Faisceaux laser à fibre ou CO2
Certaines choses sont assez visibles. Le « générateur » laser d'un laser à fibre est beaucoup plus petit que celui d'un laser CO traditionnel.2résonateur. En fait, le laser à fibre est créé par des banques de diodes rassemblées dans un module de la taille d'une mallette dont la puissance peut aller de 600 à 1 500 watts. Plusieurs modules sont assemblés pour créer le résonateur alimenté final, qui a généralement la taille d'un petit classeur. La lumière générée est canalisée et amplifiée via un câble à fibre optique. Lorsque la lumière sort du câble à fibre optique, elle est la même qu'au moment de sa génération, sans perte de puissance ni de qualité. Il est ensuite ajusté et focalisé en fonction du type de matériau à découper.
Le CO2Le résonateur est beaucoup plus grand et nécessite plus d'énergie, car l'électricité est introduite dans une combinaison de gaz pour produire le faisceau laser. Les miroirs aident la lumière à gagner en intensité, la préparant à sortir du résonateur. Après avoir quitté le résonateur, le faisceau doit parcourir un trajet composé de plusieurs miroirs refroidis jusqu'à atteindre la lentille. Ce déplacement entraîne une perte de puissance et de qualité du faisceau laser.
En raison de la quantité d'énergie nécessaire pour créer un CO2laser, il est moins efficace et a une efficacité de prise murale beaucoup plus faible par rapport à un laser à fibre. Il s'ensuit que les grands refroidisseurs nécessaires au CO2les lasers ont également besoin de plus de puissance globale. Étant donné l'efficacité de la prise murale du résonateur laser à fibre de plus de 40 %, vous utilisez non seulement moins d'énergie, mais également moins d'espace au sol, très demandé.
Certaines choses ne sont pas aussi évidentes jusqu'à ce que vous examiniez de plus près un laser à fibre en fonctionnement. Parce que le diamètre de son faisceau représente souvent un tiers de la taille d'un CO2faisceau, un laser à fibre a une densité de puissance supérieure à celle d'un laser CO2rayon laser. Non seulement cela permet à la fibre de couper plus rapidement, mais cela lui permet également de percer plus rapidement. Cette taille de faisceau plus petite donne également à la fibre la capacité de découper des formes complexes et de laisser des arêtes vives. Imaginez découper le logo d'une entreprise dans un tube alors que l'espacement entre les lettres du logo est de 0,035 pouce ; une fibre peut faire cette coupe, tandis qu'un CO2le laser ne peut pas.
Les lasers à fibre ont une longueur d'onde de 1,06 microns, soit 10 % plus petite que celle d'un laser CO.2rayon laser. Avec sa longueur d'onde beaucoup plus petite, le laser à fibre produit un faisceau beaucoup plus facilement absorbé par le matériau réfléchissant ; un commandant2le laser est beaucoup plus susceptible de se refléter sur la surface de ces matériaux. Pour cette raison, les machines de découpe laser à fibre peuvent couper le laiton, le cuivre et d’autres matériaux réfléchissants. Il convient de noter qu'un CO2Le faisceau laser qui se reflète sur le matériau peut non seulement endommager la lentille de découpe de la machine, mais également l'ensemble du trajet du faisceau. L'utilisation d'un câble à fibre optique pour le trajet du faisceau élimine ce risque.
Bien entendu, le laser à fibre ne nécessite pas autant d’attention en termes de maintenance. Il ne nécessite pas de nettoyage des miroirs et un soufflet vérifie qu'un CO2Besoins de la machine de découpe laser. Tant qu'il reçoit de l'eau de refroidissement propre pour le refroidissement et que les filtres à air sont régulièrement remplacés, le laser à fibre lui-même ne nécessite aucune maintenance préventive.
Une autre considération concerne les modules de la taille d'une mallette du laser à fibre : ils permettent la redondance. Si un module a un problème, le résonateur ne s'éteint pas complètement. Le laser à fibre est redondant de telle sorte que les autres modules peuvent produire temporairement plus de puissance pour soutenir le module vers le bas jusqu'à ce que les réparations puissent être terminées, ce qui, d'ailleurs, peut être effectué sur le terrain. D'autres fois, le résonateur à fibre peut continuer à produire une puissance réduite jusqu'à ce que des réparations puissent être effectuées. Malheureusement, si un CO2Le résonateur a un problème, c'est tout le résonateur qui est en panne, pas seulement en mode puissance réduite.
