Quels sont les différents types de machines de découpe laser sur le marché

La découpe laser fait partie des opérations industrielles depuis les années 1960. Avec le développement de la technologie laser, la haute précision, la vitesse élevée et la polyvalence sont devenues un avantage majeur du processus de découpe laser, ce qui rend la découpe laser de plus en plus importante dans le domaine industriel. En raison de sa construction et de son objectif uniques, une machine de découpe laser est extrêmement précise, en particulier lors de la découpe de motifs délicats et de petits trous. Selon le type de générateur laser, nous divisons le machine à découper au laser en trois types : Machine de découpe laser CO2, machine de découpe laser à fibreet machine de découpe laser YAG/YVO. Dans cet article, nous aborderons ces trois types de machines de découpe laser et leurs caractéristiques.

Machine de découpe laser CO2

Les machines de découpe laser CO2 sont largement utilisées pour la découpe et la gravure de matériaux non métalliques. Selon la puissance du laser, les types et épaisseurs de matériaux que les machines de découpe laser CO2 peuvent couper sont également différents. À l'heure actuelle, cet appareil de découpe laser est un choix populaire pour les petites entreprises, les écoles, les menuisiers et les amateurs.

Principe de fonctionnement

Les machines de découpe laser CO2 produisent généralement un faisceau laser dans un tube de verre scellé rempli de gaz. Une haute tension circule dans les tubes et réagit avec les particules de gaz, augmentant ainsi leur énergie pour produire de la lumière. Il y a des miroirs à chaque extrémité du tube, grâce à la réfraction de plusieurs miroirs, la lumière est transmise à la tête laser, puis la lentille de focalisation installée sur la tête laser fait converger la lumière en un point. Il atteint une température très élevée de sorte que le matériau est instantanément sublimé en gaz et aspiré par le ventilateur d'extraction, pour atteindre l'objectif de couper le matériau.
Le générateur laser CO2 produit une lumière invisible dans la gamme infrarouge lointain du spectre, avec une longueur d'onde de 9,6 μm à 10,6 μm. Le mélange gazeux à l’intérieur du tube est généralement constitué de dioxyde de carbone, d’azote, d’hydrogène et d’hélium. La capacité du laser à s'allumer et s'éteindre très rapidement à chaque passage de la tête laser permet à la machine de découper des motifs extrêmement complexes.

Quels matériaux peuvent être traités

Étant donné que la longueur d'onde du faisceau du générateur laser CO2 est de 10,64 um, qui est facilement absorbée par des matériaux non métalliques, il est réputé pour couper avec précision et méticuleusement divers matériaux non métalliques. Les matériaux pouvant être traités avec une machine de découpe laser CO2 comprennent :

Bois et contreplaqué : Il peut couper du bois et du contreplaqué, ce qui le rend populaire dans les industries du travail du bois et de l'artisanat.
Acrylique : Il fournit une coupe nette et polie sur des feuilles acryliques, souvent utilisées pour la signalisation, les affichages et les applications artistiques.
Plastique : Il peut couper toutes sortes de plastiques, y compris le polycarbonate (PC), le polyéthylène téréphtalate (PET), le polychlorure de vinyle (PVC), etc., pour la fabrication d'enseignes, l'emballage et la fabrication.
Cuir : Il permet des coupes complexes sur le cuir à des fins d’artisanat, de mode et de rembourrage.
Tissu et textiles : Il est utilisé dans l'industrie textile pour découper des motifs et des dessins complexes sur des tissus et d'autres textiles.
Papier et carton : Il est idéal pour la découpe fine du papier et du carton pour l'emballage, la fabrication de cartes et d'autres applications.
Caoutchouc : Il est capable de couper des matériaux en caoutchouc utilisés pour les joints, les joints et autres composants industriels pour diverses applications industrielles et manufacturières.
Acier inoxydable et acier au carbone : Il peut également couper de fines plaques d'acier inoxydable et d'acier au carbone, mais présente des limites par rapport aux machines de découpe laser à fibre et est plus couramment utilisé dans les applications de découpe de métaux à faible puissance.

