Découpe de tubes au laser est une méthode polyvalente et efficace utilisée dans diverses industries pour couper et traiter avec précision des composants métalliques tubulaires. Voici ce que vous devez savoir sur la découpe laser de tubes :
Fibres vs CO2 Faisceaux laser
Certaines choses sont assez remarquables. Le « générateur » laser d’un laser à fibre est beaucoup plus petit que celui d’un laser CO traditionnel.2 Le résonateur. En fait, le laser à fibre est créé par des rangées de diodes qui sont assemblées dans un module de la taille d'une mallette dont la puissance peut varier 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 par un câble à fibre optique. Lorsque la lumière sort du câble à fibre optique, elle est la même qu'au moment où elle a été générée, sans perte de puissance ou de qualité. Elle est ensuite ajustée et focalisée en fonction du type de matériau à couper.
Le CO2 Le 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. Des miroirs aident la lumière à gagner en intensité, la préparant à sortir du résonateur. Après être sorti du résonateur, le faisceau doit parcourir un chemin composé de plusieurs miroirs refroidis jusqu'à ce qu'il atteigne 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 CO2 laser, il est moins efficace et a une efficacité de prise murale bien inférieure à celle d'un laser à fibre. Il s'ensuit que les grands refroidisseurs nécessaires au CO2 Les lasers ont également besoin de plus de puissance globale. Étant donné que le rendement du résonateur laser à fibre est supérieur à 40 %, vous consommez non seulement moins d'énergie, mais également moins d'espace au sol, qui est très sollicité.
Certaines choses ne sont pas aussi évidentes jusqu'à ce que vous examiniez de plus près un laser à fibre en fonctionnement. Parce que son diamètre de faisceau est souvent un tiers de celui d'un laser CO2 faisceau, un laser à fibre a une densité de puissance supérieure à celle d'un CO2 faisceau laser. Cela permet non seulement à la fibre de couper plus rapidement, mais aussi de percer plus rapidement. Cette taille de faisceau plus petite donne également à la fibre la capacité de couper des formes complexes et de laisser des bords tranchants. Imaginez découper un logo d'entreprise dans un tube lorsque l'espacement entre les lettres du logo est de 0,035 pouce ; une fibre peut effectuer cette coupe, tandis qu'un CO2 le laser ne peut pas.
Les lasers à fibre ont une longueur d'onde de 1,06 micron, soit 10 % inférieure à celle d'un laser CO2 faisceau laser. Avec sa longueur d'onde beaucoup plus petite, le laser à fibre produit un faisceau qui est beaucoup plus facilement absorbé par le matériau réfléchissant ; un CO2 Le 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 CO2 Un faisceau laser réfléchi par le matériau peut non seulement endommager la lentille de coupe 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 de miroir et de contrôle de soufflet qu'un CO2 Besoins de la machine de découpe laser. Tant qu'elle reçoit de l'eau de refroidissement propre et que les filtres à air sont régulièrement remplacés, le laser à fibre lui-même est exempt de maintenance préventive.
Un autre élément à prendre en compte est la taille des modules du laser à fibre optique, qui sont de la taille d'une mallette. Ils permettent la redondance. Si un module rencontre un problème, le résonateur ne s'arrête pas complètement. Le laser à fibre optique est redondant de telle sorte que les autres modules peuvent produire plus d'énergie temporairement pour soutenir le module en panne jusqu'à ce que les réparations puissent être effectuées, ce qui, soit dit en passant, peut être effectué sur le terrain. D'autres fois, le résonateur à fibre optique peut continuer à produire une puissance réduite jusqu'à ce que les réparations puissent être effectuées. Malheureusement, si un CO2 le résonateur a un problème, l'ensemble du résonateur est en panne, pas seulement en mode puissance réduite.
Le bon et le mauvais côté de la découpe laser de baignoires
À une époque, beaucoup pensaient que les lasers à fibre ne pouvaient être utilisés que pour les matériaux minces.2 Grâce à sa longueur d'onde plus grande, le laser à fibre créait suffisamment de rainures 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 les mêmes rainures ou résultats avec des matériaux plus épais. Mais ce problème a été résolu ces dernières années grâce à la technologie de collimation qui peut produire un faisceau généré par laser à fibre plus large qui crée une séparation des matériaux et de l'espace pour l'enlèvement de matière dans les matériaux épais. Et comme la largeur du faisceau est commutable, la machine peut utiliser le faisceau 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.
