Lorsque des pièces métalliques doivent être précises, propres et produites rapidement, les outils de coupe traditionnels peuvent ne pas suffire. De nombreuses entreprises sont confrontées à des retards et à une augmentation des coûts en raison de la lenteur du traitement ou de la saleté des finitions. La découpe au laser à fibre optique permet de résoudre ces problèmes. Elle utilise une lumière focalisée pour découper le métal rapidement, proprement et avec précision.
Cet article présente la découpe laser à fibre. Vous verrez comment il fonctionne, pourquoi il est populaire et où il convient le mieux.
Qu'est-ce que la découpe laser à fibre？ ?
La découpe au laser à fibre optique est un procédé qui utilise un faisceau laser de forte puissance pour découper le métal. Le faisceau provient d'un câble à fibre optique, qui délivre une lumière focalisée en un petit point de la surface. Cette lumière chauffe le matériau jusqu'à ce qu'il fonde ou se vaporise. Un gaz, comme l'azote ou l'oxygène, souffle le matériau fondu. Il en résulte une coupe nette et étroite.
Un ordinateur contrôle le laser. L'ordinateur portable suit un fichier de conception pour guider le faisceau sur le métal. Cela permet d'obtenir une précision et une répétabilité élevées. Les lasers à fibre sont efficaces. Ils consomment moins d'énergie que les anciens types de laser. Ils durent également plus longtemps et nécessitent moins d'entretien.
Comment fonctionne la découpe laser à fibre ?
Un laser à fibre génère de la lumière en excitant les atomes d'une fibre optique à l'aide d'une diode. Cette lumière s'accumule et est amplifiée à l'intérieur de la fibre. Il en résulte un faisceau laser très concentré et puissant. La longueur d'onde de ce faisceau est idéale pour découper le métal, en particulier les métaux réfléchissants comme l'aluminium ou le laiton.
Ce faisceau fournit une énergie élevée à un petit point. Il chauffe le métal jusqu'à ce qu'il fonde, brûle ou se vaporise. Un flux de gaz élimine ensuite le métal fondu.
Composants d'une découpeuse laser à fibre
Un système de découpe laser à fibre comporte plusieurs éléments clés qui fonctionnent ensemble.
Source laser
C'est là que le faisceau laser est créé. Il utilise des diodes laser pour produire de la lumière, qui est ensuite amplifiée dans un câble à fibre optique. La lumière devient plus forte et plus concentrée au fur et à mesure qu'elle traverse la fibre.
Système de livraison de faisceau
Le faisceau est acheminé par fibre optique jusqu'à la tête de coupe. Ce système est scellé et nécessite peu d'entretien. Il offre une puissance stable et élevée sans miroirs ni pièces mobiles.
Tête de coupe et buse
La tête de coupe concentre le faisceau en un point minuscule. Une lentille ou un groupe de lentilles se charge de cette tâche. La buse située sous la lentille dirige le gaz sur la zone de coupe. Ce gaz élimine le matériau fondu et maintient la coupe propre.
Contrôleur CNC et logiciel
Le système CNC contrôle le mouvement de la machine. Il suit les dessins numériques pour guider le laser. Le logiciel indique à la machine où et comment couper. Il contrôle la vitesse, la puissance et le débit de gaz.
La transmission par fibre optique expliquée
Le faisceau laser se déplace dans un câble de fibre optique flexible. Cela remplace les miroirs et les lentilles traditionnels. Les fibres optiques sont durables et ne se désalignent pas. Elles permettent une transmission de puissance élevée avec une faible perte d'énergie. L'ensemble du système est donc compact et efficace.
Rôle des gaz d'assistance dans le processus de coupe
Les gaz d'assistance permettent d'éliminer la matière en fusion. Ils influencent également la vitesse de coupe et la qualité des arêtes. Le choix du gaz dépend du matériau et de la finition souhaitée.
Azote
L'azote est utilisé lorsqu'un bord propre et exempt d'oxyde est nécessaire. Il ne réagit pas avec le métal. Il est idéal pour les pièces en acier inoxydable ou en aluminium à peindre ou à nettoyer. soudage plus tard.
