Fonctionnement du coupage laser

Introduction à la technique de coupage laser

Qu'est-ce que le coupage laser ?

C'est le processus de coupage des matériaux à l'aide d'un faisceau laser. En fonction des besoins, le faisceau laser peut aider à réduire le matériau ou à le couper en formes complexes difficilement réalisable au moyen de perceuses classiques. Une machine de coupage laser peut également être utilisée pour percer et graver des matériaux. La technique de coupage laser est considérée très polyvalente, car elle peut couper une large gamme de matériaux d'épaisseurs variables.

Pourquoi les lasers sont-ils utilisés pour le coupage

Les lasers sont utilisés à de nombreuses fins. Ils servent notamment à couper des plaques métalliques. Sur l'acier doux, l'acier inoxydable et les plaques d'aluminium, le processus de coupage laser est très précis, donne une excellente qualité de coupe, a une petite largeur de saignée et une petite zone d'incidence thermique, il permet également de couper des formes très complexes et de petits trous.

La plupart des gens savent déjà que le mot « LASER » est l'acronyme de l'expression Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Mais comment la lumière peut-elle traverser une plaque d'acier ?

Fonctionnement du coupage laser

Génération de faisceau

Le faisceau laser est une colonne de lumière de très haute intensité, d'une seule longueur d'onde, ou couleur. Dans le cas d'un laser CO₂classique, cette longueur d'onde se situe dans la partie infrarouge du spectre lumineux, elle est donc invisible à l'œil humain. Le faisceau n'a qu'environ 3/4 de pouce de diamètre lorsqu'il se déplace du résonateur laser, qui génère le faisceau, à travers le trajet du faisceau de la machine. Il peut rebondir dans différentes directions du fait de la présence de plusieurs miroirs, ou « courbeurs de faisceaux », avant d'être finalement focalisé sur la plaque. Le faisceau laser focalisé traverse l'alésage d'une buse immédiatement avant de rencontrer la plaque. Un gaz comprimé, tel que l'oxygène ou l'azote, circule également dans cet alésage de buse.

Focalisation du faisceau

La focalisation du faisceau laser peut être effectuée au moyen d'une lentille spéciale ou par un miroir incurvé, et cela a lieu dans la tête de coupage laser. Le faisceau doit être focalisé avec précision afin que la forme du point focal et la densité de l'énergie sur ce point soient parfaitement rondes et cohérentes, et centrées dans la buse. En concentrant le grand faisceau sur un seul point, la densité de chaleur à cet endroit est extrême. Imaginez l'utilisation d'une loupe pour concentrer les rayons du soleil sur une feuille et comment cela peut déclencher un incendie. Supposons maintenant que vous concentrez 6 KWatts d'énergie sur un seul point, vous pouvez imaginer quel niveau de chaleur sera obtenu sur ce point.

Chauffage localisé

La densité de puissance élevée entraîne un chauffage rapide, une fusion et une vaporisation partielle ou complète du matériau. Lors du coupage d'acier doux, la chaleur du faisceau laser est suffisante pour démarrer un processus « d'oxycombustion » classique, et le gaz de coupage laser sera de l'oxygène pur, tout comme dans le cas d'une torche à oxycombustion. Lors du coupage d'acier inoxydable ou d'aluminium, le faisceau laser fait simplement fondre le matériau et de l'azote à haute pression est utilisé pour souffler le métal fondu hors de la saignée.

Mouvement du faisceau

Sur un coupeur laser CNC, la tête de coupage laser se déplace sur la plaque métallique sous la forme de la pièce souhaitée, coupant ainsi la pièce hors de la plaque. Un système capacitif à contrôle de la hauteur maintient une distance précise entre l'extrémité de la buse et la plaque à couper. Cette distance est importante car elle détermine où se trouve le point focal par rapport à la surface de la plaque. La qualité de coupage peut être affectée par l'élévation ou l'abaissement du point focal juste au-dessus de la surface de la plaque, à la surface ou juste en dessous de la surface.

De nombreux autres paramètres affectent également la qualité du coupage, mais lorsqu'ils sont tous correctement contrôlés, le coupage laser est un processus de coupage stable, fiable et précis.