Découpe laser de tubes
Les machines de découpe laser de tôles sont désormais vendues avec une technologie de génération laser capable de fournir jusqu'à 12 kW de puissance. découpe de tubes au laser La machine atteint généralement une puissance maximale de 5 kW, car toute puissance supplémentaire couperait simultanément le côté opposé du tube.
Vous avez peut-être remarqué que nous n'avons pas encore abordé 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 laser de tubes, l'accent doit être mis sur le temps nécessaire pour charger un tube, l'indexer afin qu'il soit dans la bonne position pour la coupe, le percer et le couper, et décharger la pièce. Avec les machines de découpe laser de tubes, il s'agit davantage du temps de traitement des pièces que de la vitesse de coupe.
Matériau de découpe de tubes au laser
Une machine de découpe laser qui coupe des tôles peut changer une tôle en quelques secondes. La même chose peut être faite sur une machine de découpe laser de tubes, mais la façon de procéder est complètement différente.
Il n'existe pas de tours de matériaux standard avec une machine de découpe laser de tubes. Les chargeurs de faisceaux, les options de manutention de tubes les plus efficaces, alimentent un tube à la fois du faisceau vers le laser à tubes via un système de singularisation. Ce type de mécanisme d'alimentation ne fonctionne pas avec les profils ouverts, tels que les angles ou les canaux, car ils s'imbriquent dans un faisceau et ne se libèrent pas facilement. Pour les profils ouverts, des chargeurs à étages 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 des longueurs de 20 pieds comme tailles standard.
La diversité 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 sortir d'un même tube. La machine doit être capable de décharger des pièces découpées au laser qui peuvent être aussi petites que 2 pouces et aussi longues que 15 pieds, l'une après l'autre. Elle doit également être capable de décharger ces pièces sans les endommager, ce qui peut être un défi avec des métaux plus tendres comme l'aluminium.
La nature même d'un tube rend inutile l'utilisation d'une machine dotée d'un laser de très haute puissance. Alors que les machines de découpe laser de tôles plates sont aujourd'hui 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 découpe. Un laser plus puissant soufflerait simplement à travers l'autre côté du tube pendant la découpe. (Bien entendu, 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 élément à prendre en compte lors de la découpe de tubes est le cordon de soudure. Ce matériau est formé par laminage et soudé. Cela soulève deux points qui doivent généralement être pris en compte :
Le positionnement du cordon de soudure du tube doit être pris en compte pour la découpe au laser. Le cordon de soudure ne doit pas interférer avec des broches ou des trous, et pour des applications esthétiques, comme les meubles, les cordons de soudure doivent être cachés autant que possible. Dans un système de découpe de tubes au 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 tubes en acier inoxydable ou galvanisé, le cordon de soudure peut n'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 le 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 qui se déroulaient sur un tube pour tenir compte du cordon de soudure. Aujourd'hui, certains OEM ont développé leur technologie de contrôle et leurs paramètres 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 pendant 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
Il faut garder à l'esprit qu'il n'existe pas de tube parfait. Ils présentent des courbures. Les cordons de soudure peuvent dépasser non seulement à l'extérieur mais aussi à l'intérieur du tube. C'est un véritable défi de traiter ce matériau de manière uniforme et rapide lorsque de telles incohérences existent d'une série de produits à l'autre.
Imaginez que vous devez 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 allez descendre et toucher la face 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 pour l'application. Mais gardez à l'esprit qu'à chaque fois qu'une rotation du tube se produit, la capacité à fournir des tolérances très élevées est réduite.
Machines de découpe laser de tubes
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 que la découpe ne commence. Avec les moyens traditionnels de détection tactile, vous devez sacrifier la productivité à la précision. Encore une fois, à l’ère de la découpe laser à fibre, cela peut sembler une éternité, mais travailler avec des tubes n’est pas aussi simple que travailler avec de la tôle.
Pour réduire le temps perdu lors du contrôle des tubes, certains fabricants de machines utilisent des caméras pour ces contrôles. Elles réduisent le temps de contrôle de la 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.
En réalité, le service des achats recherche 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 diversité.
Se concentrer sur la production de pièces finies
Les lasers à fibre ne nécessitent pratiquement aucun entretien, présentent une efficacité de coupe supérieure à celle des machines de découpe laser CO2 traditionnelles, peuvent couper des matériaux réfléchissants et offrent une découpe précise. Ils sont également plus rapides que les machines CO2 pour couper certaines épaisseurs de métal. Cependant, la vitesse est relative lorsqu'il s'agit de couper des tubes. Le véritable gain de temps provient de l'accélération du temps de traitement du tube et de la production de pièces finies.
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