La découpe au laser et l'emboutissage du métal sont deux méthodes populaires de découpe du métal, chacune avec ses propres avantages et inconvénients. Connaître les principes de fonctionnement de base de ces techniques est une étape cruciale pour les futurs entrepreneurs.
Cet article compare et oppose ces techniques, discutant de leurs avantages et inconvénients pour déterminer quelle machine à découper les métaux est la meilleure pour votre entreprise.
Qu'est-ce que la découpe laser?
La découpe au laser consiste à utiliser un puissant faisceau laser pour effectuer des découpes de précision dans une feuille de métal. Le faisceau laser est contrôlé par un système de moteur informatisé qui suit une trajectoire préprogrammée.
La consommation électrique du système laser définit la puissance de coupe d'une machine de découpe laser. Les coupe-carton de faible puissance commencent à 5 W et les coupe-plaques métalliques industriels peuvent dépasser 10 kW.
Types de machines de découpe laser
Les découpeurs laser sont principalement classés en fonction de la technologie laser sous-jacente. Les types les plus courants de machines de découpe laser sont les suivants.
- Machine de découpe laser à fibre optique
- Machine de découpe laser CO2 (gaz)
- Machine de découpe laser au néodyme (Nd)
- Machine de découpe laser à diodes
Processus de découpe laser
Le processus de découpe au laser reste généralement le même sur toutes les machines. Première électricité haute tension en lumière visible. Ce système peut être une diode pour les coupe-métaux laser à fibre ou un tube de verre pour le CO2.
Ensuite, la lumière visible passe à travers un milieu de gain pour augmenter la force et se transformer en un faisceau laser. Une fois que le faisceau laser atteint l'intensité souhaitée, il quitte le milieu de gain à travers la tête laser.
La tête laser est un nœud de sortie contrôlé par ordinateur (CNC) qui se déplace sur la surface de travail lorsqu'il coupe la pièce. Les lasers ont un très petit point de contact appelé diamètre de spot, qui varie de 0.003 pouce à 0.007 pouce.
Certaines machines de découpe laser produisent plus de 1000 W d'énergie à travers ce petit point de contact, faisant instantanément fondre la pièce avant qu'un gauchissement ou une fissuration ne se produise.
Le processus de coupe ne prend que quelques secondes. Les parties suivantes concernent avantages et inconvénients de la découpe laser.
Avantages de la découpe laser
Voici une courte liste des principaux avantages que la découpe laser apporte à la fabrication de métaux.
1. Découpe laser précise
Comme tout est contrôlé par ordinateur, les coupeurs de métaux au laser peuvent reproduire à plusieurs reprises des pièces avec des dimensions exactes et une variance pratique nulle.
2. Traitement rapide
Une découpeuse laser peut couper rapidement la plupart des matériaux et la vitesse de coupe peut être encore augmentée lors du traitement de pièces plus fines.
3. Zéro contrainte mécanique
Le processus de découpe au laser coupe sélectivement les métaux en les faisant fondre. Puisqu'aucune force mécanique n'est appliquée à la pièce, les contraintes internes ne s'accumulent pas dans le métal.
4. Bords précis
L'excellente précision des machines de découpe laser vous permet de découper des formes compliquées avec de petites arêtes vives qui seraient autrement impossibles avec la fabrication traditionnelle.
5. Réduction de l'usure des outils
Les lasers n'ont pas d'usure mécanique. Ainsi, ils peuvent couper en continu les métaux sans avoir besoin de changer d'outil. Les lasers ne doivent être remplacés que lorsque leur durée de vie atteint ses limites.
6. Peu de post-traitement requis
Les lasers produisent des bords lisses sans aucune bavure sur la pièce. Par conséquent, les techniques de nettoyage post-traitement sont peu nécessaires.
7. Aucun équipement supplémentaire
Par rapport à l'emboutissage de métal, les pièces découpées au laser ne nécessitent pas d'équipement supplémentaire comme des matrices.
8. Compatibilité matérielle
La plupart des découpeuses laser sont conçues pour la fabrication de métaux mais conservent une compatibilité raisonnable avec les non-métaux comme le bois, les tissus et les plastiques.
9. Versatilité
La pénétration matérielle d'un laser est réduite lorsque la puissance d'entrée est réduite ou que le faisceau laser est flou. Les découpeuses laser modernes utilisent des modes basse consommation et des faisceaux non focalisés pour passer en mode gravure.
