Les nombreux objets qui nous entourent et utilisés pour différentes applications sont fabriqués à l’aide de méthodes et de matériaux multiples. Les objets qui impliquent du métal ont tendance à passer par différentes méthodes de production de produits basés sur différentes applications. L’une des méthodes de fabrication de produits à base de métal est la découpe laser de la tôle. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce processus et sur chaque détail associé, vous êtes au bon endroit. Ce guide ci-dessous présente tout ce qui est associé au processus de découpe laser de tôle et vous aidera à en apprendre beaucoup sur celui-ci. Alors, lisons ci-dessous.
La découpe laser de tôle est également connue sous le nom de fabrication de tôle. Il s’agit d’un processus de fabrication industriel qui utilise des lasers sous forme de faisceaux lumineux de haute puissance. Ce laser permet de découper les fines feuilles de métal. L'ensemble du processus est contrôlé par la technologie CNC et permet de découper des pièces avec une haute précision. De nombreuses industries utilisent le processus de découpe laser de tôle pour fabriquer des pièces à base de tôles. Il existe différents processus et formes de lasers utilisés dans le processus de découpe, et chaque type de laser a ses avantages et ses inconvénients, suivis de fonctionnalités qui facilitent la découpe. processus.
2. Le processus de découpe laser de tôle
Le processus de découpe laser de tôle est basé sur trois méthodes distinctes, et chaque technique utilise un processus différent ; ces trois méthodes sont discutées ci-dessous :
2.1. Découpe par fusion par faisceau laser
Le processus de découpe par fusion par faisceau laser comprend un gaz de coupe inerte, soit de l'argon, soit de l'azote, et s'effectue au moyen d'un chalumeau coupant. Le gaz inerte utilisé permet d'éviter l'oxydation. Cette oxydation a généralement lieu au niveau du tranchant mais peut être évitée si un gaz inerte est utilisé.
Ce gaz ne réagit jamais avec le processus et convient donc aux tôles minces et plates et où le matériau a des exigences visuelles suffisantes et nécessite également moins de post-traitement.
2.2. Découpe par sublimation par faisceau laser
La découpe par sublimation est un autre procédé utilisé pour la découpe laser de tôles et comprend un laser. Les parties du matériau en question sont évaporées à l'aide du faisceau laser, et le métal ne fond pas beaucoup.
La découpe par sublimation laser est un processus lent, mais si une découpe de haute précision et des bords soigneusement finis sont nécessaires, ce processus est l'une des options les plus appropriées.
2.3. Découpe à la flamme par faisceau laser
Le processus des entreprises d'oxycoupage par faisceau laser utilisant de l'oxygène gazeux. Ce gaz aide à évaporer le métal en fusion. Puisque l’oxygène est impliqué, le processus est une réaction exothermique, conduisant à une augmentation de l’énergie du processus.
Ce processus est principalement destiné à couper l’acier doux et permet de travailler différentes tôles. De plus, des matériaux comme la céramique peuvent également être traités par cette méthode.
3. Types de lasers pour la découpe de tôle
Il existe différents types de lasers utilisés pour découper la tôle ; chaque type diffère des autres, et les caractéristiques de chaque type de laser sont décrites ci-dessous :
3.1. Lasers à fibre
Les machines de découpe laser à fibre offrent la coupe la plus précise, c'est pourquoi les lasers à fibre sont choisis dans les applications où la découpe du métal nécessite une haute précision. Ce sont des lasers à état solide ; en les utilisant, ils aident à couper des matériaux comme des alliages de métaux, de métaux et même de non-métaux.
Outre la découpe des matériaux, ces lasers permettent de graver et de recuire les métaux. Ils sont très étendus et consistent à utiliser une puissance élevée. Leur durée de vie est d’environ 25000 XNUMX heures et ils ne nécessitent pas un niveau d’entretien important.
Les lasers à fibre sont connus pour produire les faisceaux laser les plus robustes et très stables. Ils conviennent à la découpe de matériaux de moins de 20 mm d'épaisseur.
