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Qu'est-ce qu'une machine de découpe laser CO2 ?

Qu'est-ce qu'une machine de découpe laser CO2 ? Une machine de découpe laser CO2 utilise un faisceau laser infrarouge (généralement d'une longueur d'onde de 10,6 µm) généré par un laser CO2.₂ Le laser permet de découper, graver ou marquer divers matériaux. Il est largement utilisé dans le traitement de matériaux tels que le métal, le plastique, le bois, le cuir, le tissu, le verre et l'acrylique.

1. Qu'est-ce qu'une machine de découpe laser CO2 ?

Une machine de découpe laser CO2 est un appareil qui utilise un laser infrarouge à haute énergie (longueur d'onde d'environ 10,6 µm) généré par un CO₂ Laser pour découper, graver ou marquer des matériaux. Appartenant à la technologie de traitement thermique, il est largement utilisé pour l'usinage de précision des matériaux non métalliques (tels que le bois, l'acrylique, le plastique, le tissu, le cuir, etc.) et de certains matériaux métalliques.

2. Principe de fonctionnement de la machine de découpe laser CO2

CO₂ La machine de découpe laser est un équipement utilisant un laser infrarouge haute énergie (longueur d'onde d'environ 10,6 μm) généré par un laser CO₂ pour chauffer, fondre ou gazéifier les matériaux, et souffler les scories grâce à un gaz auxiliaire pour une découpe de haute précision. Comment fonctionne la découpe laser CO₂ ?

Processus de travail

1) Le laser génère un faisceau laser CO2

Utilisation du CO₂ mélange de gaz (composants principaux : dioxyde de carbone, azote, hélium) comme milieu de travail, les molécules de CO2 sont excitées sous l'action d'un champ électrique à haute tension pour libérer un faisceau laser infrarouge avec une longueur d'onde spécifique (10,6 µm).

Ce faisceau laser a une densité énergétique élevée et une bonne monochromaticité, ce qui convient à la découpe de matériaux non métalliques et de certains matériaux métalliques.

2) Transmission et focalisation du système optique

Le faisceau laser est guidé vers la tête de coupe à travers un réflecteur et une lentille de focalisation, et focalisé dans un point de très petit diamètre (généralement inférieur à 0,2 mm).

L’énergie élevée du laser chauffe instantanément le matériau sur place jusqu’à un état fondu ou gazéifié.

3) Le matériau est chauffé, fondu ou vaporisé

Une fois que le faisceau laser focalisé est irradié sur la surface du matériau, le matériau absorbe l’énergie laser et sa température augmente rapidement.

Réactions de différents matériaux :

Matériaux fusibles (tels que les plastiques et les acryliques) : fondre directement et souffler.
Matériaux combustibles (tels que le bois et le cuir) : se carbonisent et s'évaporent.
Matériaux métalliques : nécessitent des lasers de haute puissance et sont assistés par l'oxygène pour la combustion par oxydation afin d'améliorer l'efficacité de la coupe.

4) Le gaz auxiliaire souffle les scories

Pendant le processus de découpe, des gaz auxiliaires à haute pression (tels que l'oxygène, l'azote ou l'air) sont généralement utilisés :

Oxygène (O₂) : fournit une assistance à la combustion pour améliorer l'efficacité de la coupe du métal.
Azote (N₂) : adapté aux matériaux nécessitant des arêtes de coupe de haute qualité (comme l'acier inoxydable).
L'air comprimé : une solution économique adaptée aux traitements à faible coût.

Le flux d'air à grande vitesse peut refroidir la zone de coupe, empêcher la surchauffe du bord et souffler le matériau en fusion pour améliorer la qualité de coupe.

5) Le système CNC contrôle avec précision le chemin de coupe

Le système de commande numérique par ordinateur (CNC) ou le logiciel de contrôle laser prérégle le chemin de coupe et contrôle la tête laser pour qu'elle se déplace selon le modèle spécifié.

Principales méthodes de découpe laser CO₂

La découpe laser au dioxyde de carbone repose principalement sur les propriétés d'absorption de l'énergie laser par les matériaux, combinées à différentes réactions physiques et chimiques, pour un usinage efficace. Les méthodes de découpe les plus courantes comprennent la découpe par vaporisation, la découpe par fusion, la découpe par oxydation et la découpe par découpage.

1) Découpe par vaporisation

Principe:

Le faisceau laser chauffe la surface du matériau jusqu'au point d'ébullition en très peu de temps, provoquant sa vaporisation (sublimation) directe.
Comme il n'y a pas d'étape de fusion, le matériau se transforme directement en vapeur et est emporté par un gaz auxiliaire à grande vitesse.

Caractéristiques:

Convient aux matériaux à point de fusion élevé et à faible conductivité thermique.
L'incision est extrêmement étroite et les bords sont nets.
Une puissance laser extrêmement élevée est requise (généralement supérieure à celle de la découpe par fusion).

