Vue d'ensemble des machines laser pour la découpe du métal et leur sélection

Les équipements de découpe laser pour le métal sont utilisés dans une grande variété d'industries : ingénierie mécanique, métallurgie et fabrication de meubles. Cette popularité est due au fait qu'il vous permet de créer des pièces d'une forme complexe avec un niveau de précision accru. Un tel équipement sera discuté dans notre article.

Les découpeuses laser pour métaux ont trois fonctions principales :

• gravure : dessin d'une image, d'un texte et même d'une photographie sur une surface métallique ;
• découpe au laser;
• coupe curviligne.

Dans tous les cas, un gabarit est formé selon lequel le module de commande numérique définit les paramètres de coupe. Le résultat est un produit parfaitement précis.

La conception de tout découpeur laser comprend plusieurs blocs :

• émetteur - responsable de la génération d'un flux de photons ou d'une impulsion laser étroitement focalisée;
• unité de mouvement de gaz - conçue pour souffler le métal chaud hors de la zone de travail et refroidir le radiateur ;
• entraînement - utilisé pour déplacer l'émetteur sur la surface traitée;
• table de coupe de travail - c'est sur elle que la pièce est placée, tandis que la table peut être remplaçable;
• Module CNC/ACS.

Le principe de fonctionnement de telles machines repose sur la génération d'un faisceau étroit par un tube laser qui effectue un traitement des métaux. Du fait du contact du faisceau avec la surface du matériau en cours de traitement, un effet de température élevée se produit et permet de graver ou de couper le métal. Dans ce cas, le flux du mélange gazeux souffle la couche de matière en fusion, ce qui assure une coupe de haute qualité. Ces machines permettent de travailler avec tous les types de tôles d'acier, ainsi qu'avec les métaux non ferreux et leurs alliages.

L'essence du travail de tout découpeur laser est de focaliser un faisceau étroitement dirigé, à la suite de quoi l'énergie est concentrée sur la surface du matériau traité. Le diamètre d'une telle poutre ne dépasse pas les dixièmes de millimètre, ce qui garantit l'épaisseur de coupe minimale. Le cours de la fusion et la transformation ultérieure de la structure métallique se produisent en amenant les caractéristiques de puissance du faisceau laser à certains paramètres. Selon le mécanisme de fonctionnement, il existe quatre types principaux de telles machines.

La découpe laser du métal peut être réalisée dans un environnement d'oxygène ou d'azote, le choix dépend des caractéristiques du métal à traiter. Ainsi, suite à l'exposition à l'oxygène, des réactions exothermiques se déclenchent, dont l'énergie thermique permet de découper des tôles assez épaisses en acier faiblement allié et au carbone.

Il n'est pas recommandé de couper des surfaces galvanisées ou galvanisées à l'oxygène. Dans ce cas, la coupe est inégale, de plus, le risque de formation de scories augmente. Lors de la coupe d'acier inoxydable ou fortement allié, il n'est pas souhaitable de permettre l'oxydation du point de coupe. C'est pourquoi, lorsqu'on travaille avec de tels métaux, les gaz inertes, le plus souvent l'azote, sont demandés.

N'importe quel fluide gazeux peut être utilisé pour couper l'aluminium. Mais pour travailler avec des alliages de titane, ni l'un ni l'autre ne peuvent être utilisés, car les deux gaz commencent à être absorbés par la surface métallique et forment une couche cassante. Pour ce matériau, il convient de privilégier les dispositifs laser fonctionnant à l'hélium ou à l'argon de haute pureté.

En général, tous les coupeurs laser à gaz donnent l'onde de rayonnement maximale, ils sont donc demandés lors du traitement de tôles d'épaisseur maximale.

Une efficacité et une productivité élevées de l'équipement sont assurées par des dispositifs laser à fibre optique, ils sont souvent mis en œuvre sous la forme de mini-machines. Ils présentent les avantages suivants.

• Haute qualité de faisceau. La ligne de coupe est plus fine et la tache est plus petite, ce qui améliore généralement l'efficacité du travail.
• Vitesse de coupe élevée. En comparaison avec le gaz, c'est deux fois plus.
• Durabilité. L'utilisation d'un laser à fibre optique professionnel garantit des performances stables jusqu'à 100 000 heures de fonctionnement de l'équipement.
• Efficacité accrue. L'efficacité de la conversion photoélectrique dans la découpe par fibre optique correspond à 30%, soit 2 à 3 fois plus que lors de la découpe laser dans un environnement gazeux.
• Faible coût d'utilisation. La consommation électrique des installations à fibre optique ne dépasse pas 30 % de la découpe laser en atmosphère gazeuse.
• Frais d'entretien minimes. L'absence de lentilles réfléchissantes permet d'économiser beaucoup d'argent sur l'entretien de la machine.
• Le fonctionnement d'un tel équipement n'est pas particulièrement difficile. En raison de la transmission de la fibre optique, il n'est pas nécessaire d'ajuster les paramètres du chemin optique.

L'élément de travail principal d'un coupeur laser à diode est un émetteur sous la forme d'un cristal semi-conducteur formé comme un résonateur optique. En plus de la diode, un tel laser comprend un dispositif spécialisé d'alimentation à partir d'un réseau à courant alternatif. Cela vous permet de faire varier les paramètres du rayonnement de sortie.

Cependant, un laser de type diode est nettement inférieur aux lasers à gaz et à fibre optique en termes de paramètres de cohérence. La mise au point donne une grande divergence, il est donc impossible de concentrer l'énergie dans le volume maximum. Le seul avantage d'un tel équipement est son prix relativement bas par rapport à tous les autres modèles.