L’épaisseur et la fin de la découpe laser en cuve
À une certaine époque, beaucoup pensaient que les lasers à fibre ne pouvaient être utilisés que pour des matériaux minces. Le CO2, avec sa longueur d'onde plus grande, créait suffisamment de saignée lors de la découpe de matériaux épais pour laisser suffisamment d'espace pour l'enlèvement de matière ; le laser à fibre ne pouvait pas produire le même trait de scie ou les mêmes résultats avec des matériaux plus épais. Mais ce problème a été résolu ces dernières années grâce à une technologie de collimation capable de produire un faisceau laser à fibre plus large, créant une séparation des matériaux et un espace pour l'élimination des matériaux épais. Et comme la largeur du faisceau est commutable, la machine peut utiliser le faisceau le plus étroit pour traiter des matériaux fins, ce qui permet un traitement plus rapide de matériaux de différentes tailles sur la même machine de découpe laser à fibre.
Les machines de découpe laser de feuilles sont désormais vendues avec une technologie de génération laser capable de fournir jusqu'à 12 kW de puissance. Une machine de découpe de tubes laser atteint généralement 5 kW, car toute puissance supplémentaire couperait simultanément le côté opposé du tube.
Vous avez peut-être remarqué que nous n'avons pas encore discuté de la vitesse de coupe. Il est possible de couper jusqu'à 500 pouces par minute sur un tube, mais ce n'est pas toujours réaliste. Dans la découpe de tubes au laser, l'accent doit être mis sur le temps nécessaire pour charger un tube, l'indexer pour qu'il soit dans la bonne position pour la découpe, le percer et le couper, et décharger la pièce. Il s'agit davantage du temps de traitement des pièces avec les machines de découpe de tubes laser, pas de la vitesse de coupe.
Matériau de découpe de tubes laser
Une machine de découpe laser qui coupe de la tôle peut changer une feuille en quelques secondes. La même chose peut être faite sur une machine de découpe de tubes laser, mais la manière de procéder est une toute autre histoire.
Il n’existe pas de tours de matériaux standards avec une machine de découpe de tubes laser. Les chargeurs de faisceaux, la plus efficace des options de manipulation de matériaux de tubes, alimentent un tube à la fois du faisceau vers le laser à tube via un système de singularisation. Ce type de mécanisme d'alimentation ne fonctionne pas avec des profils ouverts, tels que des angles ou des canaux, car ils s'emboîtent lorsqu'ils sont groupés et ne se libèrent pas facilement. Pour les profils ouverts, des chargeurs pas à pas sont utilisés, qui séquencent une section à la fois dans la machine tout en conservant l'orientation correcte de cette section.
Ces tubes ne sont pas petits. Aux États-Unis, les longueurs standard sont de 24 pieds. Certains sur la côte ouest travaillent généralement avec 20- pieds. longueurs comme tailles standard.
La variété est la réalité de tout atelier, et il en va de même pour ceux qui utilisent un laser à tube. Il n'est pas rare de voir des pièces de différentes tailles provenir d'un même tube. La machine doit être capable de décharger des pièces découpées au laser pouvant mesurer entre 2 pouces et 15 pieds de longueur, les unes après les autres. Il doit également être capable de décharger ces pièces sans les endommager, ce qui peut s'avérer difficile avec des métaux plus tendres comme l'aluminium.
La nature même d’un tube évite de recourir à une machine dotée d’un laser de très forte puissance. Alors que les machines de découpe laser de tôles plates sont désormais disponibles avec des générateurs laser d'une puissance allant jusqu'à 12 kW, les machines de découpe laser de tubes ne nécessitent généralement qu'une puissance maximale de 5 kW. Avec un tube, il faut toujours penser au côté opposé du tube que l’on coupe. Un laser plus puissant soufflerait simplement de l’autre côté du tube pendant la découpe. (Bien sûr, si vous traitez un faisceau ou un canal sur le laser à tube, vous n'avez pas à vous soucier de l'autre côté.)