Avantages

Haute qualité de coupe : la machine de découpe laser CO2 adopte une méthode de traitement sans contact, le tranchant est moins affecté par la chaleur et réduit la déformation de la pièce. Surtout pour les matériaux souples tels que le cuir et le tissu, il peut éviter l'affaissement formé lors de la coupe et ne nécessite généralement pas de traitement secondaire.
Grande flexibilité de coupe : le traitement au laser est flexible et peut traiter n'importe quel motif.
Vitesse de coupe rapide : la vitesse de coupe peut atteindre 10 m/min et la vitesse de positionnement maximale peut atteindre 70 m/min.
Précision de coupe élevée : précision de positionnement 0,05 mm, précision de positionnement répétée 0,02 mm.
Prix de la machine bon marché: les petites machines de découpe laser CO2 ne coûtent généralement que 3 000 dollars américains et les grandes machines de découpe laser CO2 ne coûtent que 5 000 dollars américains. C'est un budget abordable pour une petite entreprise.

Les machines de découpe laser CO2 sont idéales pour graver et découper des matériaux non métalliques, ce qui peut apporter de meilleurs résultats que la découpe mécanique. Surtout dans les petites entreprises, investir dans une machine de découpe laser CO2 ne coûte pas trop cher, mais cela peut également améliorer l'efficacité de la production et réduire les coûts de main-d'œuvre pour l'entreprise.

Désavantages

Coût de maintenance élevé : la lentille de la machine de découpe laser CO2 nécessite un entretien et un remplacement réguliers.
Faible efficacité de conversion photoélectrique : le taux de conversion électro-optique des générateurs laser CO2 n’est que d’environ 10%.
Découpe limitée de matériaux métalliques : affectée par la longueur d'onde du faisceau laser, la découpe au laser CO2 de l'acier inoxydable et de l'acier au carbone a une faible efficacité et une qualité médiocre, et ne peut être utilisée que pour des produits qui ne nécessitent pas une vitesse de coupe et une qualité de coupe élevées. En plus de l'acier inoxydable et de l'acier au carbone, les machines de découpe laser CO2 ne peuvent pas traiter d'autres types de matériaux métalliques.

Bien que les machines de découpe laser CO2 présentent certains inconvénients, le générateur laser CO2 reste une option rentable par rapport à la découpe mécanique de matériaux non métalliques.

Machine de découpe laser à fibre

La machine de découpe laser à fibre est le type d'équipement de découpe laser le plus récent dans le domaine industriel, offrant une vitesse et une précision sans précédent à l'industrie de la fabrication métallique. La machine de découpe laser à fibre peut effectuer à la fois une découpe à plat et une découpe oblique, et convient au traitement de haute précision des tôles. Actuellement, la technologie de découpe laser fibre est largement utilisée dans une gamme d’applications d’infrastructure et de fabrication.

Principe de fonctionnement

Les générateurs laser à fibre amplifient le faisceau à l'aide de fibres de verre spécialement conçues qui récupèrent l'énergie des diodes de pompe. Lorsque ce laser puissant frappe la surface d'un matériau, la lumière à haute intensité est absorbée et convertie en chaleur, ce qui fait fondre la surface. Un flux d'air à grande vitesse parallèle au faisceau laser est utilisé pour souffler tout matériau fondu, coupant ainsi la pièce.
Le premier contact du générateur laser à fibre avec la matière doit être plus intense que les interactions ultérieures car ce premier contact doit percer la matière plutôt que simplement la couper, ce qui nécessite l'utilisation de faisceaux pulsés de forte puissance. En règle générale, les machines de découpe laser à fibre utilisent une technologie de commande numérique par ordinateur qui permet de recevoir des données de découpe à partir d'un poste de travail de conception assistée par ordinateur. Ces techniques aident à contrôler la surface du matériau ou le laser lui-même pour produire un motif ou un dessin spécifique.

