Systèmes de découpe laser de tubes : analyse des technologies clés

Les tubes métalliques sont largement utilisés dans de nombreux secteurs, notamment la fabrication aérospatiale, les machines de construction, l'industrie automobile, la pétrochimie et les équipements agricoles. Différentes applications nécessitent des pièces de formes et de tailles variées pour répondre aux divers besoins de ces secteurs.

La technologie de traitement au laser est particulièrement adaptée au travail avec différents types de tubes métalliques. Découpe laser de tubes Les systèmes se caractérisent par leur grande flexibilité et leur automatisation, permettant la production de petits lots de différents matériaux et types de produits.

Présentation du système de découpe laser de tubes

Système de guidage et de focalisation du faisceau

Le système de guidage et de focalisation du faisceau dirige le faisceau laser émis par le générateur vers l'optique de focalisation de la tête de coupe. Pour la découpe laser de tubes, l'obtention d'un trait de coupe de haute qualité nécessite un faisceau laser focalisé de petit diamètre et de puissance élevée, ce qui nécessite une sortie en mode d'ordre faible du générateur laser.

Pour obtenir un diamètre de faisceau focalisé plus petit lors de la découpe laser de tubes, le laser doit fonctionner dans un mode transversal d'ordre inférieur, idéalement dans le mode fondamental. La tête de découpe de l'équipement de découpe laser est équipée d'une lentille de focalisation, qui permet de focaliser le faisceau laser sur un petit point, ce qui permet une découpe de tubes de haute qualité.

Contrôle de la trajectoire de la tête de coupe

Dans découpe laser de tubes, la pièce est généralement une surface courbe spatiale complexe. Les méthodes de programmation traditionnelles peuvent être difficiles, obligeant ainsi les opérateurs à sélectionner le chemin de traitement correct et les points de référence appropriés en fonction des exigences du processus.

Le système de contrôle numérique enregistre l'avance de chaque axe et les coordonnées des points de référence. Les fonctions d'interpolation spatiale linéaire et circulaire du système de découpe laser sont utilisées pour enregistrer les coordonnées pendant le processus et générer le programme d'usinage.

Contrôle automatique de la position focale de la découpe laser

Le contrôle de la position du point focal de la découpe laser est un facteur critique qui affecte la qualité de la découpe. L'une des technologies clés de la découpe laser de tubes consiste à maintenir la position focale perpendiculaire à la surface de la pièce à usiner grâce à des dispositifs de mesure et de contrôle automatiques.

Grâce au contrôle intégré de la position du foyer laser et des axes linéaires (XYZ) du système de traitement laser, le mouvement de la tête de découpe laser devient plus agile et précis, évitant les collisions avec le tube à découper ou d'autres objets pendant le traitement.

Influence des principaux paramètres du processus

Effet de la puissance laser

Pour les générateurs laser à onde continue, la puissance du laser a un impact considérable sur le processus de découpe. En théorie, une puissance laser plus élevée permet d'atteindre des vitesses de découpe plus élevées.

Cependant, compte tenu des caractéristiques spécifiques des tubes, la puissance de coupe maximale n'est pas toujours le meilleur choix. À mesure que la puissance de coupe augmente, le mode laser change également, affectant la focalisation du faisceau laser.

En pratique, nous optons souvent pour un réglage de puissance inférieur au maximum pour garantir la densité de puissance la plus élevée au point focal, garantissant ainsi efficacité et qualité dans la découpe laser.

Effet de la vitesse de coupe

Pour obtenir une bonne qualité de coupe, la vitesse de coupe doit se situer dans une certaine plage. Si la vitesse est trop lente, une chaleur excessive s'accumule à la surface du tube, élargissant la zone affectée par la chaleur, élargissant le trait de scie et brûlant les bords coupés, ce qui donne une surface rugueuse.

L'augmentation de la vitesse réduit la largeur moyenne de la saignée autour de la circonférence du tube, et cet effet est plus prononcé avec des diamètres de tube plus petits.

À mesure que la vitesse augmente, le temps d'interaction du laser se raccourcit, ce qui réduit l'énergie totale absorbée par le tube, diminue la température à l'avant du tube et rétrécit la largeur de la saignée. Si la vitesse est trop rapide, des coupes incomplètes ou des ruptures peuvent se produire, affectant la qualité globale de la coupe.

Effet du diamètre du tube

Lors de la découpe laser de tubes, les caractéristiques des tubes eux-mêmes influencent grandement le processus. Par exemple, le diamètre d'un tube circulaire a un impact considérable sur la qualité de la découpe.

Des études sur la découpe au laser de tubes en acier sans soudure à parois minces ont montré qu'avec des paramètres de processus constants, une augmentation du diamètre du tube entraîne une saignée plus large.

Type et pression du gaz d'assistance

Pour couper des tubes non métalliques et certains tubes métalliques, de l'air comprimé ou des gaz inertes (tels que l'azote) peuvent être utilisés comme gaz d'assistance, tandis que pour la plupart des tubes métalliques, des gaz actifs (tels que l'oxygène) sont préférables.

Après avoir sélectionné le type de gaz d'assistance, il est également essentiel de déterminer sa pression. Une pression élevée est nécessaire lors de la découpe de tubes à parois minces à grande vitesse pour éviter que les scories n'adhèrent aux bords coupés.

En revanche, lors de la découpe de parois plus épaisses ou à des vitesses plus lentes, la pression du gaz d'assistance doit être réduite pour éviter des coupes incomplètes. La position du point focal du faisceau laser lors de la découpe de tubes est également essentielle.

Le point focal doit généralement être sur la surface du tube à couper ; lorsqu'il est dans la position optimale, le trait de scie est minimisé, l'efficacité de coupe est maximisée et les meilleurs résultats de coupe sont obtenus.