Quels sont les trois principaux types de découpe laser ?

Aujourd'hui, le processus le plus courant dans l'industrie de la tôle est la découpe au laser. Une machine de découpe laser est un type de machine qui crée et conçoit des motifs avec de puissants faisceaux laser, la combustion ou la vaporisation de certains matériaux. Il utilise un faisceau laser pour fabriquer des pièces de coupe de haute précision, avec les avantages d'une vitesse de coupe rapide, d'une qualité de coupe élevée et d'une efficacité de coupe élevée. Selon leur type principal, les machines de découpe laser peuvent être divisées en Machines de découpe laser CO2, machines de découpe laser à fibre et ND : machines de découpe laser solides YAG.
Dans cet article, nous discuterons des types et des technologies complexes des trois machines de découpe laser pour aider les lecteurs à mieux comprendre le développement et l'application de la technologie de découpe laser.

Qu'est-ce que la découpe laser

Avant de distinguer le type de générateur laser, il est préférable de comprendre ce qu'est la découpe laser. La découpe au laser est un processus qui utilise des faisceaux laser à haute énergie pour la découpe et la sculpture. Le principe de la découpe laser est de traiter la surface de la pièce à l'aide d'un faisceau laser à haute énergie généré par le générateur laser, et le système optique se concentre sur le faisceau laser pour en faire un très petit point lumineux. Lorsque le faisceau laser est irradié sur la pièce, l'énergie lumineuse est absorbée par le matériau et convertie en énergie thermique. L'énergie thermique permet au matériau de chauffer le matériau pour atteindre le point de fusion et même la température de vaporisation. En contrôlant la distance focale et la puissance du faisceau laser, le matériau peut être fondu, vaporisé ou brûlé.
La technologie laser peut effectuer diverses activités, y compris la découpe, la perforation et la gravure, en fonction de l'intensité du laser, du composant principal du faisceau laser et du matériau qui agit sur le faisceau laser. Dans le même temps, la découpe laser peut également réaliser un contrôle dynamique de trajectoires de découpe par faisceau laser. À l'aide de la technologie de conception assistée par ordinateur (CAO) et de commande numérique par ordinateur (CNC), le chemin de découpe requis peut être converti en instructions pour les systèmes de découpe laser afin d'obtenir un processus de découpe de haute précision et à grande vitesse.

Type de machine de découpe laser

Il existe trois types de machines de découpe laser : la machine de découpe laser CO2, machine de découpe laser à fibre, et ND : machine de découpe laser solide YAG. La plupart des méthodes de génération de faisceaux laser sont basées sur les mêmes concepts physiques de base, mais la réalisation physique diffère de la technologie laser. Chaque générateur laser peut fournir des longueurs d'onde continues et peut être utilisé à des fins multiples. Bien que les métaux soient plus courants dans les applications industrielles, le bois et le plastique peuvent également être découpés avec des découpeuses laser. Les types de ces différentes machines de découpe laser seront décrits ci-dessous.

Machine de découpe laser CO2

La machine de découpe laser CO2 est l'un des équipements de découpe laser les plus courants et les plus anciens. Il utilise du gaz CO2 comme milieu d'activation et génère un faisceau laser CO2 à travers le générateur laser. Les principales caractéristiques de la machine de découpe laser CO2 sont les suivantes :

Longueur de pose : la longueur d'onde laser de la machine de découpe laser CO2 est d'environ 10,6 microns, ce qui a un taux d'absorption élevé pour la plupart des matériaux non métalliques, elle convient donc à la coupe du bois, du plastique, du caoutchouc, du papier et d'autres matériaux.
Vitesse de coupe rapide: La vitesse de coupe de la machine de découpe laser CO2 sur des matériaux non métalliques est très rapide, ce qui peut grandement améliorer l'efficacité de la production.
Épaisseur de sous-coupe : en raison du faible taux d'absorption du laser CO2 sur les matériaux métalliques, la machine de découpe laser CO2 a une épaisseur de coupe limitée aux matériaux métalliques et convient généralement aux plaques métalliques plus minces.
Les arêtes de coupe sont lisses : La zone de coupe de la machine de découpe laser CO2 est grande, de sorte que les arêtes de coupe sont relativement lisses et ne nécessitent pas de post-traitement supplémentaire.

Machine de découpe laser à fibre

La machine de découpe laser à fibre a été un équipement de découpe laser en développement rapide ces dernières années. Il utilise un générateur laser à fibre pour transférer le faisceau laser vers la tête de coupe, puis couper la pièce. Les principales caractéristiques des machines de découpe laser à fibre optique sont les suivantes :

Longueur d'onde courte: La longueur d'onde laser de la machine de découpe laser fibre-fibre est généralement d'environ 1 micron, ce qui a un taux d'absorption élevé pour les matériaux métalliques, elle convient donc à la découpe d'acier, d'alliage d'aluminium, de cuivre et d'autres matériaux métalliques.
Qualité du faisceau haut: La machine de découpe laser à fibre utilise une fibre pour transmettre le faisceau laser, ce qui peut maintenir la haute qualité du faisceau laser et rendre l'effet de coupe plus fin.
Vitesse de coupe rapide: La vitesse de coupe de la machine de découpe laser à fibre sur des matériaux métalliques est très rapide, ce qui peut grandement améliorer l'efficacité de la production.
Grande épaisseur de coupe: L'épaisseur de coupe de la machine de découpe laser à fibre optique est relativement grande et la plaque de métal épaisse peut être coupée.
Qualité de coupe élevée: La zone d'impact thermique pendant le processus de coupe de la machine de découpe laser à fibre est petite, la qualité de coupe est élevée et convient à la coupe de précision.