Matériaux applicables :

Bois
Papier
Plastique (partiel)
Acrylique
Matériaux composites
Certains matériaux céramiques

2) Découpe par fusion

Principe:

Le faisceau laser chauffe le matériau jusqu’au point de fusion pour le faire fondre.
Un gaz inerte à haute pression (tel que l'azote N₂, l'argon Ar) souffle le matériau en fusion sans réaction d'oxydation.

Caractéristiques:

Applicable aux matériaux qui ne veulent pas s'oxyder, comme l'acier inoxydable, l'aluminium, etc.
La surface de coupe est lisse et ne présente aucune couche d'oxyde.
Un gaz auxiliaire avec une pression d'air plus élevée est nécessaire pour souffler le matériau en fusion.

Matériaux applicables :

Acier inoxydable
Aluminium et alliages d'aluminium
Titane et alliages de titane
Certains plastiques

3) Coupage au chalumeau / Coupage par oxydation

Principe:

En utilisant l'oxygène (O₂) comme gaz auxiliaire, le faisceau laser chauffe le métal jusqu'au point d'allumage, lui faisant subir une violente réaction d'oxydation avec l'oxygène, générant une grande quantité d'énergie thermique et accélérant le processus de découpe.
Les scories d'oxyde générées par la réaction sont soufflées par le flux d'air à grande vitesse pour former un joint de coupe.

Caractéristiques:

La vitesse de coupe est plus rapide que la coupe par fusion (car la réaction d'oxydation génère de la chaleur supplémentaire).
Applicable aux matériaux oxydables tels que l'acier au carbone, mais une couche d'oxyde se formera (un post-traitement est nécessaire).
Applicable à la coupe de matériaux métalliques plus épais.

Matériaux applicables :

Acier au carbone
Acier faiblement allié
Quelques fontes

4) Gravure / Coupe à fracture contrôlée

Principe:

Utilisez un laser de faible puissance pour gratter une microfissure à la surface de matériaux cassants, puis appliquez une contrainte mécanique ou thermique pour faire casser le matériau le long de la fissure.

Caractéristiques:

Applicable aux matériaux fragiles tels que le verre et la céramique pour éviter la fusion directe ou la gazéification.
Le tranchant est net et la zone affectée thermiquement (ZAT) est réduite.
La puissance et la mise au point du laser doivent être contrôlées avec précision pour éviter une fracture inégale du matériau.

Matériaux applicables :

Verre (tel que le verre optique, le verre de quartz)
Céramique
Saphir artificiel

Tableau comparatif des différentes méthodes de découpe :

Méthode de coupe	Zone affectée par la chaleur	Vitesse de coupe	Qualité de la surface de coupe	Matériaux applicables
Découpe par vaporisation	Petit	Modéré	Très lisse	Bois, papier, plastique, acrylique
Découpe par fusion	Faible	Modéré	Élevé (pas de couche d'oxyde)	Acier inoxydable, aluminium, titane
Oxydation coupante	Haut	Rapide	Faible (nécessité d'éliminer la couche d'oxyde)	Acier au carbone, acier faiblement allié
découpe par traçage	Très petit	Rapide	Très élevé (pas de fusion)	Verre, céramique

Tableau des caractéristiques de la découpe laser CO₂ et des matériaux applicables :

Méthode de coupe	Caractéristiques	Matériaux applicables
Découpe par vaporisation	Le laser à haute énergie vaporise directement le matériau	Bois, plastique, acrylique, papier
Découpe par fusion	Le matériau fond, aidé par le soufflage de gaz pour éliminer les scories	Métal, acier inoxydable, plastique
Oxydation coupante	S'appuie sur l'oxygène pour aider à la combustion, accélérant ainsi la coupe du métal	Acier au carbone, acier allié
découpe par traçage	Le laser de faible puissance est utilisé pour couper les matériaux cassants	Verre, céramique

Résumé:

Découpe par vaporisation : adaptée aux matériaux à bas point de fusion (bois, plastique) et aux applications nécessitant une découpe de haute précision.
Découpe par fusion : convient à la découpe de métaux tels que l'acier inoxydable et l'aluminium qui nécessitent des bords non oxydés.
Découpe par oxydation : convient au traitement des métaux tels que l'acier au carbone qui nécessite une découpe efficace mais permet une couche d'oxyde.
Découpe par rayage : convient au traitement fin de matériaux cassants tels que le verre et la céramique.

3. Quelle est la caractéristique de la machine de découpe laser CO2 ?

La machine de découpe laser CO₂ est un équipement de traitement thermique sans contact, utilisant principalement un laser infrarouge d'une longueur d'onde de 10,6 μm pour une découpe et une gravure de haute précision. Elle convient à une variété de matériaux non métalliques et à certains matériaux métalliques. Voici ses principales caractéristiques :

1) Large gamme de matériaux applicables

Applicable aux matériaux non métalliques : tels que le bois, l'acrylique, le plastique, le cuir, le tissu, le caoutchouc, le papier, le verre, la céramique, etc.

Peut traiter certains métaux : les métaux minces (tels que l'acier inoxydable, l'acier au carbone, l'alliage d'aluminium) peuvent être coupés avec l'ajout de gaz auxiliaire (tel que l'oxygène) ou d'un revêtement spécial.