Oxygène
L'oxygène permet une coupe plus rapide en réagissant avec le métal. Cette réaction produit de la chaleur supplémentaire, ce qui augmente la vitesse de coupe. Il est couramment utilisé avec l'acier doux. L'inconvénient est qu'il laisse un bord oxydé.
Air
L'air est une option peu coûteuse. Il contient à la fois de l'azote et de l'oxygène. Il convient pour les coupes de base où la qualité des bords n'est pas critique. La découpe à l'air réduit les coûts de gaz, en particulier pour les gros volumes.
Quels sont les matériaux que l'on peut découper avec des lasers à fibre ?
Les lasers à fibre traitent de nombreux matériaux, mais certains fonctionnent mieux que d'autres. Voyons ce que vous pouvez couper et ce que vous ne pouvez pas couper.
Métaux couramment traités
Les lasers à fibre excellent dans la découpe des métaux. Ils permettent d'obtenir des bords nets avec un minimum de déchets.
Acier inoxydable
Les lasers à fibre découpent l'acier inoxydable en douceur. Ils conviennent parfaitement aux appareils médicaux, aux équipements de cuisine et aux pièces industrielles. La zone affectée par la chaleur est petite, ce qui réduit les déformations.
Acier Carbone
C'est le métal le plus facile à utiliser pour les lasers à fibre. Ils tranchent rapidement l'acier au carbone, qu'il soit fin ou épais. Il est parfait pour les châssis d'automobiles, les machines et les pièces de construction.
Aluminium
L'aluminium réfléchit la lumière, ce qui complique les choses. Mais les lasers à fibre le gèrent mieux que les lasers CO₂. Ils sont utilisés pour les pièces aérospatiales, l'électronique et les composants automobiles.
Laiton et Cuivre
Ces métaux sont très réfléchissants et leur découpe nécessite donc une puissance plus élevée. Les lasers à fibre fonctionnent toujours, mais des vitesses plus lentes permettent d'éviter une accumulation excessive de chaleur.
Limitations concernant les matériaux non métalliques
Les lasers à fibre ont des difficultés avec le bois, l'acrylique et le verre. Ces matériaux brûlent ou fondent de manière irrégulière. Les lasers à CO₂ fonctionnent mieux pour eux.
Capacités en matière d'épaisseur des matériaux
Les matériaux plus fins sont coupés plus rapidement et plus proprement. Les lasers à fibre manipulent :
- Jusqu'à 20 mm pour l'acier au carbone
- Jusqu'à 12 mm pour l'acier inoxydable
- Jusqu'à 10 mm pour l'aluminium
Quels sont les paramètres qui influencent les résultats de la découpe au laser à fibre ?
Pour obtenir des coupes nettes et précises, vous devez ajuster les principaux réglages de la machine. Voici ce qui importe le plus :
Puissance du laser (Watts)
Une puissance plus élevée permet de couper plus rapidement les matériaux plus épais. Mais une puissance trop élevée peut brûler les feuilles minces. Plages typiques :
- 500W-1kW pour les métaux fins (<3mm)
- 2kW-6kW pour une épaisseur moyenne (3-10 mm)
- 8kW+ pour les plaques lourdes (>12mm)
Vitesse de coupe
Les vitesses rapides conviennent aux matériaux fins. Les métaux plus épais nécessitent un mouvement plus lent pour assurer une pénétration complète. Exemples de vitesses :
- 10m/min pour l'acier inoxydable de 1 mm
- 2m/min pour acier au carbone de 8 mm
Position du point focal
La focalisation du laser doit correspondre à l'épaisseur du matériau :
- Au-dessus de la surface pour les feuilles minces
- En surfacepour les coupes moyennes
- Sous la surface pour les plaques épaisses
Type et pression du gaz d'assistance
Le gaz évacue le métal en fusion pour obtenir des bords plus nets :
- Azote (N₂) - Prévient l'oxydation (meilleur pour l'acier inoxydable et l'aluminium)
- Oxygène (O₂) - Ajoute de la chaleur par combustion (coupes plus rapides sur l'acier au carbone)
- Air comprimé - Option peu coûteuse pour les coupes non critiques
Taille et distance des buses
Les petites buses (1-1,5 mm) permettent des coupes précises sur des matériaux fins. Les buses plus larges (2-3 mm) permettent de couper des plaques plus épaisses. Gardez une distance de 0,5 à 1,5 mm par rapport au matériau.