Inconvénients de la découpe laser
Voici une liste des lacunes inhérentes aux découpeuses laser.
1. Dommages causés par la température
L'exposition de certains métaux à des températures élevées peut provoquer une déformation, une brûlure et une fonte indésirables. Les métaux fins comme le cuivre et les métaux volatils comme le magnésium nécessitent des précautions et des précautions supplémentaires lors de la découpe au laser.
2. Compatibilité matérielle
La découpe laser prend en charge les matériaux métalliques et non métalliques. Cependant, le support matériel peut être très déroutant pour les nouveaux arrivants.
Seuls les lasers au néodyme (Nd : YAG) prennent en charge la découpe de la céramique, les lasers à diode ont un meilleur support pour les tissus et le cuir, les lasers CO2 sont plus adaptés au caoutchouc et aux plastiques, et les lasers à fibre sont meilleurs pour couper les métaux avec des surfaces réfléchissantes.
3. Limites de profondeur de coupe
La découpe au laser convient mieux aux tôles minces. Il est possible de découper une partie particulière dans des feuilles plus épaisses. Néanmoins, il nécessite une puissance supplémentaire et une vitesse plus lente, ce qui peut souvent entraîner une fusion indésirable autour des bords fraîchement coupés de la pièce.
4. Incapacité à plier le métal
L'emboutissage du métal à puissance réduite entraînera une flexion du métal. Les machines laser sont incapables d'une telle manipulation du métal.
Qu'est-ce que l'emboutissage du métal?
L'emboutissage des métaux est un processus de formage des métaux qui utilise un combo poinçon et matrice pour couper les métaux. La tôle est prise en sandwich entre une matrice inférieure et un poinçon supérieur.
Un système hydraulique applique rapidement et avec précision plusieurs tonnes de pression sur le poinçon lorsqu'il est poussé dans la pièce pour créer la forme souhaitée.
Ce processus permet à l'opérateur d'estamper (découper) rapidement plusieurs centaines de formes à partir du métal en une seule passe. Certaines machines utilisent plusieurs matrices pour produire plus de pièces avec un seul coup de presse à emboutir.
Processus d'estampage des métaux
L'emboutissage des métaux est un processus simple qui suit les mêmes étapes générales quelle que soit la taille de la machine. Une matrice et un poinçon en métal sont créés à partir d'acier à outils à haute résistance. La matrice est fixée à l'établi et le poinçon est fixé au piston.
La section transversale de la matrice partage la même conception que la forme souhaitée. Pendant ce temps, la forme du poinçon est l'inverse géométrique de la matrice.
L'emboutissage peut commencer une fois la tôle chargée dans la machine. Les machines plus petites ne peuvent charger qu'une seule petite tôle à la fois. Mais une machine d'estampage plus grande nécessite qu'un rouleau de métal soit alimenté en continu.
La machine applique suffisamment de force sur le poinçon pour le pousser à travers le métal en acier jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la matrice en dessous, cisaillant le métal sur les bords.
De plus, les machines d'estampage automatiques appliquent une force à des intervalles définis en fonction de la vitesse d'alimentation du métal. Vous permettant de couper des milliers de pièces à partir du même rouleau de tôle en un long cycle continu.
Avantages de l'emboutissage du métal
1. Rentable
Le seul composant coûteux de ce processus est les matrices. Par conséquent, le coût est plus élevé avec les premières unités produites. Mais commence à baisser à mesure que le nombre d'unités augmente. Les usines utiliseront une matrice pour plus de cent mille emboutis avant de remplacer l'outil.
2. Production plus rapide de gros volumes
Une machine d'emboutissage de métal fonctionnera en continu tant que la tôle est alimentée. Les usines à grande échelle peuvent produire près d'un million de pièces en utilisant ce procédé. L'emboutissage de métal est une excellente option pour la production répétitive.
3. Compatibilité étendue avec les métaux
Certains métaux peuvent réagir négativement à la chaleur des lasers. Les métaux faibles peuvent fondre et se déformer, tandis que les métaux volatils comme le magnésium peuvent s'enflammer. Étant donné que l'emboutissage des métaux n'applique qu'une force mécanique, le risque de dommages matériels est négligeable.
