sont efficaces et économiques et coupent plusieurs types de matériaux à grande vitesse.

Cependant, ils produisent moins de puissance de coupe que les lasers à fibre. Par conséquent, ils ne sont pas un excellent choix pour la découpe laser de tôle. En règle générale, les fabricants préfèrent les utiliser pour couper des matériaux non métalliques et organiques comme le bois, le papier, l'acrylique, etc.

3. Lasers à cristaux (Nd :YAG ou Nd :YVO)

Les lasers à cristal génèrent leurs faisceaux à partir de cristaux Nd:YAG (grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au néodyme) ou Nd:YVO (ortho-vanadate d'yttrium dopé au néodyme, YVO4). Cependant, ce dernier est plus courant.

Ces cristaux produisent des faisceaux à fort pouvoir coupant. Cependant, ils sont chers et non durables, ayant une faible demi-vie d'environ 8 000 à 15 000 heures. Ils sont couramment adoptés pour couper les plastiques, les métaux et les non-métaux, y compris la céramique.

7 avantages de la découpe laser de tôle

Examinons les avantages de la découpe laser de la tôle pour le secteur manufacturier.

1. Haute précision et exactitude

La découpe au laser convient parfaitement à la découpe de tôles en raison de son extrême précision. Les machines sont équipées de la capacité de faire des coupes complexes avec une précision et une exactitude extrêmes. Dans l'industrie, la découpe au laser est la technique incontournable pour découper des tôles avec des détails spécifiques nécessitant des tolérances serrées.

Certains couteaux peuvent effectuer des coupes précises avec une précision allant jusqu'à 0,0005 pouce. C'est pourquoi il est resté un pilier dans la plupart des entreprises manufacturières. Étant donné que les lasers font fondre les pièces métalliques, les fraises produisent peu ou pas de bavures. Au lieu de cela, il laisse un bord net, lisse et tranchant.

2. Processus automatisé

La découpe au laser est exécutée par des systèmes de commande numérique par ordinateur (CNC). Une fois que l'opérateur technique saisit les programmes dans l'ordinateur, le processus s'exécute indépendamment. Par conséquent, cela nécessite moins d'intervention humaine et de travail global. De plus, il y a peu ou pas de marge d'erreur avec une efficacité de coupe accrue.

3. Prévention des dommages

Il y a cette idée fausse selon laquelle le métal découpé au laser provoque une déformation. Cependant, c'est faux. La chaleur de la découpe au laser n'affecte que des portions infimes du matériau, sans affecter la tolérance.

De plus, le processus de découpe au laser est rapide; les lasers chauffent et font fondre les portions à retirer. Ainsi, la chaleur n'affecte pas de manière significative les autres parties du matériau. Dans la plupart des cas, il n'y a aucune distorsion ou déformation de vos matériaux.

4. Compatible avec la plupart des matériaux

Un autre avantage essentiel de cette méthode de fabrication soustractive est sa capacité à travailler avec une vaste gamme de matériaux. Il coupe facilement chaque matériau, qu'il s'agisse de cuivre, d'aluminium, d'acier inoxydable ou même de titane. Après tout, il s'agit d'utiliser des lasers à très haute température pour faire fondre le matériau.

5. Coût relativement faible

En effet, les machines de découpe laser coûtent cher. Cependant, comparé à d'autres machines CNC, il est plus rentable. De plus, c'est une seule machine pour tous, c'est-à-dire qu'une seule machine de découpe laser est idéale pour toutes vos opérations de découpe. Vous n'avez besoin d'aucune modification de la machine pour les différentes opérations de coupe.

En plus, il est résistant. L'appareil n'entre pas en contact avec les matériaux que vous coupez, il y a donc peu ou pas de frottement ni d'usure de surface. De plus, il n'a pas plusieurs pièces, il y a donc moins d'exigences de maintenance et d'entretien. En général, l'utilisation d'un découpeur laser réduit les coûts d'exploitation par rapport aux autres outils de fabrication habituels.