Respectueux des matériaux organiques : la découpe laser ne produit pas de contrainte physique et n'est pas facile à endommager les matériaux.

2) Haute précision de coupe

La précision peut atteindre ± 0,1 mm, ce qui convient à la gravure fine et à la découpe de motifs complexes.

Le diamètre du spot est petit et la zone affectée par la chaleur est petite, ce qui réduit la déformation de coupe et les brûlures.

Aucun moule n'est requis, la conception CAO/FAO est prise en charge et un traitement automatique de haute précision est réalisé.

3) Bonne qualité de coupe et bords lisses

Le faisceau laser à haute énergie fait fondre le matériau et le tranchant est net, sans meulage secondaire.

La coupe est lisse, sans bavure et sans déformation mécanique, ce qui améliore la qualité du produit.

Convient au traitement à forte demande dans des secteurs tels que la publicité, la décoration, l'emballage et l'habillement.

4) Haute efficacité et automatisation

La vitesse de coupe est rapide, plus efficace que la coupe d'outils traditionnels et adaptée à la production de masse.

Prend en charge le système de contrôle numérique CNC, qui peut programmer et optimiser automatiquement les chemins de coupe pour améliorer l'efficacité de la production.

Peut importer directement des fichiers de conception tels que CAD et CorelDRAW pour obtenir un fonctionnement intelligent.

5) Traitement sans contact, faible perte

La découpe laser est un traitement sans contact, qui n'exerce pas de pression mécanique sur le matériau et n'est pas facile à endommager.

Aucune usure des outils, remplacement réduit des pièces mécaniques et coûts de maintenance réduits.

Convient aux matériaux fragiles, mous ou délicats (tels que le verre, le tissu, l'acrylique, etc.).

6) Protection de l'environnement et faible pollution

Pas de poussière, pas de chutes, pas de bruit, plus propre que les méthodes de coupe traditionnelles.

Un équipement d'évacuation des fumées peut être utilisé lors de la découpe laser pour réduire l'impact de la fumée sur l'environnement.

Évite les déchets générés lors de la découpe mécanique et améliore l'utilisation du matériau.

7) Gravable et marquable

En plus de la découpe, la gravure au laser peut également être réalisée, ce qui permet de réaliser une gravure de motifs fins et une personnalisation personnalisée.

Convient aux scénarios d'application tels que la production publicitaire, la gravure de cadeaux et le marquage de composants électroniques.

8) Système d'automatisation intégrable

Peut être combiné avec des équipements industriels tels que des lignes d'assemblage, des robots, des CNC, etc. pour améliorer le niveau d'automatisation de la production.

Convient à la production de masse et à la fabrication intelligente, améliorant l'efficacité et réduisant les coûts de main-d'œuvre.

4. Différence entre une machine de découpe laser CO₂ et une machine de découpe laser à fibre

Caractéristiques	Machine de découpe laser CO₂	Machine de découpe laser fibre
Matériaux applicables	Principalement utilisé pour les non-métaux, peut couper du métal fin	Principalement utilisé pour la découpe du métal
Longueur d'onde	10,6 μm (convient aux matériaux non métalliques)	1,06 μm (convient au métal)
Qualité de coupe	Coupe lisse, adaptée à la gravure fine	Efficacité de coupe du métal supérieure
Coût de l'équipement	Relativement faible	Prix plus élevé, faible coût d'entretien
Consommation d'énergie	Relativement élevé	Plus économe en énergie
Domaines d'application	Largement utilisé dans la publicité, les vêtements, l'emballage, le travail du bois, etc.	Principalement utilisé dans le traitement des métaux, l'automobile, l'aviation et d'autres industries

5. Résumé

Qu'est-ce qu'une machine de découpe laser CO2 ? Une machine de découpe laser CO₂ utilise un laser au dioxyde de carbone (CO₂) pour découper, graver ou marquer divers matériaux. C'est l'une des technologies de découpe laser les plus courantes en raison de sa précision, de son efficacité et de sa polyvalence.

Avantages de la découpe laser CO2 :

Haute précision de coupe
Bords lisses et nets
Fonctionne avec une large gamme de matériaux non métalliques
Vitesses de traitement rapides
Faible entretien par rapport à la découpe mécanique

Inconvénients :

Pas idéal pour couper des métaux épais ou réfléchissants
Nécessite un entretien régulier (par exemple, nettoyage des lentilles, remplacement des tubes laser CO2)
Consommation d'énergie plus élevée par rapport aux lasers à fibre

Pourquoi choisir la machine de découpe laser CO₂ ?

Convient pour la découpe de matériaux non métalliques, tels que le bois, le plastique, l'acrylique, le cuir, le tissu, etc.
Haute précision de coupe, adaptée à la publicité, à l'emballage, à la décoration, à la fabrication industrielle et à d'autres industries.
Traitement sans contact, faible perte, pas besoin de changer d'outils, faible coût de maintenance.
Respectueux de l'environnement et sans pollution, réduisant la poussière, le bruit et le gaspillage de matériaux.
Prise en charge de l'automatisation, peut intégrer un système de production intelligent pour améliorer l'efficacité de la production.

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