Le processus principal de la machine de découpe laser

1. Découpe par vaporisation
Pendant le processus de découpe par gazéification au laser, la température de surface du matériau monte à la température du point d'ébullition si rapidement qu'il suffit d'éviter la fusion causée par la conduction thermique, de sorte qu'une partie du matériau est vaporisée en vapeur et disparaît, et une partie du matériau est éjecté du fond de la fente par le gaz auxiliaire Le flux s'envole. Des puissances laser très élevées sont nécessaires dans ce cas.
Pour éviter que la vapeur de matériau ne se condense sur les parois du trait de scie, l'épaisseur du matériau ne doit pas dépasser largement le diamètre du faisceau laser. Ce procédé n'est donc adapté qu'aux applications où un rejet de matière fondue doit être évité. Cet usinage n'est pratiquement utilisé que dans de petits domaines d'utilisation pour les alliages à base de fer.
Ce processus ne peut pas être utilisé pour des matériaux, tels que le bois et certaines céramiques, qui n'ont pas d'état fondu et sont donc moins susceptibles de permettre à la vapeur du matériau de se recondenser. De plus, ces matériaux permettent généralement d'obtenir des coupes plus épaisses. Dans la découpe laser à vapeur, la focalisation optimale du faisceau dépend de l'épaisseur du matériau et de la qualité du faisceau. La puissance du laser et la chaleur de vaporisation n'ont qu'une certaine influence sur la position de mise au point optimale. Lorsque l'épaisseur de la plaque est constante, la vitesse maximale de coupe est inversement proportionnelle à la température de gazéification du matériau. La densité de puissance laser requise est supérieure à 108 W/cm2 et dépend du matériau, de la profondeur de coupe et de la position de focalisation du faisceau. Dans le cas d'une certaine épaisseur de plaque, en supposant que la puissance laser est suffisante, la vitesse maximale de découpe est limitée par la vitesse du jet de gaz.
2. Découpe par fusion
Dans la découpe par fusion laser, la pièce est partiellement fondue et le matériau fondu est éjecté au moyen d'un flux d'air. Étant donné que le transfert du matériau ne se produit qu'à l'état liquide, le processus est appelé découpe par fusion laser.
Le faisceau laser couplé à un gaz de coupe inerte de haute pureté chasse le matériau fondu hors du trait de scie, mais le gaz lui-même ne participe pas à la coupe. La découpe par fusion laser peut atteindre une vitesse de coupe plus élevée que la découpe par gazéification. L'énergie nécessaire à la gazéification est généralement supérieure à celle nécessaire pour faire fondre le matériau. 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 de manière presque inversement proportionnelle à l'augmentation de l'épaisseur de la tôle et de la température de fusion du matériau. Dans le cas d'une certaine puissance laser, le facteur limitant est la pression d'air au trait de scie et la conductivité thermique du matériau. La découpe par fusion au laser permet d'obtenir des coupes sans oxydation pour les matériaux en fer et les métaux en titane. La densité de puissance laser qui produit la fusion mais moins que la gazéification est comprise entre 104W/cm2 et 105W/cm2 pour les matériaux en acier.
3. Découpe par fusion par oxydation (découpe à la flamme laser)
La coupe par fusion utilise généralement un gaz inerte. S'il est remplacé par de l'oxygène ou un autre gaz actif, le matériau s'enflamme sous l'irradiation du faisceau laser et une réaction chimique violente se produit avec l'oxygène pour générer une autre source de chaleur, qui chauffe davantage le matériau, appelé coupe par fusion par oxydation. .
En raison de cet effet, des taux de coupe plus élevés peuvent être obtenus avec cette méthode qu'avec la coupe par fusion pour la même épaisseur d'acier de construction. D'autre part, cette méthode peut avoir une qualité de coupe inférieure à celle de la coupe par fusion. Il produit en fait des traits de coupe plus larges, une rugosité notable, une zone affectée par la chaleur accrue et une qualité de bord inférieure. La découpe à la flamme laser est mauvaise pour les modèles de précision et les angles vifs (risque de brûler les angles vifs). Les lasers en mode pulsé permettent de limiter les effets thermiques, et la puissance du laser détermine la vitesse de coupe. Dans le cas d'une certaine puissance laser, les facteurs limitants sont l'apport d'oxygène et la conductivité thermique du matériau.
4. Contrôler la coupe des fractures
Pour les matériaux fragiles facilement endommagés par la chaleur, une coupe à grande vitesse et contrôlable est effectuée par chauffage par faisceau laser, appelé coupe à fracture contrôlée. Le contenu principal de ce processus de découpe est que le faisceau laser chauffe une petite zone de matériau fragile, provoquant un grand gradient thermique et une déformation mécanique sévère dans cette zone, entraînant la formation de fissures dans le matériau. Tant qu'un gradient de chauffage uniforme est maintenu, le faisceau laser peut diriger les fissures dans n'importe quelle direction souhaitée.