3.2. Lasers CO2
Les lasers CO2 sont également largement utilisés comme lasers de découpe, et ces lasers remplissent leur fonction en produisant un faisceau de lumière ; cette lumière provient de l’électricité courante, qui provient d’un tube contenant un mélange de gaz.
Ces gaz sont mélangés en comprimant des gaz inertes comme l'azote et l'hélium suivis de dioxyde de carbone. Les gaz utilisés dans ce processus sont les plus courants.
Comparés aux lasers à fibre, les lasers au dioxyde de carbone sont moins puissants. Les machines laser utilisant des lasers CO2 peuvent couper des non-métaux, notamment le plastique, l'acrylique et le bois. Cependant, dans certains cas, ils permettent même de couper du métal sous forme de feuilles. Les fines feuilles de métal découpées selon ce procédé comprennent des métaux non ferreux et de l'aluminium.
3.3 Lasers à cristaux (ND : YAG ou ND : YVO)
Les lasers à cristal sont utilisés dans la découpe de tôles, mais il existe deux formes de telles découpeuses laser. ND : YAG, également appelé grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme, et ND : YVO, appelé Roth-vanadate d'yttrium dopé au néodyme, YVO4, sont deux formes de cristaux utilisés pour le processus de coupe.
Ces deux formes de cristaux sont largement utilisées car elles offrent une puissance élevée lors de la coupe des métaux. En revanche, ils sont très chers et leur durée de vie est également la moitié de celle des lasers à fibre. Leur durée de vie varie entre 8000 15000 et XNUMX XNUMX heures.
Les lasers à cristal conviennent à la découpe de métaux revêtus ou non, et fonctionnent même bien lors de la découpe de non-métaux, notamment les plastiques et les céramiques.
4. Matériau pour la découpe laser de tôle
La découpe laser de tôle est une méthode très efficace qui permet de couper du métal de différentes tailles et formes. Cependant, il existe de nombreux types de matériaux parmi lesquels choisir, qui ont leurs caractéristiques pour différentes applications et qui peuvent être découpés par découpe laser de tôle. Certains de ces documents sont discutés ci-dessous.
Acier
Il existe différentes formes d’acier, et chaque forme a ses caractéristiques :
Acier doux est utilisé car il est très abordable et offre une polyvalence.
Inox est connu pour sa finition durable et résiste à la corrosion.
Acier à haute résistance est également utilisé dans de nombreuses applications et dans les produits qui nécessitent un niveau élevé de résistance.
Aluminium
L'aluminium est un matériau léger et il est utilisé dans les applications où la résistance à la corrosion est nécessaire, comme l'automobile, l'aérospatiale et l'électronique grand public.
Laiton
Le laiton est un mélange de zinc et de cuivre et est esthétiquement attrayant ; par conséquent, il est utilisé pour les applications qui nécessitent une amélioration esthétique avec la découpe laser de tôle.
Copper
Le cuivre est un matériau utilisé dans les applications électroniques et offre une conductivité et une résistance à la corrosion ; les composants électroniques sont fabriqués par découpe de tôle.
Nickel
Nickel est un matériau très durable qui résiste aux températures élevées et à la corrosion. Par conséquent, il est utilisé dans des applications telles que le traitement chimique et l’aérospatiale.
Acier galvanisé
L'acier galvanisé est utilisé pour la découpe laser de tôles et est utilisé dans les applications nécessitant un matériau résistant à la corrosion constitué d'une couche de zinc.
Titane
Le titane est utilisé dans l’industrie automobile, aérospatiale et médicale. Il est solide et léger et offre une grande facilité lorsqu'il est combiné avec le processus de découpe de tôle.
Les matériaux évoqués ci-dessus sont tous très pertinents pour le processus de découpe laser de tôles, mais le matériau à choisir pour quelle application dépend des exigences.
Ces exigences sont composées de la résistance, de la capacité du budget matériel et de tous ces facteurs. Les propriétés du matériau doivent être évaluées avant la sélection et il doit être adapté à l'application.
