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

Qu'est-ce qu'une machine de découpe laser à fibre ? La machine de découpe laser à fibre est une machine de découpe laser qui utilise un générateur laser à fibre comme source de lumière. La machine de découpe laser à fibre est un type d'équipement qui utilise des faisceaux laser à haute énergie émis par des lasers à fibre pour la découpe.

Il est largement utilisé dans le traitement des métaux, l'aérospatiale, la fabrication électronique et d'autres domaines. Il est apprécié par le marché pour sa grande efficacité, sa précision et ses capacités de traitement flexibles, et constitue l'un des outils importants de la fabrication industrielle moderne.

1. Présentation de la machine de découpe laser à fibre

Le machine de découpe laser à fibre cnc peut effectuer à la fois une coupe à plat et une coupe oblique, avec des bords nets et lisses, adaptés à la découpe de haute précision de plaques métalliques et d'autres matériaux. De plus, le bras mécanique peut effectuer une découpe tridimensionnelle au lieu du laser à cinq axes importé d'origine.

Par rapport aux machines de découpe laser au dioxyde de carbone ordinaires, il économise plus d'espace et de consommation de gaz, a un taux de conversion photoélectrique élevé, est un nouveau produit économe en énergie et respectueux de l'environnement, et est également l'un des principaux produits technologiques au monde.

Le laser à fibre est un type de laser à fibre nouvellement développé à l'échelle internationale qui produit un faisceau laser à haute densité énergétique, qui est concentré sur la surface de la pièce, provoquant la fusion et la vaporisation instantanées de la zone éclairée par le point focal ultra-fin sur la pièce.

La découpe automatique est réalisée en déplaçant la position du spot via un système mécanique CNC. Par rapport aux lasers à gaz volumineux et aux lasers solides, les lasers à gaz présentent des avantages évidents et sont progressivement devenus des candidats importants dans des domaines tels que l'usinage laser de haute précision, les systèmes LiDAR, la technologie spatiale et la médecine laser.

1) Principe de fonctionnement de la machine de découpe laser à fibre

Le faisceau laser à haute énergie généré par transmission laser à fibre est focalisé sur la surface du matériau, de sorte qu'il est chauffé jusqu'au point de fusion ou de vaporisation en très peu de temps, et le matériau fondu ou vaporisé est soufflé par un gaz auxiliaire (tel que l'oxygène, l'azote ou l'air), réalisant ainsi une découpe.

2) Principaux composants

Laser à fibre :

Composant principal, fournissant un faisceau laser à haute densité énergétique.

Tête de coupe :

Comprend une lentille de focalisation, une buse et un capteur, chargés de focaliser le faisceau laser sur la surface du matériau.

Système de transmission :

Comprend un servomoteur, un rail de guidage et une crémaillère pour assurer le mouvement précis de la tête de coupe.

Système de contrôle:

Le système CNC est utilisé pour contrôler des paramètres tels que le chemin de coupe, la vitesse et la puissance.

Système de gaz auxiliaire :

Fournit de l'oxygène, de l'azote ou de l'air pour faciliter le processus de coupe.

Circuit de refroidissement:

Utilisé pour refroidir le laser et la tête de coupe afin d'assurer un fonctionnement stable de l'équipement.

Corps de la machine :

Fournit une plate-forme de traitement stable, généralement constituée de matériaux à haute résistance pour garantir la précision du traitement.

2. Principales caractéristiques de la machine de découpe laser à fibre

Quelles sont les caractéristiques de la machine de découpe laser à fibre ? Nous pouvons analyser comme suit :

Le laser à fibre optique présente une efficacité de conversion électro-optique élevée, avec une efficacité de conversion supérieure à 30%. Les lasers à fibre de faible puissance ne nécessitent pas de refroidisseur et utilisent un refroidissement par air, ce qui permet de réduire considérablement la consommation d'énergie pendant le fonctionnement, de réduire les coûts d'exploitation et d'atteindre la plus grande efficacité de production.

Le laser ne nécessite que de l'énergie électrique pendant son fonctionnement et ne génère pas de gaz supplémentaire, avec les coûts d'exploitation et de maintenance les plus bas.

Le laser à fibre adopte une modularité de semi-conducteur et une conception redondante, sans lentilles optiques dans la cavité résonante, sans besoin de temps de démarrage, et présente les avantages de l'absence de réglage, de l'absence de maintenance et d'une grande stabilité, réduisant les coûts des accessoires et le temps de maintenance, ce qui est incomparable aux lasers traditionnels.

La longueur d'onde de sortie du laser à fibre est de 1,064 micromètre, soit 1/10 de la longueur d'onde du CO2. La qualité du faisceau de sortie est bonne, la densité de puissance est élevée et elle est très propice à l'absorption des matériaux métalliques. Il possède d'excellentes capacités de découpe et de soudage, minimisant ainsi les coûts de traitement.

