Problèmes pouvant survenir lors de la découpe laser de plaques

En découpe laser, on rencontre divers problèmes tels que des bavures au bas de la pièce, des plis en bas de la surface de coupe, une sur-brûlure des angles droits et des arêtes vives, ainsi qu'une surface de coupe rugueuse. Ce qui suit détaille les causes et les solutions de ces problèmes.

Aperçu du dépannage des problèmes principaux

Problème 1 : scories au fond de la pièce (laitier suspendu)

Analyse des causes : après la fusion du matériau par le laser, celui-ci n’est pas évacué à temps et complètement du fond de l’incision par le gaz auxiliaire, ce qui entraîne sa condensation et la formation de scories suspendues. Il s’agit essentiellement d’un problème d’équilibre énergétique et gazeux.

Solution:

1. Optimiser les paramètres du gaz :

• Pression : Pour l’acier inoxydable, les alliages d’aluminium, etc., lors de l’utilisation d’azote comme gaz auxiliaire de haute pureté, la pression doit être suffisamment élevée (par exemple, 1,6 MPa ou plus) pour obtenir une coupe sans oxydation et une évacuation efficace des scories. Lors de l’utilisation d’oxygène pour l’acier au carbone, la pression doit être modérée ; une pression trop élevée intensifierait la réaction et entraînerait la formation de scories grossières.
• Pureté et type : pour garantir la pureté du gaz (en particulier l'azote, qui doit être supérieur à 99,9 %), la pureté de l'oxygène doit également être supérieure à 99,5 %.

2. Calibrer la mise au point du faisceau :

• Le décalage de la mise au point est la cause la plus fréquente. Procédez à un étalonnage de la mise au point et essayez d'affiner son réglage vertical. En général, abaisser légèrement la mise au point (en profondeur dans le matériau) contribue à améliorer la qualité de la découpe du fond.

3. Régler la puissance et la vitesse

• Une vitesse trop élevée ou une puissance insuffisante entraîneront une découpe trop fine et la formation de scories molles et adhérentes ; une vitesse trop faible ou une puissance trop élevée entraîneront une fusion excessive et la formation de scories dures et cassantes. Il est donc nécessaire de trouver la combinaison puissance-vitesse optimale en fonction de l'épaisseur de la tôle.

4. Vérifiez et remplacez la buse :

• L'utilisation de buses endommagées, déformées ou non adaptées peut perturber le flux d'air. Vérifiez que l'orifice central de la buse est bien arrondi et choisissez une buse de diamètre approprié en fonction de l'épaisseur de la plaque (généralement un grand diamètre pour les plaques épaisses et un petit diamètre pour les plaques fines).

Problème 2 : Couper les plis inférieurs (rayures/surbrûlage)

Analyse des causes : Il s’agit d’un phénomène typique de surchauffe. En raison d’un apport de chaleur excessif, le matériau fond excessivement, voire se vaporise, formant des stries rugueuses et ridées dans la moitié inférieure de la zone de coupe.

Solution:

• Réglage principal : Augmenter la vitesse de découpe. Une vitesse trop faible est la principale cause du problème ; l’augmenter permet de réduire le temps d’action du laser par unité de surface et d’éviter ainsi l’accumulation de chaleur.
• Réduisez la puissance du laser. Si la vitesse ne peut plus être augmentée, ou si le soulèvement entraîne une découpe, la puissance doit être réduite en conséquence afin de diminuer l'apport de chaleur total.
• Ajustez la position du foyer. Essayez de l'abaisser légèrement pour concentrer l'énergie et réduire la zone affectée par la chaleur.
• Vérifiez et réduisez la pression du gaz auxiliaire. Lors de la découpe de l'acier au carbone avec de l'oxygène, une pression trop élevée intensifie la réaction d'oxydation, agissant comme un « améliorateur de combustion » et générant une chaleur excessive. Une réduction appropriée de la pression d'air peut avoir des effets inattendus.

