Comment résoudre le problème des bavures lors de la découpe laser de plaques minces ?

L'apparition de bavures lors de la découpe laser de plaques minces est un problème très courant. Ce phénomène résulte généralement de l'effet combiné de plusieurs facteurs, tels que l'équipement, les paramètres, les matériaux et les gaz. Pour résoudre ce problème de manière systématique, nous pouvons suivre une démarche de dépannage progressive, du plus simple au plus complexe, et du logiciel au matériel. Nous détaillerons ci-dessous les opérations et solutions spécifiques à chaque étape.

Étape 1 : Vérification et ajustement des paramètres principaux (la zone problématique la plus courante)

1. Position de focalisation

• Le réglage du foyer est l'un des paramètres les plus critiques qui influent sur la qualité de coupe. Un mauvais réglage du foyer empêchera une concentration optimale de l'énergie et donc une évacuation efficace des scories.
• Symptômes : Une mise au point trop haute ou trop basse entraînera l'adhérence de scories au fond (bavures).

Solution:

• Effectuez un étalonnage de la mise au point : assurez-vous d’abord que la mise au point de votre équipement est précise. Utilisez un comparateur de mise au point ou une fonction d’étalonnage automatique.
• Effectuez un test de mise au point : sur une chute de matériau, découpez une ligne droite ou un cercle à différentes positions de mise au point (par exemple, de -1 mm à +1 mm, par intervalles de 0,2 mm) et observez la position présentant le moins de bavures. Pour les plaques minces, il est généralement recommandé d’utiliser un défocalisation négative (c’est-à-dire que la mise au point se situe sous la surface de la plaque, à une distance d’environ un tiers à la moitié de son épaisseur), ce qui permet d’obtenir une coupe plus large et facilite l’évacuation des scories par le flux de gaz.

2. Gaz auxiliaire

Type et pureté du gaz :

• Découpe de l'acier au carbone : l'utilisation d'oxygène est indispensable. L'oxygène participe à la combustion, apportant un supplément d'énergie et formant de l'oxyde de fer à bas point de fusion, facilement évacué par le flux de gaz. L'utilisation d'air ou d'azote engendre la formation d'une grande quantité de scories noires.
• Découpe de l'acier inoxydable et des alliages d'aluminium : l'utilisation d'azote de haute pureté est impérative. L'azote sert à évacuer le métal en fusion et à prévenir l'oxydation. Si la pureté de l'azote est insuffisante (il est recommandé qu'elle soit supérieure à 99,9 %) ou si la pression est trop faible, des bavures se formeront à la base de la pièce en raison de l'oxydation et d'un refroidissement insuffisant.

Pression du gaz :

• Pression trop faible : incapacité à évacuer efficacement les scories, ce qui entraîne une accumulation de bavures au fond.
• Pression trop élevée : pour les plaques minces, une pression excessive peut créer des vortex au niveau de la coupe, affaiblissant l’effet de soufflage du laitier et pouvant entraîner des surfaces de coupe rugueuses et même des grumeaux fondus difficiles à enlever.

Solution:Consultez les paramètres recommandés par le fabricant de l'équipement en fonction du type et de l'épaisseur du matériau, et effectuez les réglages nécessaires. Par exemple, pour la découpe d'acier au carbone de 1 mm d'épaisseur, la pression d'oxygène se situe généralement entre 0,8 et 1,2 bar.

3. Vitesse de coupe et puissance du laser

• Ces deux-là doivent être parfaitement assortis.
• Vitesse trop élevée : apport d’énergie insuffisant, le matériau n’est pas complètement fondu et coupé, laissant des bavures continues et collantes au fond.
• Vitesse trop lente : apport d’énergie excessif, provoquant une surfusion du matériau, ce qui entraîne une surface de coupe rugueuse et même la formation de grumeaux fondus difficiles à enlever.
• Inadéquation de puissance : une puissance trop faible équivaut à une vitesse trop élevée, et une puissance trop élevée équivaut à une vitesse trop faible.

Solution:

• Effectuez des tests de paramètres : fixez les autres paramètres et ajustez la vitesse et la puissance de coupe afin de trouver la meilleure combinaison « vitesse-puissance ». La coupe idéale présente un motif floral qui se répartit uniformément vers le bas.

