Bases de la technologie laser
La technologie de découpe laser existe depuis les années 1960. Depuis lors, machines de découpe laser ont été utilisés dans un large éventail d’industries en raison de leur précision, de leur rapidité et de leur polyvalence.
Voici un aperçu du fonctionnement des lasers dans les applications de découpe :
1. Création d'un faisceau laser
Les machines de découpe laser contiennent un matériau ou une substance spécifique appelé matériau laser à l'intérieur de la source laser (également appelé résonateur laser). Ce matériau peut être un gaz (par exemple, un mélange gazeux de dioxyde de carbone), un produit chimique (par exemple, de la coumarine et de la fluorescéine), un solide (par exemple, des cristaux de néodyme), ou fibres optiques.
Pour créer un faisceau laser de haute intensité, l'énergie est pompée dans le matériau laser à l'aide de lampes ou d'un courant électrique à l'intérieur d'un conteneur fermé. Ce processus excite les minuscules particules du matériau, telles que des atomes ou des molécules, de sorte qu'elles commencent à émettre des faisceaux de lumière puissants et hautement concentrés. Lorsque cela se produit, d’autres particules proches font de même.
2. Focalisation du laser
Le faisceau laser généré rebondit dans une cavité miroir spéciale. Cela concentre l'énergie du faisceau dans un endroit exact. Une fois que le faisceau est suffisamment puissant, la machine envoie un faisceau de lumière unique, concentré et intense, capable de couper presque tous les types de matériaux.
3. Interaction avec la surface du matériau
Plusieurs choses peuvent se produire lorsque la machine concentre un flux de lumière intense sur la surface d'un matériau :
- Le matériau absorbe l'énergie du laser, provoquant un échauffement rapide.
- Si la puissance du laser est suffisante, il fait fondre ou vaporise le matériau pour créer une coupure ou un trou. La machine utilise généralement un gaz d'assistance (par exemple, de l'oxygène et de l'azote) pour pousser les déchets hors de la zone de coupe.
La commande numérique par ordinateur, ainsi que l'optique laser, automatisent et contrôlent le mouvement de la tête laser pour garantir qu'elle suit la forme et la trajectoire de coupe prédéfinies souhaitées. Le système CNC communique avec la machine à l'aide d'un code géométrique, qui consiste en des instructions détaillées sur les mouvements et les actions de la machine.
Plonger dans un tube laser en verre DC
L’une des principales caractéristiques qui différencient les machines laser est leur source laser. Pour les lasers en verre DC, ils sont équipés de tubes laser en verre refroidis à l'eau. (D'autres machines que vous rencontrerez utilisent des tubes métalliques refroidis par air.) Ces tubes en verre fragiles et fabriqués à la main doivent toujours avoir un système de refroidissement par eau efficace pour les empêcher de surchauffer et de devenir défectueux.
À l’intérieur de chaque tube de verre d’un laser en verre DC se trouve un type de mélange gazeux laser composé d’une variété de gaz :
- Azote (le gaz prédominant dans le mélange laser)
- Dioxyde de carbone (le milieu actif du laser)
- Hélium (qui aide à dissiper la chaleur)
- Hydrogène
- xénon
Ce mélange gazeux subit une ionisation en appliquant une décharge continue haute tension aux électrodes du tube de verre. Les gaz se transforment alors en plasma, dont la présence dans la plupart des tubes de verre offre plusieurs avantages :
- Il aide à éliminer les matériaux fondus et les débris de la zone coupée, gardant ainsi la zone propre.
- Puisqu'il s'agit d'un bon conducteur d'électricité, il permet de garantir un chemin électrique continu pour le faisceau laser.
- La machine peut couper plus proprement et plus rapidement car elle aide le matériau à absorber plus d’énergie.
Démêler les tubes laser métalliques RF
Les machines de découpe équipées d'un tube laser métallique RF ont été utilisées à l'origine à la fin des années 1980 pour des applications militaires très exigeantes. Aujourd'hui, les lasers RF pour métaux constituent le choix idéal pour de nombreuses applications industrielles, notamment la découpe, la gravure et soudage.