Fréquence d'impulsion (pour les lasers pulsés)
Une fréquence plus élevée (500-5 000 Hz) permet de percer les métaux fins. Une fréquence plus basse (50-500 Hz) permet de percer les matériaux épais.
Principaux avantages de la découpe laser à fibre
La découpe au laser à fibre présente de nombreux avantages pour les ateliers qui recherchent la rapidité, la précision et la réduction des coûts. Elle améliore l'efficacité de l'ensemble du processus de découpe.
Vitesses de coupe plus élevées
Les lasers à fibre coupent plus rapidement que les systèmes à CO2 ou à plasma, en particulier sur les métaux fins ou d'épaisseur moyenne. Leur faisceau focalisé délivre plus d'énergie sur une petite surface.
Une plus grande efficacité énergétique
Les lasers à fibre convertissent l'énergie électrique en lumière laser avec une grande efficacité. La majeure partie de l'énergie est injectée dans le faisceau et non dans la chaleur. Cela permet de réduire les factures d'électricité et les besoins de refroidissement.
Réduction des besoins de maintenance
Les lasers à fibre ont moins de pièces mobiles. Ils n'ont pas besoin de miroirs ou de tubes remplis de gaz. Le faisceau passe par des fibres optiques qui restent scellées et propres.
Qualité et précision supérieures des arêtes
Le faisceau est très étroit et stable. Il crée des bords nets et tranchants avec un minimum de bavures. Les trous et les contours sont découpés avec une grande précision. Les pièces ne nécessitent souvent que peu ou pas de post-traitement.
Conception compacte de la machine
Les systèmes laser à fibre sont plus petits que les anciennes machines laser. Les fibres optiques prennent moins de place que les faisceaux à base de miroirs. Cette conception compacte permet d'économiser de l'espace au sol.
Coupe écologique
La découpe au laser à fibre consomme moins d'énergie et produit moins de déchets. Elle ne brûle pas les matériaux comme le plasma ou l'oxy-combustion. Ce procédé plus propre permet de réduire les fumées et les émissions.
Limites et considérations
La découpe laser à fibre présente de nombreux avantages, mais elle n'est pas parfaite. Certains problèmes peuvent affecter la configuration, le coût et la qualité des pièces.
Défis liés aux matériaux réfléchissants
Les métaux très réfléchissants, comme le laiton ou le cuivre, peuvent refléter le faisceau laser. Cela peut provoquer des coupures instables ou endommager la machine. Les lasers à fibre modernes gèrent mieux la réflexion que les lasers à CO2, mais le risque existe toujours.
Investissement initial dans l'équipement
L'achat d'une découpeuse laser à fibre est plus coûteux que celui d'autres outils de découpe. Les systèmes à haute puissance, l'automatisation et les logiciels augmentent le prix.
Exigences en matière de sécurité
Les lasers à fibre peuvent être dangereux si les mesures de sécurité appropriées ne sont pas prises. Le faisceau est invisible et puissant. Il peut brûler la peau ou endommager les yeux. Les machines doivent être équipées d'un blindage adéquat.
Qualité du faisceau
Le faisceau d'un laser à fibre est très focalisé. C'est une bonne chose pour la précision, mais cela peut s'avérer délicat pour les matériaux plus épais. Si la configuration n'est pas correcte, la coupe peut présenter une conicité ou des bords rugueux.
Applications de la découpe laser à fibres
La découpe au laser à fibre est utilisée dans de nombreuses industries. Elle permet de créer des pièces précises et reproductibles dans des délais rapides.
Industrie automobile
Les lasers à fibre sont utilisés pour découper le corps panneaux, supportset des pièces structurelles. La vitesse élevée et les bords nets permettent de répondre aux exigences de production des chaînes d'assemblage automobile.
Aérospatiale et défense
Les pièces aérospatiales exigent une grande précision et des finitions propres. Elles sont utilisées pour découper des pièces de moteur, des éléments de cellule et des supports structurels.