ND : machine de découpe laser solide YAG

ND : Le générateur laser solide YAG est un générateur laser commun. Il adopte un cristal de port d'aluminium de cricket (YAG) mélangé avec des ions (ND3 +) comme milieu d'activation, qui est stimulé par une source de pompe pour générer des faisceaux laser. ND : Les principales caractéristiques du générateur laser solide YAG sont les suivantes :

Largeur d'impulsion courte : ND : Le générateur laser solide YAG peut produire une impulsion laser courte, généralement en nanosecondes. Cela lui donne des avantages dans les applications qui nécessitent un traitement à grande vitesse et de haute précision, comme le traitement fin et le marquage au laser.
Largeur étroite : ND : La longueur d'onde laser du générateur laser YAG est relativement étroite, généralement de l'ordre de quelques nanomètres. Cela lui confère des avantages dans certaines applications pour les longueurs d'onde laser élevées, telles que la médecine laser et l'analyse spectrale.
Haute stabilité : sa sortie laser peut se stabiliser dans une certaine plage de puissance et a une atténuation de qualité de faisceau inférieure. Cela le rend performant dans les applications avec un travail continu à long terme et une fréquence répétée.
Application multifonctionnelle : ND : le générateur laser solide YAG peut réaliser la découpe, le soudage, le poinçonnage, le marquage et d'autres traitements de différents matériaux en ajustant les paramètres laser (tels que la largeur d'impulsion, la fréquence, etc.). Il convient au traitement des matériaux métalliques et non métalliques et peut répondre aux besoins de différentes industries.

Différences entre trois machines de découpe laser

Selon les principes de fonctionnement et les domaines d'application des machines de découpe laser, il existe des différences significatives entre les trois machines de découpe laser. Le type approprié dépend des exigences de coupe spécifiques et des caractéristiques du matériau.

longueur d'onde

La longueur d'onde du laser ne dépend que du matériau utilisé comme milieu de gain. Pour le générateur laser CO2, les molécules de gaz CO2 génèrent une longueur d'onde de 10 600 nm. Selon les éléments utilisés dans les générateurs laser à fibre, la longueur d'onde peut être n'importe quelle longueur d'onde comprise entre 780 et 2 200 nm. ND : La longueur d'onde des générateurs laser tels que YAG est de 1064 nm car ils utilisent tous du néodyme comme milieu de gain.

pouvoir

La puissance est une différence relativement évidente entre les différents types de machines de découpe laser. Le générateur laser à fibre a une focalisation plus rapprochée, ce qui signifie qu'il a une densité de puissance plus élevée que les générateurs laser au dioxyde de carbone. Pour la même puissance laser, l'énergie consommée par le générateur laser à fibre optique représente environ un tiers de celle du générateur laser CO2, le coût d'exploitation est donc bien inférieur. ND : La densité de puissance du générateur laser YAG est supérieure à celle du générateur laser à fibre, mais l'efficacité énergétique est médiocre. Pour la technologie laser CO2, la puissance du laser peut aller de plusieurs dizaines de watts à plusieurs centaines de watts. Pour la technologie laser à fibre optique, la puissance du laser peut atteindre des dizaines de milliers de watts.

Qualité de coupe

Comparé au générateur laser CO2, à fibre et au générateur laser ND : YAG peut produire des bords de coupe lisses. Cependant, ils se limitent généralement à des matériaux plus fins. La vitesse de découpe et la puissance globale du laser auront également un impact significatif sur la qualité de découpe. Une vitesse de coupe excessive ou trop lente entraînera une mauvaise qualité de coupe. Ces dernières années, le développement rapide de la technologie des lasers à fibre optique et la popularité des générateurs laser de haute puissance ont permis aux machines de découpe laser de dépasser la limite d'épaisseur. Avec l'augmentation de la puissance, l'épaisseur de coupe et l'efficacité de la machine de découpe laser ont également augmenté. Selon les statistiques, la machine de découpe laser de 50 kW a dépassé l'épaisseur de coupe maximale de l'acier à faible teneur en carbone et de l'acier inoxydable à 120 mm et 100 mm, respectivement.

prix

Bien que la machine de découpe laser CO2 soit beaucoup moins chère que la machine de découpe laser fibre, le coût d'achat et de maintenance du générateur laser CO2 est plus cher car le tube laser doit être remplacé après un certain délai. ND : La fiabilité du générateur laser YAG n'est pas aussi bonne que celle du générateur laser à fibre. Il doit être coûteux régulièrement, donc le coût d'exploitation est plus élevé.

application

La conception et la programmation du schéma de coupe affectent la vitesse de coupe. Une trajectoire de coupe efficace et optimisée minimise les temps de déplacement inutiles et optimise le processus de coupe pour une vitesse accrue. Les techniques de programmation telles que l'importation, l'exportation et le séquençage optimisé des trajectoires permettent d'optimiser la vitesse de coupe.

Résumer

Le développement continu et l'innovation de la technologie de découpe laser rendent le type de machine de découpe laser de plus en plus diversifié. Les machines de découpe laser CO2, les machines de découpe laser à fibre optique et les machines de découpe laser ND : YAG sont actuellement les principaux types les plus largement utilisés. Ils ont chacun des caractéristiques et un champ d'application uniques, qui peuvent répondre aux besoins de coupe de différentes industries.
Nous espérons que cet article aidera les lecteurs à comprendre les principaux types de machines de découpe laser et à choisir des appareils adaptés aux applications pratiques. Si vous souhaitez également connaître d'autres aspects de la découpe laser, notamment le type de logiciel dont vous avez besoin, comment concevoir la découpe laser et comprendre ces machines de découpe laser, communiquons en profondeur !

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