5. Facteurs affectant les coûts de découpe laser
Le coût de la découpe laser de la tôle dépend de nombreux facteurs. Certains de ces facteurs sont les suivants :
Nature du matériel
Les matériaux ont différents types et épaisseurs ; selon cela, le processus de coupe se produit. Les matériaux, plus durs et plus épais, nécessitent plus de temps ainsi que la puissance d'un laser pour être découpés, ce qui a un impact sur le coût.
Plus le temps et la puissance nécessaires sont importants, plus le coût du processus est élevé et vice versa.
Gaspillage de matériel
Le matériau doit être utilisé efficacement pendant le processus de découpe de la tôle ; lorsque le matériau est utilisé, les déchets sont réduits et, par conséquent, la tôle est correctement optimisée. Cela contribue à réduire le coût. Cependant, dans les cas où le gaspillage est important, le coût global augmente également.
Coût d'installation
Le coût d'installation des machines est également un coût considérable, et il comprend le chargement et la fixation du matériau, la configuration du laser et la préparation de la machine ; cela augmente le coût du processus car il nécessite également une personne formée séparément pour effectuer le travail et prend également du temps.
Complexité de la conception
Les conceptions complexes ont un impact sur la vitesse et finissent par augmenter les délais ainsi que les coûts. Cependant, dans les cas où la conception est simple, la vitesse de la machine est rapide et donc le coût est réduit.
Efficacité de la machine
Des machines efficaces contribuent à offrir un processus de découpe précis et efficace, ce qui entraîne des économies. Les machines de découpe laser inefficaces ou mal entretenues peuvent augmenter le coût du processus.
Consommation de Laser
Le processus de découpe au laser est soutenu par des gaz inertes ; ils coûtent plus cher lorsqu’ils sont consommés en plus grandes quantités. Les matériaux épais et résistants ont tendance à augmenter le coût du processus en raison de la consommation élevée de gaz et d’énergie.
Coût du travail
Les coûts de main d'œuvre s'ajoutent également à l'ensemble du processus de découpe laser, et cela comprend même la configuration de la machine et les tâches de post-découpe ; par conséquent, cela entraîne une augmentation du coût global.
Volume de commande
Le volume des commandes est également un aspect essentiel qui impacte le coût du processus de découpe laser de la tôle. Si le volume est élevé, des économies d'échelle sont réalisées, conduisant à des économies sur le coût du processus en réduisant le prix unitaire. Cependant, si le volume est faible, le coût unitaire est élevé.
6. Avantages de la découpe laser de tôle
La découpe laser de tôle est une méthode permettant de fabriquer de nombreuses applications nécessitant la découpe de métal sous forme de feuilles. Certains des avantages du processus de découpe laser de tôle sont les suivants :
Coupes et designs précis
Le faisceau de lumière provenant du laser permet de couper les métaux avec une grande précision. La précision de la coupe est remarquable, conduisant à la fusion et à l'évaporation du matériau, qui est si fin qu'il ne peut être comparé à aucune autre méthode utilisée pour couper les métaux.
Les outils de découpe offrent une tolérance de 1 à 3 mm, mais le niveau de précision est aussi faible que 0.003 mm lorsqu'il s'agit de découpe laser.
Meilleure utilisation de la feuille
La découpe laser est une méthode qui n’entraîne aucun gaspillage. Les découpes laser valorisent les matériaux et les utilisent au maximum. Par conséquent, le stress lié à l’achat de matériel supplémentaire pour la réalisation de la conception et du processus n’est pas inexistant.
De plus, à mesure que le gaspillage est réduit, le coût des matériaux diminue même, car un gaspillage excessif entraîne des coûts excessifs, qui sont économisés dans ce processus.
Coupe polyvalente
L'ensemble du processus de découpe de tôle est polyvalent ; il offre de la flexibilité et de nombreuses fonctions sont exécutées par cette méthode. Ce processus convient aux coupes simples et complexes et prend même en charge des détails et des gravures complexes.
Par conséquent, le processus n’oblige pas les fabricants à avoir à remplacer occasionnellement les outils lorsque le processus se poursuit. Il permet d’obtenir efficacement les coupes et les conceptions souhaitées.
