Diverses méthodes de coupe de machine de découpe au laser

La découpe laser est une méthode de traitement sans contact avec une énergie élevée et une bonne contrôlabilité de la densité. Le spot laser à haute densité d'énergie est formé après focalisation du faisceau laser, qui présente de nombreuses caractéristiques lorsqu'il est utilisé en découpe. Il existe quatre façons différentes de découper au laser afin de traiter différents situations.

Découpe par fusion

Lors de la découpe par fusion laser, le matériau fondu est éjecté au moyen de flux d'air après la fusion locale de la pièce. Parce que le transfert de matière ne se produit qu'à l'état liquide, ce processus est appelé fusion laser Coupe.

Le faisceau laser avec un gaz de coupe inerte de haute pureté rend le matériau fondu quitter la fente, tandis que le gaz lui-même n'est pas impliqué dans la coupe. Fusion laser la coupe peut obtenir une vitesse de coupe plus élevée que la coupe par gazéification. L'énergie nécessaire pour la gazéification est généralement plus élevée que l'énergie requise pour fondre le Matériel. Dans la découpe par fusion laser, le faisceau laser n'est que partiellement absorbé. La vitesse de coupe maximale augmente avec l'augmentation de la puissance du laser, et diminue presque inversement avec l'augmentation de l'épaisseur de la plaque et du matériau température de fusion. Dans le cas d'une certaine puissance laser, le facteur limitant est la pression de l'air au niveau de la fente et la conductivité thermique du matériau. Pour les matériaux en fer et en titane, la découpe au laser peut obtenir une non oxydation encoches. Pour les matériaux en acier, la densité de puissance du laser est comprise entre 104w / cm2 et 105W / cm2.

Coupe par vaporisation

Dans le processus de découpe de gazéification laser, la vitesse de surface du matériau la température s'élevant à la température du point d'ébullition est si rapide qu'elle peut éviter le fusion causée par la conduction thermique, de sorte que certains matériaux se vaporisent en vapeur et disparaissent, et certains matériaux sont soufflés du bas de la couture de coupe par débit de gaz auxiliaire comme éjecta. Une puissance laser très élevée est requise dans ce Cas.

Afin d'éviter que la vapeur de matière ne se condense sur la paroi de la fente, l'épaisseur du matériau ne doit pas être beaucoup plus grande que le diamètre du faisceau laser. Ce procédé ne convient donc qu'aux applications où le l'élimination des matériaux fondus doit être évitée. En fait, le processus est seulement utilisé dans un très petit domaine d'utilisation des alliages à base de fer.

Le procédé ne peut pas être utilisé pour des matériaux tels que le bois et certaines céramiques, qui ne sont pas à l'état fondu et sont peu susceptibles de laisser la vapeur de matière recombiner. De plus, ces matériaux doivent généralement réaliser une coupe plus épaisse. Dans la découpe par gazéification laser, la focalisation optimale du faisceau dépend du matériau épaisseur et qualité du faisceau. La puissance du laser et la chaleur de vaporisation n'ont qu'un effet certain sur la position focale optimale. La vitesse de coupe maximale est inversement proportionnelle à la température de gazéification du matériau lorsque le l'épaisseur de la plaque est fixe. La densité de puissance laser requise est supérieure que 108W / cm2 et dépend du matériau, de la profondeur de coupe et de la focalisation du faisceau position. Dans le cas d'une certaine épaisseur de la plaque, en supposant qu'il est une puissance laser suffisante, la vitesse de coupe maximale est limitée par le jet de gaz la vitesse.

Coupe de fracture contrôlée

Pour les matériaux fragiles qui peuvent facilement être endommagés par la chaleur, la vitesse et la découpe contrôlable par chauffage par faisceau laser est appelée fracture contrôlée Coupe. Le contenu principal de ce processus de découpe est: le faisceau laser chauffe un petite zone de matériau cassant, ce qui provoque un grand gradient thermique et déformation mécanique importante dans cette zone, conduisant à la formation de fissures dans le matériau. Tant que le gradient de chauffage uniforme est maintenu, le le faisceau laser peut guider la génération de fissures dans n'importe quelle direction souhaitée.

Découpe par fusion par oxydation (découpe laser à la flamme)

Généralement, un gaz inerte est utilisé pour la fusion et la découpe. Si de l'oxygène ou autre un gaz actif est utilisé à la place, le matériau sera enflammé sous l'irradiation du faisceau laser, et une autre source de chaleur sera générée en raison de l'intense réaction chimique avec l'oxygène pour chauffer davantage le matériau, qui est appelé fusion et découpe par oxydation.

En raison de cet effet, le taux de coupe de l'acier de construction avec le même l'épaisseur peut être supérieure à celle de la coupe par fusion. D'autre part, le la qualité de l'incision peut être pire que celle de la coupe en fusion. En fait, il produira des fentes plus larges, une rugosité évidente, une zone affectée par la chaleur accrue et mauvaise qualité des bords. La découpe laser à la flamme n'est pas bonne pour la précision d'usinage modèles et angles vifs (il existe un risque de brûlure des angles vifs). Impulsion les lasers de mode peuvent être utilisés pour limiter les effets thermiques et la puissance du laser détermine la vitesse de coupe. Dans le cas d'une certaine puissance laser, la limitation facteur est l'apport d'oxygène et la conductivité thermique du matériau.