6. Haute polyvalence

Outre la compatibilité de la découpe laser avec la plupart des matériaux, le processus est très polyvalent. Contrairement à d'autres appareils, vous pouvez utiliser un découpeur laser pour plusieurs fonctions de coupe, des coupes simples aux coupes complexes et celles nécessitant des tolérances serrées et des conceptions complexes. Cette caractéristique en fait un excellent choix pour la plupart des industries.

7. Faible consommation d'énergie

En effet, les découpeuses laser nécessitent de l'énergie pour chauffer et faire fondre efficacement les matériaux lors de la découpe. Cependant, la technique de coupe est plus économe en énergie que les autres méthodes de coupe.

De plus, contrairement à d'autres machines, il a moins de pièces mobiles, ce qui signifie moins de besoins énergétiques. De plus, la vitesse élevée de la machine signifie une coupe rapide, un gain de temps et d'énergie.

Les inconvénients de la découpe laser de tôle

Les principaux inconvénients de la découpe laser de tôle sont les suivants :

1. Nécessite un opérateur technique

Pour utiliser efficacement une machine de découpe laser, vous avez besoin d'un expert qui comprend toutes ses fonctionnalités et peut rapidement repérer un problème pour apporter les corrections appropriées à temps. Si vous ne configurez pas l'appareil correctement, vous pouvez endommager vos matériaux ou la machine elle-même. Donc, si vous souhaitez gérer un service de découpe laser, vous devez embaucher un professionnel.

2. Limitations de l'épaisseur du métal

Les découpeuses laser ont une excellente compatibilité avec la plupart des matériaux, en particulier la tôle. Cependant, vous pouvez envisager d'autres techniques de coupe lorsque vous travaillez avec des métaux épais. Dans la plupart des industries manufacturières, les découpeuses laser découpent des tôles d'aluminium d'une épaisseur maximale de 15 mm et de 6 mm pour l'acier.

3. Libération de fumées et de gaz nocifs

Nous avons établi que la découpe au laser implique l'utilisation de la chaleur pour faire fondre les matériaux qu'elle coupe. Au fur et à mesure que la machine fond chaque matériau, elle libère des fumées et des gaz nocifs dans l'environnement. Par conséquent, il est préférable d'utiliser ces machines dans une pièce bien ventilée.

4. Investissement initial élevé

Le coût d'achat d'un découpeur laser de haute qualité est élevé. C'est plus de 2000 $, presque le double du prix des autres machines de découpe, comme les découpeuses à jet d'eau. Pour gérer une entreprise avec un découpeur laser, vous devez être prêt à faire l'investissement initial.

Conseils essentiels pour la découpe au laser de pièces

Pour respecter les spécifications de précision et de qualité de la découpe laser de vos pièces, respectez les consignes suivantes.

1. Choisissez les bons matériaux

Le choix du matériau est essentiel pour tout processus de fabrication. Le matériau que vous sélectionnez pour votre pièce dépend des propriétés que vous souhaitez pour le produit final. Outre les tôles comme l'aluminium et le zinc, les plastiques et autres polymères sont de bonnes options pour la fabrication de pièces, en fonction de vos besoins. Certaines propriétés que les fabricants recherchent lors du choix d'un matériau incluent la flexibilité, la malléabilité, la ductilité, la rigidité, etc.

2. Concevoir avec un logiciel qui crée des fichiers vectoriels

Les machines de découpe laser ne fonctionnent qu'avec des fichiers vectoriels. Utilisez donc des logiciels comme Adobe illustrator pour vectoriser vos créations. Ces fichiers ont des formats tels que .ai, .step, .eps, etc.

3. Rappelez-vous le Kerf

Le trait de scie est la partie du matériau qui s'évapore lorsque le faisceau laser se concentre sur la pièce. Lors de la conception de votre pièce, vous devez tenir compte du trait de scie dans vos conceptions.

4. Les détails ne doivent pas être inférieurs à l'épaisseur du métal

L'épaisseur du métal est un facteur essentiel à prendre en compte avec le service de découpe au laser. Plus vos tôles sont épaisses, moins les lasers sont susceptibles de pénétrer.

