Ce qu’il faut savoir sur la découpe laser de tubes

Lorsque les fabricants pensent à la technologie de découpe laser fibre, ils pensent peut-être d’abord à la découpe à grande vitesse. C'est peut-être vrai, mais lorsqu'il s'agit de couper des tubes, la vitesse est relative. Il s'agit davantage du temps nécessaire pour traiter un tube afin de répondre aux spécifications que de la vitesse de coupe réelle du tube. Photos gracieuseté de BLM Group USA Corp.

Note de l'éditeur : cet article est adapté d'une présentation faite lors du Sommet sur le leadership du FABRICATOR lors de la réunion annuelle de la FMA à Nashville le 6 mars 2019.

La plupart des fabricants de métaux ont une solide compréhension de ce que la technologie de découpe laser à fibre a apporté au traitement des tôles plates, mais qu'a fait exactement le laser à fibre pour la découpe de tubes ? Un peu, en fait.

Certaines choses sont assez visibles. Le « générateur » laser d’un laser à fibre est beaucoup plus petit que celui d’un résonateur CO2 traditionnel. 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 résonateur de CO2 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 requise pour créer un laser CO2, 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 requis pour les lasers CO2 nécessitent également 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. Étant donné que le diamètre de son faisceau représente souvent un tiers de celui d'un faisceau CO2, un laser à fibre a une densité de puissance supérieure à celle d'un faisceau laser CO2. 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 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, alors qu'un laser CO2 ne le peut pas.

Les lasers à fibre ont une longueur d'onde de 1,06 microns, soit 10 % plus petite que celle d'un faisceau laser CO2. Avec sa longueur d'onde beaucoup plus petite, le laser à fibre produit un faisceau beaucoup plus facilement absorbé par le matériau réfléchissant ; un laser CO2 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 faisceau laser CO2 réfléchi 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. Elle ne nécessite pas de nettoyage de miroir ni de vérification de soufflet dont a besoin une machine de découpe laser CO2. 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 résonateur CO2 présente un problème, c'est tout le résonateur qui est en panne, pas seulement en mode puissance réduite.