Le principe de fonctionnement d'un laser à solide est similaire à celui d'un laser à gaz. Mais il a aussi ses propres caractéristiques. Contrairement au milieu gazeux, on utilise ici un milieu actif de formes solides. En règle générale, ce sont des cristaux et divers verres qui s'activent au contact des éléments des terres rares. Ces lasers se caractérisent par une efficacité accrue, tandis qu'un certain nombre de modèles sont de taille assez compacte. Ces torches produisent des faisceaux avec des longueurs d'onde qui peuvent gérer une grande variété de métaux et d'épaisseurs.

Aujourd'hui, sur le marché, il existe des découpeuses au laser pour le métal provenant de divers fabricants. Parmi les entreprises étrangères sur le marché intérieur, les produits des usines situées dans les pays européens, aux États-Unis, ainsi qu'au Japon et à Taïwan sont très populaires :

• Trumpf (Allemagne) ;
• Schuler (Allemagne) ;
• Trotec (Autriche) ;
• Farley Laserlab (Australie) ;
• CCG (Taïwan).

De plus, les produits fabriqués en Chine occupent une grande part de marché. L'opinion à son sujet est ambiguë, beaucoup doutent de sa qualité.Cependant, certaines marques ayant des installations de production en Chine opèrent en utilisant la technologie suisse et sous un contrôle strict du client. Ils produisent des machines de découpe laser avec des caractéristiques techniques et opérationnelles extrêmement élevées. Ces entreprises comprennent :

• Lapin;
• Wattsan ;
• Bodor.

En Russie, les découpeuses laser sont produites par les entreprises industrielles Semiconductor Devices, LOMO, Plasma et Inversion. Chacun d'eux propose certains types de systèmes laser. Il n'y a pas d'entreprises dans notre pays engagées dans la production de tous les types de machines laser en même temps.

Lors du choix d'une découpeuse laser pour le métal, vous devez faire attention aux caractéristiques suivantes.

• Assortiment de matériaux. Tout d'abord, il est nécessaire de prendre en compte les spécificités de l'entreprise. Il est important de préciser de quoi sont faites les pièces à découper et quelle est leur épaisseur. Ces facteurs doivent être comparés avec les données techniques de la machine, la taille de la zone de travail et les paramètres de fonctionnement de l'équipement.
• Puissance. La puissance moyenne de toutes les machines laser varie aujourd'hui de 500 à 6000 watts. Si vous envisagez de découper des tôles de moins de 6 mm d'épaisseur, une découpeuse laser de 500-700W suffira. Pour travailler avec des matériaux plus épais, vous devez sélectionner les machines avec la puissance maximale.
• Gréement. Quand il s'agit de machines à fibre optique, il faut faire attention aux consommables : servomoteurs, guides, têtes de coupe, chimères et autres. La qualité et la fonctionnalité de ces composants affectent la précision et la vitesse de la découpe laser. Certains fabricants peu scrupuleux complètent l'équipement non pas avec des composants d'origine, mais avec leurs homologues afin de réduire les coûts. Cela peut être déroutant pour l'acheteur. Par conséquent, les informations sur l'origine des consommables doivent être clarifiées au préalable.
• Qualité de l'équipement. Ces dernières années, il y a eu une tendance à réduire le cycle de production dans la plupart des entreprises. De nombreuses entreprises, en particulier celles qui sont récemment entrées sur le marché, ne prêtent pas suffisamment d'attention au test de leurs découpeuses laser avant la livraison au client et n'effectuent pas de contrôle qualité de l'équipement. Par conséquent, lors du choix d'une machine, il est très important de faire attention à la disponibilité des services de test et de préparation avant la vente chez le fabricant.
• Entretien des services. Lors de la sélection des équipements, il est préférable de privilégier les machines des fabricants dont les services de maintenance sont représentés dans la région d'utilisation. Sinon, tout défaut en cours de fonctionnement entraînera des réparations à long terme et, par conséquent, un arrêt de la production.

Les machines de découpe laser pour métaux sont polyvalentes. Et cela s'applique à la fois aux matériaux utilisés et à l'étendue des possibilités de production. En particulier, ils peuvent être utilisés pour la découpe et la gravure de métaux.

L'utilisation la plus courante des équipements laser est la découpe de matériaux. Les machines-outils dont l'outil de coupe principal est un laser sont très répandues dans le travail des métaux. Ils permettent de réaliser :

• éléments individuels de structures publicitaires intérieures et extérieures;
• constructeurs et puzzles en métal;
• articles de décoration;
• pièces pour la modélisation d'automobiles et d'avions;
• des souvenirs.

La gravure au laser de produits métalliques peut transformer la chose la plus simple en un cadeau inestimable. La gravure la plus nette est obtenue à l'aide d'un faisceau laser. Les images appliquées dans cette technique ont une durée de conservation illimitée, elles ne craignent pas l'abrasion, les effets des solutions acides-alcalines, l'eau, les rayons ultraviolets et les températures extrêmes.

À l'aide d'un laser contrôlé par ordinateur, vous pouvez obtenir une image avec un maximum de détails. Souvent, des motifs complexes sont créés sur des surfaces métalliques et même des photographies sont reproduites.

Avec le faisceau laser, non seulement les surfaces planes mais aussi les surfaces convexes peuvent être gravées. Dans ce cas, un mécanisme de fixation de pièce spécialisé est connecté au moteur de la machine. La rotation du moteur est transférée à la pièce, elle commence à se déplacer à une vitesse donnée et le faisceau laser applique une image de tous les côtés.