Utilise moins d'énergie
La découpe laser de tôles est un processus effectué par des machines qui fonctionnent automatiquement et vous n'avez pas besoin de déplacer leurs pièces. Les pièces métalliques sont découpées en consommant moins d'énergie.
Les découpeuses laser utilisent une énergie de 10KW ; les autres processus de découpe consomment cinq fois plus d’énergie que celui-ci.
Coupes sans dommages
Certaines personnes ont pensé qu'en raison de la procédure de découpe laser de la tôle, les pièces produites subissaient des dommages dus à la production de chaleur.
Cependant, ce n'est pas le cas; l'impact thermique est minime et la tolérance des métaux n'est pas comprimée de ce fait.
Les composants fabriqués par découpe laser conservent leurs caractéristiques intactes et sans dommage.
7. Inconvénients de la découpe laser de tôle
Le processus de découpe laser de tôle présente de nombreux avantages, mais il présente également certains inconvénients, qui sont les suivants :
Nécessite un opérateur formé et expérimenté
Utiliser une découpeuse laser n’est pas possible pour une personne qui n’est pas un professionnel. Seule une personne professionnelle et formée peut faire fonctionner la machine pour l'utiliser au mieux.
Un expert les traitera de manière raisonnable au cas où il y aurait un défaut qu’il détecterait également. Si une personne non formée essaie d’utiliser la machine, il y a de fortes chances qu’elle finisse par l’endommager.
Épaisseur limitée du métal supporté
La découpe laser est capable de prendre en charge une grande variété de matériaux, y compris les tôles. Ce procédé ne convient toutefois qu’à certains matériaux plus épais. Les découpeuses laser habituelles conviennent pour découper les tôles, et l'épaisseur maximale supportée est de 15 mm s'il s'agit d'aluminium et de 6 mm s'il s'agit d'acier.
Libère des gaz nocifs
Les découpeuses laser utilisent des gaz inertes pour effectuer le processus de tôlerie. Lorsqu’ils ont tendance à couper des métaux, ils le font soit en les évaporant, soit en les faisant fondre, ce qui entraîne la libération de gaz nocifs.
Ces gaz peuvent causer de nombreux problèmes. Par conséquent, il est toujours recommandé que le processus de découpe laser soit effectué dans un environnement de travail sûr et suffisamment ventilé afin que les fumées ne causent pas de problèmes aux opérateurs des machines présents dans la pièce.
Investissement initial important
Les machines de découpe laser sont disponibles en différentes qualités ; cependant, lorsque vous envisagez d'investir dans une machine de découpe laser de la meilleure qualité, le coût est généralement élevé, nécessitant un investissement important.
8. Conseils essentiels pour les pièces découpées au laser
Vous pouvez suivre les conseils suggérés ci-dessous pour maximiser le processus de découpe laser lors de la conception des plus belles pièces métalliques.
Gérer la puissance avec l'épaisseur
L'épaisseur du matériau et la puissance du laser vont de pair ; lorsque l’épaisseur du matériau est élevée, la puissance nécessaire pour découper le laser sera également élevée.
Si vous conservez une faible puissance pour couper des matériaux plus épais, le laser ne pourra pas pénétrer dans le métal et ne donnera pas la coupe souhaitée. Il est donc important de s’assurer que la puissance et l’épaisseur sont correctement alignées.
Marge pour la saignée
Vous devez avoir une marge pour le trait de scie. Le trait de scie se produit lorsque la découpeuse laser traite le matériau utilisé pour fabriquer la pièce, le transformant en une brûlure.
Par conséquent, il est essentiel de conserver une marge de saignée dans notre pièce fabriquée à partir du matériau le plus épais, car elle est plus importante lorsque le matériau utilisé pour fabriquer une pièce est épais.
Sélection de matériaux appropriée
Le matériau choisi pour la découpe laser est également essentiel à considérer. Lors de la sélection d'un matériau approprié, vous devez garder un œil sur ses propriétés et savoir si vous souhaitez ou non que ces propriétés soient incorporées dans vos produits finaux.
Certains matériaux sont rigides, d’autres transparents et d’autres encore flexibles. Par conséquent, les choisir en fonction de vos besoins et du processus de découpe laser est tout aussi important.