L'ensemble de la machine est transmis par fibre optique, sans nécessiter de systèmes complexes de guidage de la lumière tels que des réflecteurs. Le trajet optique est simple, la structure est stable et le trajet optique externe ne nécessite aucun entretien.

La tête de coupe contient des lentilles de protection, qui minimisent la consommation de consommables précieux tels que les lentilles de mise au point.

La lumière est exportée via des fibres optiques, ce qui rend la conception de systèmes mécaniques très simple et facile à intégrer à des robots ou à des établis multidimensionnels.

Après avoir ajouté un obturateur au laser, il peut être utilisé pour plusieurs machines. Grâce à la séparation des fibres optiques, il peut être divisé en plusieurs canaux pour fonctionner simultanément, ce qui facilite l'extension de ses fonctions et la mise à niveau facile et simple.

Le laser à fibre a un petit volume, un poids léger, une position de travail mobile et un faible encombrement.

1) Poutre personnalisée

La forme de faisceau personnalisée dans les machines de découpe laser à fibre est basée sur un principe selon lequel, par rapport à la découpe laser traditionnelle utilisant un seul faisceau laser circulaire, le nouveau processus de découpe adopte une forme de faisceau laser complexe.

En utilisant les caractéristiques de focalisation uniques des lasers à fibre monomode haute puissance, des formes de faisceau complexes sont générées, ce qui permet de séparer une partie de l'énergie laser globale, afin de créer un « trou de serrure » pour les applications de soudage ou de découpe au laser. L'énergie restante sera distribuée à la masse fondue. Avant cela, le faisceau principal a été utilisé pour créer une distribution appropriée de pression de vapeur élevée sur la surface du matériau fondu.

Cela permet d'appliquer une pression locale sur le matériau en fusion qui s'écoule de l'incision, ce qui dépasse de loin la pression de l'injection de gaz coaxiale couramment utilisée dans la découpe laser. Le résultat est que l'incision est très étroite. Le nouveau procédé a un grand potentiel, car il ne produit pas de bavures dans une large plage de vitesses de coupe et peut également effectuer une découpe à grande vitesse dans des contours étroits, produisant des coupes de haute qualité

2) Prototypage rapide

La technologie de prototypage rapide dans les machines de découpe laser à fibre est un terme général pour la technologie de production directe d'échantillons ou de pièces à partir de modèles CAO. Elle intègre les avancées technologiques modernes telles que la technologie CAO, la technologie CNC, la technologie laser et la technologie des matériaux, et constitue un élément important de la technologie de fabrication avancée.

Il peut matérialiser automatiquement, directement, rapidement et avec précision des idées de conception en prototypes ou en pièces directement fabriquées avec certaines fonctions basées sur des modèles CAO (modèles électroniques), générant presque n'importe quel composant complexe sans utiliser de moules ni d'outils, résolvant le problème de l'arrimage rapide de la conception à la fabrication.

Par conséquent, cette technologie peut évaluer et modifier rapidement la conception du produit, raccourcir efficacement le cycle de développement du produit, réduire les coûts de développement, répondre aux exigences du marché extrêmement concurrentiel d'aujourd'hui en matière de développement et de fabrication rapides de nouveaux produits, et améliorer la compétitivité du marché des produits et la compétitivité globale des entreprises.

3) Refroidissement par eau

En tant qu'équipement de refroidissement auxiliaire pour les machines de découpe laser à fibre, le refroidisseur garantit que la machine de découpe laser à fibre fonctionne normalement à une température constante. Le refroidisseur dédié pour la machine de découpe laser à fibre appartient au refroidisseur industriel de type réfrigération, qui dispose de deux modes de fonctionnement de température constante et de réglage intelligent de la température, avec une précision de contrôle de la température de ± 0,3 ℃.

Riche en configuration, y compris des commutateurs d'équipement de contrôle d'entrée et de sortie, des fonctions avancées telles que le débit d'eau de refroidissement et les alarmes de température haute et basse, des performances stables et durables, et particulièrement remarquables en matière de conservation de l'énergie et de protection de l'environnement.

Paramètres techniques :

Contrôle intelligent de la température entièrement automatique à un seul arrêt : les utilisateurs peuvent passer automatiquement à la température de contrôle appropriée sans la modifier dans différents environnements.

CW-6100AT : Peut être appliqué pour refroidir un seul laser à fibre de 300 W à 1 000 W.

Equipé d'un chauffage et d'une configuration de qualité d'eau purifiée.

3. Quel est l'avantage de la machine de découpe laser à fibre ?

Caractéristiques principales

Conversion efficace de l’énergie :

L'efficacité de conversion électro-optique des lasers à fibre est aussi élevée que 30%, ce qui est plus économe en énergie que les lasers CO₂ traditionnels.