Le RF dans le laser CO2 métallique RF signifie radiofréquence, c'est ce qu'il utilise pour produire un plasma de gaz ionisé qui garantit une coupe nette et précise. Une fois que cette radiofréquence atteint les électrodes à chaque extrémité du tube RF, elle génère un champ électrique qui excite le mélange de gaz dans le tube laser RF.
Au cours de cette phase excitée, certaines des molécules de gaz stimulées reviennent d’un niveau d’énergie supérieur à un niveau d’énergie inférieur. Lorsque cela se produit, une explosion d’énergie est libérée sous forme de photons (ou énergie lumineuse). Les photons libérés rebondissent sur les miroirs à l’intérieur de la cavité laser et finissent par s’échapper sous forme de lumière laser intense.
Comparaison entre le laser DC et le laser métallique RF
Les lasers à verre DC et les lasers à métaux RF ont leurs avantages et leurs inconvénients. Pour savoir quel type vaut l’investissement, il est important d’examiner leurs principales différences. Passons en revue quelques-uns ci-dessous :
Longueur des ondes
La longueur d'onde d'une découpeuse laser détermine dans quelle mesure le matériau découpé absorbera la lumière qu'il génère. Ainsi, si les caractéristiques d'absorption d'un matériau correspondent à celles de la longueur d'onde d'un laser, cela conduit à des coupes plus rapides et plus précises.
Laser en verre CC
Un laser à verre CC peut émettre des faisceaux laser dans diverses longueurs d'onde, généralement dans la plage de longueurs d'onde proche infrarouge. Cela signifie qu'il est plus adapté aux projets de découpe et de gravure au laser qui nécessitent une haute précision et des détails plus fins.
Laser métallique RF
Un laser métallique RF fonctionne dans l’infrarouge lointain ou l’infrarouge moyen, ce qui le rend très efficace pour couper différents matériaux.
Précision de coupe
La précision d’une machine de découpe laser est généralement directement liée à sa fréquence d’impulsion. La croyance commune est que plus la fréquence du pouls est élevée, plus la précision est élevée.
Laser en verre CC
En général, les lasers à verre DC sont plus adaptés aux applications qui ne nécessitent pas de haute précision, vitesse ou qualité.
Laser métallique RF
Les lasers RF offrent des performances de découpe très précises. Cela est dû en partie au fait qu’ils génèrent une taille de spot plus petite.
Des coûts initiaux
Laser en verre CC
Les lasers à verre DC ont tendance à être beaucoup moins chers que les lasers RF.
Laser métallique RF
Les lasers RF peuvent être cinq à huit fois plus chers que les lasers à verre DC.
Facteurs à considérer lors du choix de la bonne machine laser
L'achat d'une machine de découpe laser est un investissement majeur. Il est donc tout à fait juste de faire vos recherches pour vous assurer que votre paiement unique n'entraînera pas de coûts d'entretien et de réparation coûteux à long terme. Vous trouverez ci-dessous quelques éléments à prendre en compte avant d’acheter une machine laser.
Compatibilité des applications et des matériaux
Chaque matériau réagira différemment à chaque machine de découpe laser. Par exemple, si vous traitez principalement de nombreux types de métaux, les lasers à métaux RF sont des options plus appropriées et sont plus couramment utilisés que les lasers à verre DC.
Capacité de production
La capacité de production des lasers DC et RF dépend de plusieurs facteurs, notamment la puissance de sortie, le modèle spécifique que vous allez acheter et l'utilisation prévue. Pour vous assurer d'obtenir une découpeuse laser adaptée à vos besoins, consultez toujours le fabricant ou le fournisseur.
Des dispositifs de sécurité
Ceci est souvent négligé mais devrait, à notre avis, être l’une des premières choses à prendre en compte. Recherchez, entre autres, des systèmes de verrouillage, des boutons d'arrêt d'urgence, des boîtiers de protection et des verrouillages de sécurité pour les portes d'accès.
Pour des conseils plus détaillés sur l’achat de machines de découpe laser CO2, cliquez ici.
Conclusion
Les lasers à verre DC et les lasers à métaux RF ont leurs avantages et leurs inconvénients. Prenez votre temps pour évaluer chacun d'entre eux, ainsi que les besoins à long terme de votre entreprise. Quelle que soit la découpeuse laser que vous choisissez, assurez-vous qu'elle a une durée de vie plus longue et qu'elle peut répondre à vos futures demandes de production.
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