Importance de l'espacement
L'espace entre les deux passages de la tôle doit être d'au moins 2 mm. Cette épaisseur est importante car elle permet d'éliminer les erreurs au cas où elles persisteraient et d'obtenir le meilleur résultat possible.
Incorporation de texte
Les opérations laser varient et seules certaines opérations laser nécessitent une découpe de texte. Cependant, dans les cas où cela est nécessaire, la meilleure façon de l'incorporer est d'écrire les lettres dans un format plus grand avec un espacement suffisant, car cela offre un meilleur résultat. Si vous incorporez des lettres mais que vous êtes proches les unes des autres, elles se chevaucheront.
9. Applications des pièces de découpe laser de tôle
Les pièces de découpe laser de tôle sont largement utilisées dans de nombreux types d'applications, dont certaines sont les suivantes :
Les composants utilisés dans l’industrie aérospatiale sont ceux qui doivent être précis. Ce sont des pièces très précises qui nécessitent également une tolérance élevée en raison de la complexité de conception de l’avion.
Le processus de découpe laser de tôle permet de créer des composants légers et adaptés à l’industrie aérospatiale. Des matériaux comme l'aluminium et l'acier sont largement utilisés dans ces applications.
Le processus de découpe laser de tôle est également une méthode peu coûteuse qui convient parfaitement à la fabrication de fixations utilisées dans l'aérospatiale et les panneaux. De plus, ces pièces conviennent à la fabrication de boîtiers pour capteurs et autres accessoires et outils.
La base des automobiles est la tôle. L'évolution des tôles a conduit à l'évolution des automobiles car la plupart des pièces d'un véhicule sont constituées de fines feuilles de métal comme les cadres, les toits, les panneaux, etc. Ces pièces sont séduites par un processus de découpe laser et prennent une forme et un design. ce qui est nécessaire pour qu'ils soient réparés dans une automobile.
L'industrie médicale est confrontée à des exigences changeantes, il est donc très important de choisir le matériau approprié pour garantir la haute qualité des outils médicaux. Ces outils nécessitent un haut niveau de précision et il n’y a aucune marge de compromis sur la qualité.
Le processus de découpe laser de tôle est hautement automatisé et nécessite beaucoup de précision. Ainsi, les instruments utilisés dans le secteur de la santé peuvent très bien remplir les fonctions requises.
De plus, les tôles possèdent des propriétés telles qu’elles semblent parfaitement adaptées à différentes fonctions médicales. Les formes de tôle les plus couramment utilisées en médecine sont l’acier inoxydable et l’aluminium, et elles sont principalement observées en IRM car elles ne sont pas affectées en raison des champs magnétiques créés.
Industrie électronique
L'industrie électronique est dotée de nombreuses applications qui nécessitent l'utilisation de tôle, et la Thaïlande comprend la fabrication de composants électroniques tels que les téléphones portables, les tablettes, l'éclairage LED et les équipements de télécommunication.
Appareils de consommation
Chaque appareil utilisé dans différentes applications est constitué de tôle. Le processus de découpe laser de tôle améliore la précision. Cela aide à concevoir la tôle d’une manière très avantageuse et permet de l’appliquer à différents types d’appareils.
Le processus de découpe laser de tôle permet non seulement de fabriquer les composants des appareils mais également les boîtiers des appareils. Les appareils fabriqués à l'aide de ce procédé comprennent des mélangeurs, des applications utilisées dans différents appareils et bien d'autres encore.
10. Comment réduire le coût de la découpe laser de tôle ?
Le coût de la découpe laser de tôle peut être réduit en utilisant différentes méthodes, et certaines de ces techniques sont les suivantes :
Sélection de la matière première appropriée
La sélection des matières premières appropriées lorsqu'il s'agit de produire des composants par découpe laser de tôle est un aspect essentiel pour garantir la réduction des coûts. Choisir des matériaux peu coûteux mais de meilleure qualité est impératif.