Haute précision :

Le faisceau laser a un petit diamètre après focalisation, une fente étroite et une précision de coupe de ± 0,1 mm.

Découpe à grande vitesse :

Particulièrement adapté au traitement rapide de tôles fines, la vitesse de coupe est plus rapide que les méthodes traditionnelles.

Faible coût d’entretien :

Les lasers à fibre adoptent une conception sans entretien, ont une longue durée de vie et de faibles coûts d’exploitation.

Forte adaptabilité matérielle :

Peut couper une variété de matériaux métalliques, tels que l'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'alliage d'aluminium, le cuivre, etc.

Protection de l'environnement :

Pas de bruit, pas de pollution pendant le traitement, conformément aux exigences de fabrication verte.

Avantages de la machine de découpe laser à fibre par rapport à la machine de découpe laser CO2

Excellente qualité de faisceau : spot de focalisation plus petit, lignes de coupe plus fines, efficacité de travail supérieure et meilleure qualité de traitement.
Vitesse de coupe extrêmement élevée : deux fois la puissance des machines de découpe laser CO2 de même puissance.
Extrêmement stable : utilisant des lasers à fibre importés de classe mondiale, avec des performances stables et une durée de vie allant jusqu'à 100 000 heures pour les composants clés.
Efficacité de conversion électro-optique extrêmement élevée : l'efficacité de conversion photoélectrique de la machine de découpe laser à fibre est d'environ 30%, ce qui est trois fois supérieur à celui de la machine de découpe laser CO2, économe en énergie et respectueuse de l'environnement.
Coût d'utilisation extrêmement faible : la consommation électrique de l'ensemble de la machine n'est que de 20 à 301 TP3T de celle des machines de découpe laser CO2 similaires.
Coût de maintenance extrêmement faible : pas de gaz de travail laser. Transmission par fibre optique sans lentilles réfléchissantes. Peut économiser beaucoup de frais de maintenance.
Utilisation et entretien faciles du produit : Transmission par fibre optique, pas besoin de régler le chemin optique.
Effet de guidage de la lumière flexible ultra-résistant : taille compacte, structure compacte, facile à répondre aux exigences de traitement flexibles.

Bien entendu, par rapport aux machines de découpe laser au dioxyde de carbone, la plage de coupe des fibres optiques est relativement étroite. En raison de la longueur d'onde, elle ne peut couper que les matériaux métalliques et n'est pas facilement absorbée par les non-métaux, ce qui affecte sa plage de coupe.

Avantages par rapport aux machines de découpe laser Yag

Vitesse de coupe : La vitesse de la machine de découpe laser à fibre est 4 à 5 fois supérieure à celle du YAG, adaptée au traitement et à la production à grande échelle
Coût d'utilisation : Le coût d'utilisation de la machine de découpe laser à fibre est inférieur à celui de la découpe laser solide YAG
Efficacité de conversion optoélectronique : L'efficacité de conversion photoélectrique de la machine de découpe laser à fibre est environ 10 fois supérieure à celle du YAG

Le prix des lasers à fibre correspondants est relativement élevé, de sorte que le prix des machines de découpe laser à fibre est bien plus élevé que celui des machines de découpe laser YAG, mais bien inférieur à celui des machines de découpe laser au dioxyde de carbone. Mais son rapport coût-efficacité est en effet le plus élevé des trois.

4. Quel est l’inconvénient de la machine de découpe laser à fibre ?

Bien que les machines de découpe laser à fibre présentent de nombreux avantages dans le traitement des métaux, elles présentent également certains inconvénients et limitations, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :

1) Coût élevé de l'équipement

Le coût d’achat initial des machines de découpe laser à fibre est élevé, en particulier les équipements de haute puissance.

Pour les petites et moyennes entreprises, il peut falloir beaucoup de temps pour récupérer le coût d’investissement.

2) Défis liés à la découpe de matériaux hautement réfléchissants

Lors de la découpe de matériaux hautement réfléchissants (tels que le cuivre, l'aluminium, l'argent, l'or, etc.), le laser peut être partiellement réfléchi, ce qui réduit l'efficacité de la découpe. Des processus ou configurations spéciaux (tels que des dispositifs antireflets) sont nécessaires pour réduire les dommages causés à l'équipement par la réflexion du laser.

Dans ce cas, les fabricants professionnels vous recommanderont d'utiliser un machine à cisailler de haute qualité.