4. Opérations polyvalentes
L'emboutissage de métal peut faire bien plus que couper des trous. Il peut effectuer des opérations secondaires telles que l'aplatissement des bords, le formage de pièces de monnaie, la gravure sur métal, etc. Une presse plieuse peut être ajoutée à une poinçonneuse en métal pour des capacités de pliage supplémentaires.
Inconvénients de l'emboutissage des métaux
Le processus d'emboutissage des métaux est généralement la meilleure option pour les productions à grand volume. En dehors de ce processus spécifique, il peut se heurter à plusieurs limitations.
1. Coût plus élevé à faible volume
Les travaux d'emboutissage de métal nécessitent de nouvelles matrices à chaque nouvelle itération de conception. Ces matrices sont chères, ce qui rend le processus moins rentable pour une production à plus petit volume.
2. Compatibilité limitée avec les métaux mous
Si le matériau de travail est un métal mou (malléable), il se pliera sous la pression au lieu de couper.
3. Compatibilité limitée avec les métaux plus durs
Les métaux plus durs sont très difficiles à traiter et peuvent facilement se fissurer sous des pressions élevées. Par conséquent, vous devez d'abord tamponner vos conceptions et puis les durcir par recuit.
4. Faiblesses structurelles
Le pliage des métaux à l'aide du processus d'emboutissage des métaux créera des faiblesses structurelles dans la pièce sous la forme de fractures microscopiques.
5. Usure des outils
L'outillage physique nécessitera toujours plus d'entretien. Lorsque l'outil frotte à plusieurs reprises contre la pièce métallique, il commence à se dégrader. Des pièces plus dures entraîneront une usure plus rapide de l'outil.
6. Post-traitement
L'emboutissage des métaux nécessite un nettoyage post-traitement et un traitement thermique pour éliminer les arêtes vives et les marques de stress.
Découpe laser vs emboutissage métal : comment choisir ?
La découpe au laser et l'emboutissage de métal sont deux processus très différents avec des applications qui se chevauchent. Voici une comparaison rapide pour une compréhension facile.
| Fonctionnalité | Découpe laser | Estampage en métal |
| Opérations | Découpe & Gravure | Découpe et pliage |
| Usure des outils | Très Bas | Low |
| Compatibilité des matériaux | Très bien | Bon |
| La précision | Très élevé | Moyenne |
| Coût initial | Haute | Moyen à élevé |
| Coûts additionnels | Aucun | Coûts des outils |
| Coûts opérationnels | Faible à petits volumes | Très faible à gros volumes |
| Coûts de post-traitement | Très Bas | Moyen à élevé |
Le choix entre un emboutisseur de métal et un découpeur laser se résume à l'un des nombreux facteurs énumérés ci-dessous. Considérez ces choses pour une meilleure solution.
- Applications - Les productions à grand volume, les plaques de métal plus épaisses et le pliage du métal sont tous les mieux adaptés à l'emboutissage.
- Épaisseur de feuillle – Les lasers conviennent mieux aux métaux tendres de moins de 15 mm et aux tôles d'acier de moins de 6 mm.
- Compatibilité des matériaux – Les machines de découpe laser ont une meilleure compatibilité globale des matériaux. Lisez le blog pour apprendre quels matériaux une machine laser à fibre peut-elle couper.
- Processus – Les lasers sont mieux adaptés aux conceptions géométriques complexes.
- Coût initial – Les deux machines ont un coût initial similaire. Mais le besoin d'une matrice personnalisée entraîne un coût initial beaucoup plus élevé.
- Coût de maintenance – Toutes les économies de coûts que vous réalisez grâce à l'emboutissage de gros volumes de métaux sont perdues à cause de l'usure de l'outil. Les coûts de remplacement des matrices d'outils ne sont pas bon marché et surtout pour les géométries complexes.
- Délai De Mise En Œuvre – La découpe au laser a des délais plus courts lorsqu'il s'agit de petites productions, et l'emboutissage a de meilleurs délais pour les plus grandes.
Conclusion
La découpe au laser et l'emboutissage des métaux sont les deux méthodes couramment associées à la fabrication de tôles. La découpe au laser est plus adaptée aux petits lots de pièces personnalisées. Alors que l'emboutissage excelle dans les productions en usine à grand volume.
D'autres facteurs tels que les économies de coûts et la compatibilité des matériaux sont généralement considérés comme secondaires. En fin de compte, votre choix de machine de fabrication de tôles dépend davantage du type d'entreprise que vous dirigez.
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