Il est suggéré d'utiliser des matériaux abordables et, en même temps, de pouvoir remplir des fonctions à la hauteur. Si vous comparez l’acier inoxydable et l’aluminium, vous constaterez que le coût de l’aluminium est inférieur à celui de l’acier inoxydable, mais que les propriétés sont plus ou moins les mêmes ; par conséquent, le choisir vous aidera à économiser sur le coût de fabrication.
Sélection de calibre de feuille
Le choix d'un calibre de tôle de taille standard est toujours très adapté au design. Il est suggéré de choisir des calibres de tôles facilement disponibles et abordables.
Élimination du placage et du soudage
Le coût de la découpe laser de tôles peut être réduit en éliminant le soudage et le placage. Les tôles soudées ont tendance à libérer des gaz toxiques, ce qui augmente le coût de fabrication.
Les tôles plaquées sont celles qui augmentent le coût de fabrication ainsi que les délais de livraison ; par conséquent, les éviter contribue à réduire le coût de fabrication.
Garder la conception simple
La complexité de la conception la rend attrayante et esthétique, mais en même temps, elle augmente le coût de fabrication. Plus la conception est détaillée, plus il faudra d’outils pour la créer, et cela augmente même le coût du processus.
Des conceptions plus simples avec des coudes de base contribueront à réduire le coût du processus, et si vous gardez le rayon de courbure uniforme, vous pourrez réduire le coût de fabrication. Plus vous ajoutez de fonctionnalités et de détails, plus le coût du processus sera élevé.
11. Processus de post-finition
Une fois que vous avez fabriqué les composants par découpe laser de tôle, certains composants peuvent nécessiter un post-traitement, et il existe différentes méthodes de post-traitement, qui sont suggérées ci-dessous :
Passivation
Le processus de passion est choisi pour protéger le composant de la corrosion et donne une couche d'oxyde qui ajoute une protection. Ce procédé consiste à munir le matériau d'un bain d'acide citrique et nitrique.
La surface de la tôle après ce processus n'est pas lisse, mais elle nécessite au préalable un processus de nettoyage pour effectuer la passivation.
Films chimiques
C'est l'un des matériaux de finition les plus abordables, ce qui conduit à l'application d'un revêtement chimique leader. Il convient à l’aluminium et agit comme un apprêt pour la base du métal, et contribue à réduire le risque de corrosion sur le métal recouvert du film chimique.
Electroplating
Le processus de galvanoplastie est effectué grâce à l’électricité et utilise pour cela une cellule électrolytique. La couche métallique est appliquée sur les métaux, créant une liaison qui contribue à améliorer la fonctionnalité et l’esthétique des composants et du métal.
Le processus de galvanoplastie réduit la friction entre les pièces en mouvement et offre également une couche de protection. Il est idéal pour éviter la corrosion et améliorer les propriétés d’adhérence des métaux.
Peinture
Le processus de peinture ajoute une couche de peinture sur la surface métallique. Des couches de peinture sont pulvérisées sur les surfaces métalliques.
Le processus de peinture améliore la finition et l'agencement de la surface, et permet même d'éliminer les défauts ou de masquer les défauts de la surface du métal. Elle n'est pas aussi durable que les autres méthodes de finition, mais elle peut néanmoins aider à masquer les défauts de la surface.
Gravure Laser
La gravure au laser aide à créer des marques permanentes sur les composants. Il s'agit d'un processus spécifié qui est coûteux et permet d'ajouter des marques d'identification en faisant fondre le métal. De nombreuses marques utilisent cette méthode pour créer leur marque ou un point d’identification. Ce processus utilise des températures élevées pour graver la marque.
12. Conclusion
Le procédé de découpe laser de tôle est couramment choisi et est utilisé pour de nombreuses applications. Par conséquent, si vous souhaitez également que vos composants soient fabriqués selon ce procédé, AN-Prototype peut vous aider à cet égard.
Vous trouverez de multiples options avec beaucoup de verticalité, et elles offrent des services abordables ; le coût des composants fabriqués sera également relativement inférieur. De nombreux types de matériaux sont proposés pour vous offrir beaucoup de facilité en fonction des exigences que vous avez associées au secteur dans lequel vous évoluez.