L'essentiel de la découpe laser : Guide des paramètres optimaux

Dernière mise à jour :
24 janvier 2024

Table des matières

Les principaux paramètres de la découpe laser sont la puissance et la vitesse de la découpe laser, la longueur focale de l'objectif et la position du point focal, la forme de la buse et la distance entre la buse et la surface de la pièce, ainsi que le type et la pression du gaz d'assistance.

Puissance et vitesse de découpe laser

La vitesse de coupe est un paramètre crucial pour la découpe. Pendant la découpe, la vitesse de coupe doit être déterminée en fonction de la puissance du laser, de la pression du gaz et de l'épaisseur de la pièce. Elle augmente avec la puissance du laser et la pression du gaz, et diminue avec l'épaisseur de la pièce. Par exemple, lors de la découpe d'une plaque d'acier au carbone de 6 mm, la vitesse de découpe est de 2,5 m/min, tandis que pour une plaque d'acier au carbone de 12 mm, la vitesse de découpe est de 0,8 m/min.

Longueur focale de l'objectif et position du point focal (défocalisation)

Une longueur focale de lentille plus petite entraîne une densité de puissance plus élevée mais une mise au point moins profonde, ce qui convient à la découpe à grande vitesse de matériaux minces. Inversement, une longueur focale de lentille plus grande entraîne une densité de puissance plus faible mais une focalisation plus profonde, ce qui convient à la découpe lente de matériaux épais.

L'impact de la défocalisation sur la largeur de la coupe est illustré à la figure 5-3. En général, le point focal est choisi pour être situé à environ 1/3 de l'épaisseur de la plaque sous la surface de la pièce, ce qui permet de minimiser la largeur de la coupe.

Figure 5-3 : L'impact de la quantité de défocus sur la largeur de la coupe.

Forme de la buse et distance buse-pièce

(1) Choix de la forme de la buse

La forme et la taille de la buse sont des paramètres cruciaux qui influencent la qualité et l'efficacité de la découpe laser. Les différentes méthodes de découpe requièrent différentes formes de buses. Les formes courantes des buses de découpe laser de l'oxygène sont illustrées à la figure 5-4.

Figure 5-4 : Formes courantes des buses utilisées pour l'oxycoupage au laser

(2) Distance entre la buse et la pièce à usiner

Lorsque la buse est trop proche de la surface de la pièce, cela affecte la capacité à évacuer les éclaboussures de laitier fondu. En revanche, si la buse est trop éloignée de la surface de la pièce, elle peut entraîner une perte d'énergie inutile. Pour garantir la stabilité de la coupe, la distance entre l'extrémité de la buse et la surface de la pièce est généralement comprise entre 0,5 et 2 mm.

Types et pression du gaz d'assistance

Lorsque l'oxygène est utilisé comme gaz d'assistance pour couper de l'acier à faible teneur en carbone, les réactions d'oxydation intenses génèrent une grande quantité de chaleur, ce qui permet d'augmenter la vitesse et l'épaisseur de coupe et de produire des coupes sans scories. Pour le découpage de l'acier inoxydable, on utilise souvent un mélange d'oxygène et d'azote, ce qui permet d'obtenir une meilleure qualité de coupe qu'avec l'oxygène seul.

L'augmentation de la pression du gaz améliore la capacité d'élimination du laitier et peut conduire à des vitesses de coupe plus élevées. Toutefois, une pression excessive peut entraîner des surfaces de coupe rugueuses. Voir le tableau 5-1 pour les principaux paramètres et caractéristiques de la découpe au laser.

Tableau 5-1 : Principaux paramètres et caractéristiques de la découpe laser

Matériaux de la pièceEpaisseur de la pièce (mm)Puissance du laser (W)Vitesse de coupe (cm/min)Gaz de coupeCaractéristiques et applications
99% céramique d'alumine0.7830Fracture contrôlée
Quartz cristallin0.81360
Feuille de ferrite0.22.5114
Saphir1.2127
Tube en quartz-500400 pièces par heureÉconomie de matériau et coupe de haute qualité lors de la coupe de tubes en quartz, convient à la fabrication de tubes de lampes halogènes
Tissu-20~250500~300AirÉconomie de matériau, coupe de haute qualité, haute efficacité, bords autobloquants lors de la coupe de tissus, convient à la fabrication de rubans de machines à écrire, de surfaces de parapluies, de vêtements, etc.
Tube en verre12.720000460AirCoupe de tubes de verre de haute qualité sans usure de l'outil
Chêne1630028AirCoupe de bois de haute qualité, arêtes de coupe nettes, économie de matériau, convient à la fabrication de meubles.
Pin5020012.5Air
Panneau de résine époxy au bore8.115000165AirEfficacité élevée lors de la découpe des plaques de résine époxy au bore, pas d'usure de l'outil, convient à la fabrication de composants aéronautiques.
Acier à faible teneur en carbone1.5
3
1.0
6.0
16.25
35
300
300
1000
1000
4000
4000
300
200
900
100
114
50
OxygèneDécoupe de haute qualité, économie de main-d'œuvre et de matériaux, peut remplacer le fraisage, le poinçonnage et le cisaillage, utilisée dans la fabrication de tableaux de bord, d'échangeurs de chaleur et de pièces automobiles.
30CrMnSi1.5
3.0
6.0
500
500
500
200
120
50
OxygènePeut remplacer le fraisage, le poinçonnage et le cisaillement, efficacité de coupe élevée, coupe de haute qualité, utilisé dans la fabrication de composants aéronautiques, pas de déformation de la coupe, économie de matériel et de main-d'œuvre, utilisé dans la fabrication de composants aéronautiques, de rotors d'hélicoptères, etc.
Acier inoxydable0.5
2.0
3.175
1.0
1.57
6.0
4.8
6.3
12
250
250
500
1000
1000
1000
2000
2000
2000
450
25
180
800
456
80
400
150
40
OxygènePas de déformation de la coupe, économie de matériel et de main-d'œuvre, utilisé dans la fabrication de composants d'avions, de rotors d'hélicoptères, etc.
Alliage de titane3.0
8.0
10.0
40.0
250
250
250
250
1300
300
280
50
OxygèneVitesse de coupe rapide, coupe de haute qualité, peut remplacer le fraisage, le meulage et la gravure chimique, économie de main-d'œuvre, grande efficacité de coupe, utilisé dans la fabrication de composants aéronautiques.
Panneau alvéolaire en aluminium revêtu de titane30350500OxygènePas de déformation de la coupe, pas d'endommagement de la surface de la pièce, vitesse de coupe rapide, utilisée dans la fabrication de composants aérospatiaux.
Plaque d'acier revêtue sur les deux faces0.5~2.0350300OxygèneÉconomie de main-d'œuvre et de matériel, n'endommage pas les revêtements de surface lors de la coupe, utilisé dans la fabrication de climatiseurs
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