En découpe laser, comment peut-on remédier aux perforations et aux soufflures ?

Les perforations et les soufflures sont des problèmes très courants en découpe laser, qui constituent des défis majeurs affectant la qualité de coupe, l'efficacité du traitement et la sécurité des opérations. Commençons par clarifier deux concepts :

Perçant:Il s'agit du procédé utilisant un laser pour créer un trou initial dans le matériau avant la découpe. Les problèmes se manifestent généralement par des temps de perçage longs, une faible efficacité et un perçage incomplet.

Trou de serrure :Il s'agit d'un emballement thermique survenant lors du perçage, caractérisé par de violentes projections de métal en fusion, de nombreuses étincelles et bavures, et pouvant endommager la buse et les lentilles. Ce phénomène se produit généralement lors de la découpe de tôles épaisses (surtout avec une flamme oxyacétylénique) ou de matériaux spéciaux comme l'acier galvanisé.

Solution de base : équilibrer les apports énergétiques.

Qu’il s’agisse de perforation ou d’éclatement, la cause sous-jacente est un déséquilibre dans l’interaction transitoire entre l’énergie laser, le gaz et le matériau. La clé de la résolution de ce problème réside dans le contrôle plutôt que dans une attaque brutale : il s’agit de laisser l’énergie pénétrer le matériau de manière progressive et continue, au lieu de provoquer un éclatement instantané.

Cméthodes conventionnelles pour traiter les perforations inefficaces/instables

1. Optimisation des paramètres de perforation (la plus basique et directe)

• Réduisez la puissance de perforation : utilisez une puissance inférieure à la puissance de coupe dans la phase initiale afin d’éviter une accumulation excessive de chaleur.
• Améliorer la fréquence des impulsions : utiliser une perforation par impulsions à haute fréquence, l’énergie continue est dispersée en un certain nombre de petits paquets d’énergie, de sorte que le matériau fond couche par couche, plutôt que par une explosion de gazéification unique.
• Ajuster le rapport cyclique : Réduisez le rapport cyclique (la proportion de temps pendant laquelle le laser est « allumé ») pour mieux contrôler la puissance moyenne.
• Augmenter le temps de perforation : laisser suffisamment de temps pour que les scories soient évacuées par le vent et pénètrent progressivement.

2. Adopter un procédé de perforation avancé

Perforation étagée/perforation progressive :Les machines de découpe laser modernes possèdent cette fonction.

• D'abord à basse puissance, puis à haute puissance : commencez par utiliser une faible puissance et une haute fréquence pour préchauffer et créer un petit trou, puis augmentez progressivement la puissance ou modifiez les paramètres pour élargir et pénétrer.
• Perforation par couches : Pour les plaques épaisses, définissez plusieurs hauteurs de perforation, et le foyer laser reste à différentes profondeurs pour pénétrer couche par couche.

Perforation par explosion. Perforation progressive :

• Perforation par explosion : pour les tôles minces, on utilise souvent la découpe à l’azote de l’acier inoxydable, rapide.
• Perforation progressive : elle doit être utilisée pour les tôles épaisses, l’acier au carbone ou les matériaux spéciaux contenant de l’oxygène, ce qui permet d’éviter efficacement l’éclatement.

3. Contrôler le gaz

• La pression de perforation est inférieure à la pression de coupe : une pression plus faible est utilisée pour la perforation (par exemple, lors de la coupe à l’oxygène, la pression de perforation est réglée à 50-70 % de la pression de coupe) afin d’éviter l’éclatement dû à la combustion violente de l’oxygène à haute pression. Une fois la perforation réussie, passez à la pression de coupe élevée.
• Alimentation en air anticipée et coupure d'air retardée :

4. Procédé auxiliaire

• Pulvérisation de liquide de protection : la pulvérisation d'un liquide anti-explosion spécial pour trous (ou d'encre de marqueur ordinaire) au point de perforation peut empêcher les éclaboussures et l'effet est remarquable.
• Utilisation d'un film/autocollant : pour l'acier inoxydable miroir, la plaque d'aluminium, etc., collez le film protecteur puis découpez-le ; cela permet de réduire la réflexion et d'améliorer la stabilité de la perforation.
• Découpe à partir du bord de la plaque : si le procédé le permet, essayez de découper à partir du bord de la plaque afin d’éviter toute perforation.

Fse concentrer sur la résolution du problème des « trous qui éclatent »

La perforation est une manifestation extrême d'une perforation incontrôlée et nécessite une stratégie plus ciblée.

1. Réglage fin des paramètres (pour le forage des trous)

• Réduire encore la force de perforation : c’est la première étape la plus efficace.
• Augmenter considérablement la fréquence des impulsions : rendre l’action du laser plus « douce ».
• Augmenter significativement le temps de perforation : prévoir un temps suffisant pour la dissipation de l’énergie et l’élimination des scories.
• Essayez de relever la mise au point : réglez la position de la mise au point de la perforation à 0,5-2 mm au-dessus de la surface du matériau (la valeur précise doit être testée), afin que le diamètre du faisceau soit légèrement plus grand, que la densité d’énergie soit réduite et qu’un léger « éclatement » soit évité.

2. Optimisation de la stratégie gazière

• Vérifiez que la pression d'air au niveau de la perforation a diminué.
• Pour les tôles galvanisées et revêtues : envisagez d’utiliser de l’azote ou de l’air pour la perforation, puis de passer à l’oxycoupage (si nécessaire) une fois la perforation terminée. En effet, l’oxygène réagit violemment avec la couche de zinc, ce qui provoque un éclatement.
• Assurez-vous de la pureté du gaz : la pureté de l’oxygène doit être supérieure à 99,95 %, les impuretés interféreront avec le processus.

3. Adaptation des matériaux et des procédés

• Traitement des tôles galvanisées/revêtues : c’est la zone la plus exposée au sablage. Outre les méthodes de sablage au gaz mentionnées ci-dessus, vous pouvez également :
• Lors de la programmation, le point de perforation est défini dans une zone sans revêtement ou avec un revêtement superficiel (par exemple, le bord de la feuille, la zone où le revêtement est coupé en premier).
• Si les conditions le permettent, prétraitez les points de perforation (par exemple, poncez légèrement le revêtement).
• Découpe à l'oxygène de tôles épaisses : il faut utiliser une perforation progressive et la combinaison « faible puissance - longue durée ».

SListe de contrôle pour l'inspection et la prévention systématiques

En cas de problème, procédez au dépannage dans cet ordre :

Conseils de sécurité finaux

En cas de rupture importante, arrêtez immédiatement l'opération et vérifiez :

1. Protégez l'objectif :Est-il contaminé ou endommagé ? C’est le sinistre le plus fréquent.

2. Buse :Est-il obstrué ou endommagé par des scories ? À remplacer

3. À l'intérieur de la tête de coupe :Y a-t-il des résidus de pulvérisation ? Un nettoyage professionnel est nécessaire.

En résumé, la solution au problème de la perforation repose sur l'abandon, pour différents matériaux (notamment la tôle galvanisée), d'une approche standardisée. Il convient d'adopter une stratégie de perforation douce et progressive, en définissant indépendamment la pression minimale de perforation. À partir de la bibliothèque de processus standard de l'équipement, les paramètres optimaux pour les matériaux les plus adaptés peuvent être déterminés par une optimisation par étapes, en testant et en optimisant les paramètres de manière ciblée.