3) Capacité limitée à couper des plaques épaisses

Les machines de découpe laser à fibre fonctionnent bien sur les plaques fines et les plaques d'épaisseur moyenne (généralement inférieures à 25 mm), mais pour les plaques métalliques plus épaisses, la vitesse et la qualité de découpe peuvent ne pas être aussi bonnes que la découpe plasma ou la découpe au jet d'eau. Des lasers plus puissants sont nécessaires pour la découpe de plaques épaisses, ce qui augmente encore les coûts.

4) Exigences élevées en matière d'environnement de traitement

Une alimentation électrique stable et un système de refroidissement sont nécessaires pour assurer le fonctionnement normal de l'équipement. L'environnement de traitement doit être maintenu propre pour éviter l'influence de la poussière et de l'huile sur le système optique.

5) Coûts de maintenance et de consommables

Bien que le laser à fibre lui-même nécessite peu d'entretien, d'autres composants (tels que les têtes de coupe, les lentilles et les buses) nécessitent néanmoins un entretien et un remplacement réguliers. La consommation de gaz auxiliaires (tels que l'azote, l'oxygène) augmente également les coûts d'exploitation, en particulier lors de coupes de longue durée et à haute intensité.

6) Fonctionnement et seuil technique

L'utilisation de la machine requiert des techniciens qualifiés, notamment pour la programmation et le réglage des paramètres de pièces complexes. Une utilisation incorrecte peut entraîner une diminution de la qualité de coupe ou des dommages à l'équipement.

7) Limitations matérielles

Les capacités de traitement limitées des matériaux non métalliques, tels que le bois, le verre ou certains plastiques, nécessitent généralement d'autres types d'équipements de découpe laser (tels que les machines de découpe laser CO₂). Certains revêtements ou matériaux composites peuvent avoir un effet négatif sur les résultats de découpe.

8) Dépendance de la précision d'usinage sur la stabilité de la machine-outil

La précision de coupe dépend fortement de la stabilité structurelle et de la précision de mouvement de la machine-outil. Si la machine-outil est de mauvaise qualité ou s'use après une utilisation prolongée, cela affectera la précision de l'usinage.

9) Configuration initiale et débogage complexes

Pour les pièces complexes ou les matériaux spécifiques, les paramètres doivent être ajustés plusieurs fois pour obtenir le meilleur effet de coupe. Des réglages de paramètres incorrects peuvent entraîner une qualité de coupe instable.

Malgré ces inconvénients, les machines de découpe laser à fibre restent des outils irremplaçables dans de nombreuses industries en raison de leur grande efficacité et de leur haute précision. Les inconvénients potentiels peuvent être surmontés en sélectionnant des équipements de haute qualité, en optimisant les paramètres de processus, en renforçant la maintenance et en formant les opérateurs.

Le coût initial de l'équipement est élevé. Lors de la découpe de matériaux hautement réfléchissants (tels que le cuivre et l'aluminium), une configuration spéciale peut être nécessaire.

5. Facteurs clés pour choisir une machine de découpe laser à fibre

- Pouvoir

Choisissez la puissance laser appropriée en fonction du type de matériau et de son épaisseur.

– Taille de traitement

Choisissez une table de machine adaptée à la taille de la pièce.

– Marque et service

Choisissez une marque avec une technologie mature et un service après-vente parfait.

– Fonctions auxiliaires

Des fonctions telles que le chargement et le déchargement automatiques, les fonctions de coupe de tuyaux, etc., peuvent améliorer l'efficacité de la production.

6. Conclusion

Qu'est-ce qu'une machine de découpe laser à fibre ? La réponse est la suivante. La machine de découpe laser à fibre est une révolution technologique dans le traitement de la tôle et un « centre d'usinage » dans le traitement de la tôle. Les machines de découpe laser ont un niveau élevé de flexibilité, une vitesse de coupe rapide, une efficacité de consommation élevée et des cycles de consommation de produits courts, ce qui a permis à nos clients de conquérir un large marché.

La machine de découpe laser à fibre n'a aucune force de coupe et aucune déformation pendant le traitement. Aucune usure de l'outil, bonne conformité des données. Qu'il s'agisse d'une pièce simple ou complexe, elle peut être finement et rapidement formée et découpée au laser en une seule fois. Sa couture de coupe étroite, sa bonne qualité de coupe, son niveau d'automatisation élevé, son fonctionnement simple, sa faible intensité de travail et son absence de pollution. Elle peut réaliser une disposition et une imbrication de découpe automatiques, améliorant le taux d'application des données, réduisant les coûts de consommation et améliorant l'efficacité économique. La durée de vie effective de cette technologie est longue.

Actuellement, les machines de découpe laser à fibre sont principalement utilisées pour les tôles d'une épaisseur supérieure à 2 mm dans les pays étrangers. De nombreux experts étrangers estiment que les 30 à 40 prochaines années constituent la période d'or pour l'expansion de la technologie de traitement au laser (qui est la direction de l'expansion du traitement de la tôle).

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