Fabrication de dispositifs médicaux
L'industrie médicale utilise des lasers à fibre pour découper de petites pièces détaillées. Il s'agit notamment d'outils chirurgicaux, de composants d'implants et de boîtiers. Les bords nets et les tolérances serrées répondent à des normes réglementaires strictes.
Électronique et boîtiers
Les lasers à fibre découpent les métaux fins utilisés dans les pièces électroniques et les boîtiers d'appareils. Ils gèrent les conceptions complexes des supports, des boucliers et des boîtiers. enceintes.
Comment choisir une découpeuse laser à fibre ?
Le choix de la découpeuse laser à fibre dépend des pièces que vous fabriquez, des matériaux que vous découpez et de la vitesse à laquelle vous devez travailler.
Type de matériau et épaisseur
Commencez par ce que vous avez l'intention de couper. Les matériaux plus fins nécessitent moins de puissance. Une plaque épaisse peut nécessiter 6 kW ou plus. Si vous travaillez avec des métaux réfléchissants, vérifiez que la machine les traite de manière sûre et efficace.
Puissance et rapidité
Une puissance plus élevée permet de couper plus rapidement et de traiter des métaux plus épais. Pour les travaux généraux de tôlerie, une puissance de 3 à 6 kW répond à la plupart des besoins. Une puissance plus élevée signifie un coût plus élevé, mais aussi une production plus rapide.
Taille du lit
Choisissez une taille de lit correspondant à vos parties les plus importantes. Les dimensions standard sont 4'×8′ ou 5'×10′. Les lits plus grands vous permettent de couper plus de pièces en un seul passage. Cela améliore l'efficacité et réduit les déchets de matériaux.
Quelle est la différence entre la technologie laser à fibre et le laser CO2 ?
La différence la plus importante réside dans la manière dont le faisceau laser est généré et délivré.
Source laser
Les lasers à fibre utilisent une source à l'état solide avec des fibres optiques. Lasers CO2 utilisent un mélange de gaz et des miroirs pour guider le faisceau.
Longueur d'onde
Les lasers à fibre fonctionnent à environ 1,06 micron. Les lasers CO2 fonctionnent à 10,6 microns. Les métaux absorbent mieux la lumière des lasers à fibre, ce qui rend ces derniers plus efficaces pour la découpe du métal.
Vitesse de coupe et efficacité énergétique
Les lasers à fibre découpent le métal plus rapidement et consomment moins d'énergie. Ils sont plus efficaces sur le plan énergétique et moins coûteux à exploiter.
Entretien
Les lasers à fibre ont moins de pièces mobiles et nécessitent moins d'entretien. Les lasers CO2 nécessitent un alignement régulier et comportent plus de pièces à entretenir.
Flexibilité des matériaux
Les lasers CO2 conviennent mieux aux matériaux non métalliques tels que le bois, le plastique et le verre. Les lasers à fibre sont plus adaptés aux métaux, en particulier aux métaux réfléchissants comme le cuivre et l'aluminium.
Conclusion
La découpe au laser à fibre optique est un moyen rapide, précis et rentable de traiter le métal. Elle utilise un faisceau laser de forte puissance envoyé à travers des fibres optiques pour découper divers métaux avec rapidité et précision. Cette méthode offre des bords nets, une grande efficacité et peu d'entretien. Elle est idéale pour les industries qui ont besoin de résultats fiables et d'une qualité constante des pièces.
Vous recherchez un partenaire de confiance pour répondre à vos besoins en matière de découpe laser ? Contactez-nous aujourd'hui pour discuter de votre projet et obtenir un devis gratuit !
Hey, je suis Kevin Lee
Au cours des dix dernières années, j'ai été immergé dans diverses formes de fabrication de tôles, partageant ici des idées intéressantes tirées de mes expériences dans divers ateliers.
Prendre contact
Kevin Lee
J'ai plus de dix ans d'expérience professionnelle dans la fabrication de tôles, avec une spécialisation dans la découpe au laser, le pliage, le soudage et les techniques de traitement de surface. En tant que directeur technique chez Shengen, je m'engage à résoudre des problèmes de fabrication complexes et à favoriser l'innovation et la qualité dans chaque projet.
