Principes de base de la machine de découpe laser

Machine à découper au laser

La découpe laser est une méthode populaire et polyvalente utilisée dans diverses industries pour la découpe de précision des matériaux.Cela implique l’utilisation d’un faisceau laser focalisé pour couper des matériaux avec une grande précision et rapidité.Les machines de découpe laser utilisent les principes de l'optique, de la thermodynamique et de la science des matériaux pour réaliser des opérations de découpe précises et efficaces.Dans cet article, nous explorerons en détail les principes de base des machines de découpe laser.

1. Bases du laser :

Un laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) est un appareil qui produit un faisceau concentré de lumière cohérente.Il se compose de trois composants principaux : un milieu actif, une source d’énergie et un résonateur optique.Le milieu actif, qui peut être un solide, un liquide ou un gaz, émet des photons lorsqu'il est alimenté par la source d'énergie.Le résonateur optique réfléchit les photons dans les deux sens à travers le milieu actif, amplifiant et alignant les ondes lumineuses.Ce processus conduit à la formation d’un faisceau laser puissant et cohérent.

2. Types de lasers :

Il existe plusieurs types de lasers utilisés dans les machines de découpe laser, notamment les lasers CO2, les lasers Nd:YAG et les lasers à fibre.Les lasers CO2 sont le type le plus courant et utilisent un mélange de dioxyde de carbone, d'azote et d'hélium comme milieu actif.Les lasers Nd:YAG utilisent un cristal à l'état solide, tel que le grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme, comme milieu actif.Les lasers à fibre, quant à eux, utilisent une fibre optique dopée avec des éléments de terres rares comme milieu actif.Chaque type de laser possède ses propriétés uniques et convient à des applications de découpe spécifiques.

3. Processus de découpe laser :

Le processus de découpe laser comporte plusieurs étapes.Tout d’abord, le faisceau laser est généré par la source laser et guidé à travers une série de miroirs et de lentilles jusqu’à la tête de découpe.La tête de coupe contient des optiques de focalisation qui concentrent le faisceau laser en un petit point.Le faisceau laser focalisé est ensuite dirigé sur le matériau à découper.

4. Interactions matérielles :

Lorsque le faisceau laser interagit avec le matériau, plusieurs processus se produisent.La chaleur intense générée par le faisceau laser élève rapidement la température du matériau, le faisant fondre, se vaporiser ou subir une réaction chimique.L'interaction spécifique dépend des propriétés du matériau, telles que son coefficient d'absorption et son point de fusion, ainsi que des paramètres laser, tels que la densité de puissance et la durée de l'impulsion.

5. Fusion et vaporisation :

Pour les matériaux à bas point de fusion, tels que les plastiques, le faisceau laser peut faire fondre le matériau lors de sa découpe.Le matériau fondu est ensuite soufflé par un jet de gaz, créant une saignée (la largeur de coupe).Dans le cas de matériaux ayant des points de fusion plus élevés, tels que les métaux, le faisceau laser vaporise directement le matériau, créant ainsi une coupe étroite et précise.

6. Assistance au gaz :

L'assistance au gaz est couramment utilisée dans la découpe laser pour améliorer le processus de découpe.Un gaz, tel que l'oxygène ou l'azote, est soufflé à travers la buse de la tête de coupe sur la surface du matériau.Le gaz aide à éliminer le matériau fondu ou vaporisé de la zone coupée, refroidit le matériau et empêche l'apparition de bavures ou de scories.Le choix du gaz dépend du matériau à couper et de la qualité de coupe souhaitée.

7. Largeur de saignée et cône :

La largeur de saignée, ou la largeur de la coupe, est déterminée par plusieurs facteurs, notamment la puissance du laser, la taille du point focal, l'épaisseur du matériau et la vitesse de coupe.La largeur de saignée peut être contrôlée en ajustant ces paramètres pour obtenir la précision de coupe souhaitée.De plus, la découpe au laser peut entraîner un phénomène appelé conicité, dans lequel la découpe a une forme légèrement conique.L'angle de conicité dépend des propriétés du matériau et des paramètres du laser et peut être minimisé en optimisant les conditions de coupe.