Problème 3 : Brûlure à angle droit/aiguë

Analyse des causes : La vitesse de la tête de découpe laser est stable en ligne droite, mais lors de la découpe à angle droit ou à angle aigu, elle doit ralentir, tourner, puis accélérer à nouveau. La chute de vitesse dans l’angle allonge le temps d’arrêt du laser et provoque une forte accumulation de chaleur, ce qui entraîne l’abrasion de l’angle vif.

Solution:

1. Utilisez une transition à coins arrondis (la méthode la plus efficace) :

• Lors de la conception du dessin, l'angle vif est transformé en un petit angle arrondi (angle R). Même un léger congé de 0,5 mm de rayon permet une transition en douceur de la tête de coupe, évite les changements brusques de vitesse et prévient efficacement la surchauffe.

2. Utilisez la fonction de traitement des coins (fonction de coins lumineux) :

• Les systèmes de découpe laser modernes sont équipés d'une fonction de « contrôle de la puissance dans les angles » ou « éclairage des angles ». Cette fonction permet de :
• Lorsqu'un angle est détecté, la puissance du laser est automatiquement réduite.
• Ou utilisez la découpe segmentée : éteignez brièvement le laser dans un coin et découpez en deux segments.
• Veuillez consulter le manuel du système d'exploitation de votre appareil pour activer et déboguer cette fonctionnalité.

3. Réduisez la vitesse de coupe dans le coin :

• Dans le tableau des paramètres de processus, la vitesse de coupe du coin est définie séparément pour être inférieure à la vitesse linéaire, mais cela doit être utilisé conjointement avec une réduction de puissance.

Problème 4 : surface de coupe rugueuse (grain vertical)

Analyse des raisons : la surface de coupe présente des stries verticales irrégulières, généralement dues à une instabilité énergétique ou à une inadéquation des paramètres, entraînant un état de fusion inégal du matériau.

Solution:

• Assurez-vous que la mise au point est précise et stable : c’est le facteur le plus important pour obtenir une surface de coupe lisse. Un léger décalage de la mise au point entraînera une différence considérable dans les lignes de coupe. Nettoyez et calibrez la lentille de mise au point pour garantir sa stabilité.
• Utilisez un gaz auxiliaire de haute pureté : les impuretés présentes dans le gaz peuvent perturber l’écoulement et le processus de refroidissement du métal en fusion, ce qui peut entraîner des zones rugueuses.
• Optimisez la vitesse de coupe : une vitesse instable ou un réglage incorrect entraîneront la formation de stries irrégulières dans le métal en fusion lors du refroidissement. Trouvez une vitesse stable permettant d’obtenir des copeaux continus et lisses.

Vérifier la stabilité de l'équipement :

• Le rail de guidage est-il lisse ? Les vibrations de l’équipement se répercuteront directement sur la surface de coupe.
• La buse est-elle coaxiale avec le faisceau ? Un flux d’air selon différents axes peut provoquer une asymétrie et une rugosité de section.
• Les lentilles optiques sont-elles propres ou endommagées ? Des lentilles contaminées peuvent diffuser l’énergie du laser, ce qui entraîne des découpes imprécises et des zones irrégulières.

Liste de contrôle générale des fondations

Avant de procéder à tout réglage précis des paramètres, assurez-vous d'effectuer les vérifications de base suivantes :

1. Lentille optique :Vérifiez que la lentille de mise au point et la lentille de protection sont propres, sans pollution, sans traces d'eau et sans dommages.

2. Alignement des buses :Assurez-vous que le faisceau laser passe parfaitement par le centre de la buse.

3. Gaz et circuit de gaz :Vérifier qu'il n'y a pas de fuite dans le circuit de gaz et que le type et la pureté du gaz sont corrects.

4. Matériau :pour s'assurer que la surface de la plaque est propre, sans couche d'oxyde, sans huile et que le matériau est uniforme.

Résumé et recommandations

La découpe laser est un procédé de précision qui repose sur la synergie de multiples paramètres. La clé de la résolution du problème réside dans la modification d'une seule variable à la fois et dans la consignation des données afin d'identifier la cause première du problème.