Diverses méthodes de découpe de la machine de découpe laser.

La découpe au laser est une méthode de traitement sans contact avec une énergie élevée et une bonne contrôlabilité de la densité. Le faisceau laser est focalisé pour former une tache lumineuse à haute densité d'énergie, qui présente de nombreuses caractéristiques lorsqu'elle est appliquée à la découpe. Il existe principalement quatre méthodes de découpe différentes pour la découpe laser afin de faire face à différentes situations.

Machine de découpe laser à table navette	Machine de découpe laser à table unique	Machine de découpe laser pour tubes

Coupe par fusion

Lors de la fusion et de la découpe au laser, la pièce est partiellement fondue et le matériau fondu est pulvérisé à l'aide d'un flux d'air. Étant donné que le transfert du matériau ne se produit qu'à l'état liquide, le processus est appelé fusion et découpe au laser.

Le faisceau laser est associé à un gaz de coupe inerte de haute pureté pour éloigner le matériau fondu du trait de scie, et le gaz lui-même ne participe pas à la coupe. La coupe par fusion laser peut obtenir une vitesse de coupe plus élevée que la coupe par gazéification. L'énergie requise pour la gazéification est généralement supérieure à l'énergie requise pour faire fondre le matériau. Lors de la fusion et de la découpe au 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 presque inversement avec l'augmentation de l'épaisseur de la tôle et l'augmentation de la température de fusion du matériau. Dans le cas d'une certaine puissance laser, le facteur limitant est la pression d'air au niveau de la fente et la conductivité thermique du matériau. La fusion et la découpe au laser permettent d'obtenir des incisions sans oxydation pour les matériaux en fer et les métaux en titane. La densité de puissance du laser qui produit la fusion mais pas la gazéification est comprise entre 104 W/cm2-105W/cm2 pour les matériaux en acier.

Coupe vaporisée

Dans le processus de découpe par gazéification au laser, la vitesse de la température de surface du matériau atteignant la température du point d'ébullition est si rapide qu'il suffit d'éviter la fusion causée par la conduction thermique, de sorte qu'une partie du matériau se vaporise en vapeur et disparaît, et une partie du le matériau est pulvérisé depuis le fond de la fente par un gaz auxiliaire. Le flux est soufflé. Dans ce cas, une puissance laser très élevée est nécessaire.

Afin d'empêcher la vapeur de matériau de se condenser sur la paroi de la fente, l'épaisseur du matériau ne doit pas dépasser largement le diamètre du faisceau laser. Ce procédé n'est donc adapté qu'aux applications où l'enlèvement de matière fondue doit être évité. Ce traitement n'est en fait utilisé que dans les domaines où les alliages à base de fer sont très petits.

Ce processus ne peut pas être utilisé pour des matériaux tels que le bois et certaines céramiques qui ne sont pas à l'état fondu et donc peu susceptibles de permettre à la vapeur du matériau de se recondenser. De plus, ces matériaux nécessitent généralement des coupes plus épaisses. Dans la découpe par gazéification laser, la focalisation optimale du faisceau dépend de l'épaisseur du matériau et de la qualité du faisceau. La puissance laser et la chaleur de vaporisation n'ont qu'une certaine influence sur la position focale optimale. Dans le cas d'une certaine épaisseur de tôle, la vitesse maximale de coupe est inversement proportionnelle à la température de vaporisation 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 tôle, en supposant une puissance laser suffisante, la vitesse de coupe maximale est limitée par la vitesse du jet de gaz.

Coupe de fracture contrôlée

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 le suivant : le faisceau laser chauffe une petite zone du matériau fragile, provoquant un gradient thermique important et une déformation mécanique sévère dans cette zone, conduisant à la formation de fissures dans le matériau. Tant qu'un gradient de chauffage uniforme est maintenu, le faisceau laser peut guider les fissures dans n'importe quelle direction souhaitée.

Découpe par fusion-oxydation (découpe à la flamme laser)

La fusion et la découpe utilisent généralement un gaz inerte. S'il est remplacé par de l'oxygène ou d'autres gaz actifs, le matériau est enflammé sous l'irradiation du faisceau laser et une réaction chimique féroce se produit avec l'oxygène pour générer une autre source de chaleur afin de chauffer davantage le matériau, ce que l'on appelle la fusion et la coupe oxydatives.

En raison de cet effet, pour un acier de construction de même épaisseur, la vitesse de coupe qui peut être obtenue par cette méthode est supérieure à celle de la coupe par fusion. D'autre part, cette méthode peut avoir une qualité de coupe inférieure à celle de la coupe par fusion. En fait, cela produira un trait de scie plus large, une rugosité évidente, une zone affectée par la chaleur accrue et une qualité de bord moins bonne. La découpe à la flamme au laser n'est pas bonne quand processing des modèles de précision et des angles vifs (il y a un risque de brûler les angles vifs). Un laser pulsé peut être utilisé pour limiter l'influence thermique, et la puissance du laser détermine la vitesse de coupe. Dans le cas d'une certaine puissance laser, le facteur limitant est l'apport d'oxygène et la conductivité thermique du matériau.