Quels matériaux peuvent être traités

Les machines de découpe laser à fibre sont connues pour leur grande efficacité et leur polyvalence, en particulier dans la découpe de divers matériaux métalliques. La densité de puissance élevée des lasers à fibre permet de couper ces métaux avec précision et rapidité :

Acier inoxydable : les générateurs laser à fibre peuvent couper différentes qualités d'acier inoxydable avec une excellente qualité de bord et une distorsion thermique minimale, couramment utilisées dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la construction.
Acier doux : Les générateurs laser à fibre sont idéaux pour couper des tôles et des plaques d'acier doux de différentes épaisseurs, couramment utilisées dans diverses applications structurelles et dans la fabrication générale.
Aluminium : les générateurs laser à fibre sont idéaux pour couper des tôles et des alliages d'aluminium, souvent utilisés dans les applications aérospatiales et automobiles.
Cuivre : Le cuivre est un métal hautement conducteur qui peut être découpé efficacement à l'aide d'un générateur laser à fibre, ce qui le rend adapté à la production et au traitement de composants électriques, de tuyaux et de composants décoratifs.
Laiton : les lasers à fibre peuvent couper avec précision le laiton, un alliage métallique connu pour ses applications décoratives.
Acier galvanisé : Les générateurs laser à fibre peuvent couper l'acier galvanisé couramment utilisé dans la construction et la fabrication.
Titane : Les générateurs laser à fibre peuvent couper le titane, un métal léger mais solide utilisé dans les industries aérospatiale et médicale.
Autres alliages métalliques : Les générateurs laser à fibre sont capables de couper divers alliages métalliques utilisés dans des applications spécialisées, élargissant leur application dans diverses industries.

Avantages

Faible coût de maintenance : les générateurs laser à fibre ne nécessitent généralement aucun entretien et ont une longue durée de vie, au moins 25 000 heures. Par conséquent, le cycle de vie des générateurs laser à fibre est beaucoup plus long que les deux autres types.
Forte capacité de conversion photoélectrique : le taux de conversion électrique-optique des générateurs laser à fibre peut atteindre jusqu'à 50%, soit plus de trois fois celui des générateurs laser CO2, et consomme moins d'énergie à la même puissance.
Efficacité de coupe élevée : le générateur laser à fibre est moins affecté par l'environnement, peut atteindre une production d'énergie élevée en peu de temps et la vitesse de coupe est rapide. Aucun outil n'est nécessaire pour maintenir la tôle pendant la découpe de la tôle, ce qui augmente l'efficacité de la découpe en réduisant les temps d'installation et d'arrêt.
Haute qualité de coupe : la coupe sans contact est adoptée, la zone affectée par la chaleur du joint de coupe est petite, le joint de coupe est compris entre 0,1 et 0,2 mm, la section métallique après la coupe n'a pas de phénomène de bavure et de laitier, et n'a généralement pas besoin. traitement secondaire.

Les machines de découpe laser à fibre offrent des performances inégalées dans la fabrication des métaux, coupant avec précision et exactitude pour obtenir les meilleurs résultats. La découpe laser à fibre permet d'obtenir des résultats de haute qualité avec des vitesses plus rapides et une consommation de matériau inférieure à celle des autres types de découpe laser.

Désavantages

En raison du fonctionnement complexe et du large éventail d’utilisations des machines de découpe laser fibre, leur prix est très élevé.
Les machines de découpe laser à fibre à faible puissance auront une qualité de coupe limitée lors du traitement de métaux plus épais.
Le coût d'achat initial des composants de la machine de découpe laser à fibre est relativement élevé.

Malgré cela et quelques autres inconvénients, la découpe laser fibre présente encore de plus grands avantages. Ces dernières années, avec le développement de la technologie laser et l'émergence de générateurs laser de haute puissance, le prix des machines de découpe laser fibre a commencé à baisser.

Machine de découpe laser Nd:YAG/Nd:YVO

Un laser Nd:YAG utilise un cristal de grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme (Nd) (Y3Al5O12). Les lasers Nd:YVO utilisent des cristaux de vanadate dopés au néodyme (YVO4) et fonctionnent de la même manière que les lasers Nd:YAG. Les lasers Nd:YVO ont une stabilité de puissance améliorée par rapport aux lasers Nd:YAG et ne génèrent pas autant de chaleur pendant la coupe.