Un autre facteur à prendre en compte lors de la découpe de tubes est le cordon de soudure. Ce matériau est laminé et soudé ensemble. Cela soulève deux points qui doivent généralement être abordés :
Le positionnement du cordon de soudure du tube doit être pris en compte lors de la découpe laser. Le cordon de soudure ne doit pas interférer avec les broches ou les trous, et pour les applications esthétiques, telles que les meubles, les cordons de soudure doivent être cachés autant que possible. Dans un système de découpe de tube laser conventionnel, un capteur optique est utilisé pour scanner le tube à la recherche du cordon de soudure. Souvent, les tubes sont recouverts d'huile ou de rouille, et le cordon de soudure peut être difficile à différencier des autres surfaces contaminées. Sur les aciers inoxydables ou galvanisés, le cordon de soudure ne peut être visible qu'à l'intérieur. Cela a conduit certains fabricants à intégrer des caméras dans leurs systèmes qui permettent aux machines de scanner non seulement l'extérieur du tube, mais également l'intérieur. Cela permet à la machine de détecter ce cordon de soudure masqué et de positionner correctement les pièces par rapport à celui-ci.
Les cordons de soudure sont également de compositions différentes et coupés différemment du reste de votre tube. Traditionnellement, les opérateurs devaient ralentir ou augmenter la puissance sur toutes les opérations effectuées sur un tube pour tenir compte du cordon de soudure. Aujourd'hui, certains constructeurs ont développé leur technologie et leurs paramètres de contrôle pour permettre à la machine de sélectionner un cordon de soudure et d'ajuster uniquement ces sections. Cela permet à la machine de traiter ces pièces de la manière la plus rapide. La commande ajuste automatiquement la puissance, la fréquence et le cycle de service au fur et à mesure que le laser se fraye un chemin à travers le tube et son cordon de soudure. L'opérateur n'a pas besoin de créer des paramètres parfaits ; il peut se concentrer sur l'entrée et la sortie du matériau de la machine.
Rien n'est parfait avec la découpe laser de tubes
Gardez à l’esprit qu’il n’existe pas de tube parfait. Ils ont des arcs. Les cordons de soudure peuvent dépasser non seulement à l’extérieur mais également à l’intérieur du tube. C'est un véritable défi de traiter ce matériau de manière cohérente et rapide lorsque de telles incohérences existent d'un produit à l'autre.
Imaginez devoir placer un trou traversant centré sur un tube. Il doit être centré sur la dimension réelle, pas seulement sur une face du tube. Si le tube est courbé, cela va rendre les choses plus difficiles. C'est la vie de la fabrication de tubes.
Comment compenser cela ? Traditionnellement, vous descendez et touchez le visage avec un capteur qui marque le point de contact. Le tube est ensuite tourné et le côté opposé du tube est touché. Cela donne au contrôle une idée de la courbure du tube. Cette méthode est précise et peut garantir que ces trous traversants fonctionnent correctement pour l'application. Mais gardez à l’esprit que chaque fois qu’une rotation du tube se produit, la capacité à fournir des tolérances très élevées est réduite.
L'autre facteur à garder à l'esprit est que la méthode traditionnelle de vérification des courbures et des torsions dans le tube peut prendre jusqu'à cinq ou sept secondes avant de commencer la coupe. Avec les moyens traditionnels de détection tactile, vous devez troquer la productivité contre la précision. Encore une fois, à l’ère de la découpe laser fibre, cela peut sembler durer toute une vie, mais travailler avec des tubes n’est pas aussi simple que travailler avec de la tôle.
Afin de réduire le décalage temporel lors des contrôles des tubes, certains fabricants de machines utilisent des caméras pour ces contrôles. Ils réduisent le contrôle qualité à environ une demi-seconde et réduisent également le nombre de rotations nécessaires. Cela permet à la machine de conserver sa productivité ainsi que sa précision.
La réalité est que le service des achats privilégiera toujours l’option la moins coûteuse. Cela signifie que les tubes qui sortent de l’usine une semaine ne seront probablement pas les mêmes la semaine suivante. Un fabricant doit apprendre à gérer cette variété.