5. Distance minimale entre les lignes de coupe

Un espacement adéquat est essentiel pour obtenir les meilleurs résultats de la découpe au laser. La distance minimale dans la découpe laser de tôle doit être égale à l'épaisseur de votre matériau. Par exemple, si vous coupez une tôle de 2 mm, vous devez laisser un espace de 2 mm.

Applications des pièces découpées au laser

Vous trouverez ci-dessous les applications de la découpe laser.

1. Matériel médical

Chariots, lits, matériel chirurgical, broches orthopédiques, tiges, etc., contiennent tous des métaux découpés au laser. Bien que de nombreux instruments chirurgicaux soient désormais imprimés en 3D, la découpe au laser est la technique de référence pour les fabriquer.

2. Fabrication de bijoux

La plupart des conceptions de bijoux contiennent des motifs complexes que les découpeurs laser peuvent facilement cartographier. Souvent, les bijoux sont conçus à partir de matériaux fins. Par conséquent, la découpe au laser convient parfaitement à la fabrication de bijoux.

3. Design d'intérieur

Les tôles découpées au laser sont un excellent choix pour les cloisons qui peuvent aider à améliorer l'aspect général d'une pièce et à créer plus d'espace. L'association de la précision de la découpe au laser et de la créativité du fabricant peut vous donner l'apparence personnalisée que vous souhaitez pour votre pièce.

4. Industries aérospatiales

En raison de la précision dimensionnelle élevée, l'industrie aérospatiale est l'un des principaux utilisateurs de la technologie de découpe au laser. La plupart des pièces d'avions et d'autres appareils comme les détecteurs de métaux, les chariots, les convoyeurs, etc. subissent des opérations de découpe lors de la fabrication.

Conclusion

En conclusion, vous devez bien comprendre la découpe laser de tôle. Il s'agit d'un processus de fabrication avancé pour la fabrication de gros volumes et de pièces avec des exigences de précision dimensionnelle élevées. Vous pouvez décider si vous souhaitez appliquer la méthode à vos besoins de fabrication.

Si vous souhaitez vous associer à une entreprise qui assure des services de découpe laser de qualité, le service de découpe de tôle de WaKen est ce que vous recherchez pour votre fabrication. Nous sommes une entreprise certifiée ISO fournissant des services de fabrication de tôlerie de premier ordre pour une fabrication rapide et une production sur mesure. Peu importe le pliage de tôle, l'emboutissage, le soudage, etc., nous pouvons répondre à tous vos besoins d'usinage.

FAQ

Les découpeuses laser endommageront-elles mes matériaux ?

Non. Bien que beaucoup pensent que la température élevée de la découpe au laser peut endommager les matériaux. Cependant, les découpeuses laser sont précises et fonctionnent à une vitesse incroyable, de sorte que le faisceau ne fait fondre que les pièces que vous avez l'intention de couper. De plus, la vitesse élevée signifie que vos matériaux ne sont pas exposés trop longtemps à la température élevée.

Dois-je sous-traiter ou acheter une machine de découpe laser pour mes pièces en tôle ?

Les techniques de découpe au laser sont essentielles pour diverses opérations de fabrication. C'est un processus très efficace adapté à la découpe de la plupart des matériaux, en particulier des tôles.

Il est préférable d'externaliser votre opération de coupe si vous gérez un service de fabrication à petite échelle. Autrement dit, engagez un service pour vos besoins de découpe au laser. Cela vous aidera à réduire les coûts, qui peuvent être répercutés sur d'autres aspects de la production. Contactez Waken pour vos besoins de découpe laser et de fabrication de tôlerie.

Outre la découpe au laser, quels autres processus puis-je choisir pour mon projet ?

La découpe laser n'est pas la seule méthode de découpe de haute précision pour la fabrication industrielle. Devriez-vous choisir de ne pas utiliser de découpeuses laser pour votre fabrication ou être en conflit sur la façon de découper des formes dans vos tôles ? Vous trouverez ci-dessous d'excellentes alternatives parmi lesquelles choisir pour vos besoins de fabrication.

• EDM - Usinage par électroérosion
• Découpe au jet d'eau
• Fraisage CNC
• Coup de poing