Étape 2 : Vérification de l'état du matériel et des équipements

Si les réglages des paramètres sont inefficaces, il convient de vérifier l'équipement lui-même.

1. Buse

• Choix de la buse : L’utilisation d’une buse de diamètre trop important (φ 2,0 ou plus) nuit à la concentration du flux de gaz. Pour les plaques minces, il est recommandé d’utiliser une buse de petit diamètre (φ 1,0 ou φ 1,5), qui génère un flux de gaz plus rapide et assure une meilleure évacuation des scories.
• État de la buse : Vérifiez l’absence de projections de scories, d’usure ou de déformation à l’ouverture de la buse. Une buse endommagée perturbe la concentricité et la stabilité du flux de gaz et doit être remplacée rapidement.
• Hauteur de la buse : La distance entre la buse et la surface de la plaque (généralement de 0,5 à 1,5 mm) est cruciale. Une hauteur trop importante disperse le flux de gaz et réduit l’efficacité du soufflage des scories ; une hauteur trop faible risque d’endommager la buse en la faisant heurter la plaque.

2.lentilles optiques

• Propreté : Si le miroir de protection et le miroir de focalisation sont contaminés, la puissance du laser sera réduite, ce qui diminuera la capacité de découpe et entraînera la formation de bavures. Nettoyez régulièrement les miroirs avec de l’éthanol anhydre et du papier optique.
• Qualité : Vérifiez l’absence de dommages microscopiques ou de vieillissement du revêtement des miroirs, qui pourraient être invisibles à l’œil nu. Remplacez-les si nécessaire.

3. Faisceau laser

• Concentricité du faisceau : le centre de l’orifice de la buse doit être parfaitement aligné avec le centre du faisceau laser. Un défaut de concentricité entraînera des découpes asymétriques, avec une face lisse et l’autre présentant des bavures.
• Méthode d'étalonnage : Appliquez une bande adhésive sur l'avant de la buse, émettez une impulsion et vérifiez si l'orifice est centré. S'il est décentré, procédez à l'étalonnage conformément au manuel d'utilisation.
• Stabilité de l'équipement : Vérifiez l'absence de vibrations mécaniques ou de jeu dans l'équipement, car ceux-ci peuvent affecter la stabilité de la coupe.

Étape 3 : Matériaux et autres facteurs

Le matériau lui-même

• Qualité de surface : L’huile, la rouille et les revêtements présents à la surface de la tôle peuvent rendre la découpe plus difficile et provoquer des bavures. Nettoyez la tôle avant de la découper.
• Type de matériau : Les matériaux varient selon les marques et les lots, avec des compositions d’alliage et des traitements de surface différents, ce qui peut affecter leurs performances de coupe. Si vous n’obtenez pas une coupe homogène, essayez un autre lot ou une autre marque.
• Épaisseur du matériau : assurez-vous que la puissance de votre laser est suffisante pour découper l’épaisseur souhaitée. Une puissance insuffisante entraînera une découpe incomplète et des bavures.

Résumé et liste de vérification pour le dépannage rapide

En cas de problème de bavures, suivez cette séquence pour un dépannage rapide :

1. Tout d'abord, vérifiez le niveau d'essence !

• Pour la découpe de l'acier au carbone : utiliser de l'oxygène et vérifier si la pression est suffisante.
• Pour la découpe de l'acier inoxydable/aluminium : utiliser de l'azote de haute pureté et vérifier la pureté et la pression.

2. Ensuite, ajustez la mise au point !

• Effectuez un test de mise au point pour trouver la position optimale. Pour les plaques minces, essayez un flou négatif.

3. Ensuite, optimisez la vitesse et la puissance !

• Effectuez des tests de paramètres pour trouver la combinaison « vitesse-puissance » sans bavures.

4. Ensuite, vérifiez la buse et le trajet optique !

• Remplacez l'embout par un modèle de petit diamètre qui soit agréable au toucher et à la vue.
• Vérifiez et nettoyez les rétroviseurs.
• Calibrer la concentricité de la buse et du faisceau laser.

5. Enfin, tenez compte des questions matérielles !

• Nettoyez la surface de la feuille ou essayez une autre feuille pour faire un essai.

En suivant cette procédure de dépannage systématique, la plupart des problèmes de bavures lors de la découpe laser de plaques minces peuvent être résolus efficacement.