Principe de fonctionnement

Semblable aux lasers CO2, le cristal est placé entre deux miroirs, l'un entièrement réfléchissant et l'autre semi-réfléchissant. La source de photons de pompage est un tube flash xénon/krypton ou une série de diodes laser. Dans le cas des cristaux Nd:YAG/YVO, la source de pompage fournit des photons qui élèvent le niveau d'énergie des ions néodyme. Une fois qu'un faisceau de lumière cohérente à haute intensité avec une fréquence de 1064 nm est généré, il est dirigé vers la tête de coupe à l'aide de miroirs et est finalement focalisé sur un point à l'aide d'une lentille sur la tête de coupe.

Quels matériaux peuvent être traités

Les machines de découpe laser YAG/YVO sont moins courantes de nos jours en raison de la montée en puissance de générateurs laser à fibre plus efficaces, mais elles ont toujours des applications spécifiques pour la découpe de certains matériaux métalliques. Les matériaux pouvant être découpés avec une machine de découpe laser YAG/YVO comprennent :

Acier inoxydable : Il peut couper l'acier inoxydable avec des résultats acceptables, mais les générateurs laser à fibre sont généralement plus efficaces pour ce matériau.
Acier doux : les générateurs laser YAG/YVO peuvent couper l'acier doux, en particulier lorsque les générateurs laser à fibre ne sont pas disponibles ou pratiques.
Aluminium : Il peut couper l'aluminium, mais il est généralement moins efficace et coupe plus lentement qu'un générateur laser à fibre.
Cuivre : Il coupe le cuivre, en particulier les feuilles plus fines, et est principalement utilisé pour les composants électriques, la plomberie et les applications artistiques.
Laiton : Il peut couper des plaques de laiton, mais comme le cuivre, il est préférable de couper des matériaux plus fins, souvent utilisés à des fins décoratives et de composants électriques.
Certains alliages : Il peut également traiter certains alliages métalliques, en fonction de leur composition et de leur épaisseur.

Avantages

Haute précision de coupe : La précision de la découpe laser YAG/YVO permet la micro-découpe de pièces aussi petites que 1 mm² avec des tolérances allant jusqu'à +/- 20 microns.
Par rapport aux générateurs laser à fibre, les générateurs laser Nd : YAG/YVO ont une meilleure qualité de faisceau et une densité de puissance plus élevée.

La découpe laser YAG/YVO réduit considérablement les coûts de production et améliore considérablement les résultats de qualité par rapport aux techniques traditionnelles telles que la découpe au fil et le jet d'eau. L'unité peut être facilement mise en œuvre avec la CAO/FAO intégrée et les fichiers au format graphique peuvent être importés pour une utilisation plus pratique.

Désavantages

Coûts d'exploitation élevés : les générateurs laser YAG/YVO nécessitent une maintenance régulière et coûteuse et des coûts d'exploitation élevés.
Mauvaise efficacité énergétique : les générateurs laser YAG/YVO ont des densités de puissance plus élevées que les lasers à fibre, mais l'efficacité énergétique est à un chiffre.
Structure complexe : l'alimentation est encombrante et nécessite un chemin optique pour fonctionner.

Avec le développement et la large application des générateurs laser à fibre, Nd : YAG/YVO a été progressivement remplacé dans le domaine de la découpe des métaux.

Résumer

Les machines de découpe laser sont appréciées des utilisateurs pour leur polyvalence. Différents types d'équipements de découpe laser ont leurs propres domaines d'application. Choisir la bonne machine pour votre atelier est essentiel pour augmenter la productivité. Cet article présente trois types de machines de découpe laser, explique leur fonctionnement, discute de leurs avantages et inconvénients et des matériaux qu'elles peuvent traiter. J'espère que ces informations pourront vous servir de référence lors de l'achat d'une machine de découpe laser.
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