Relation entre la mise au point de la découpe laser et les bavures

La position du foyer en découpe laser a une relation directe et déterministe avec la formation de bavures.En bref, la position focale influe directement sur la distribution d'énergie du faisceau au sein du matériau, déterminant ainsi la qualité de la coupe, l'efficacité de l'expulsion du matériau fondu et la formation éventuelle de bavures.Les relations sont détaillées ci-dessous.

Principe de base : Comment la position focale influence le processus de découpe

Le principe de la découpe laser consiste à irradier la pièce à usiner avec un faisceau laser à haute densité d'énergie, ce qui provoque sa fusion ou sa vaporisation rapide, tandis qu'un辅助Un gaz (comme l'oxygène ou l'azote) chasse le matériau en fusion pour former la découpe.

Foyer : Le point où l'énergie du faisceau laser est la plus concentrée et où sa taille est minimale.

Position de mise au point : désigne l’emplacement du point focal par rapport à la surface de la pièce. On distingue trois cas :

1. Défocalisation positive : Le point focal est situé au-dessus de la surface de la pièce.

2. Défocalisation négative : le point focal est situé sous la surface de la pièce.

3. Défocalisation nulle : Le point focal se situe précisément sur la surface de la pièce.

Relation spécifique entre la position de mise au point et la bavure

La bavure est due à la resolidification des résidus de matière fondue, non complètement évacués, au fond de la coupe. La position du faisceau influe principalement sur la bavure en modifiant la forme de la coupe et la force du flux d'air.

1. est flou (mise au point sur la pièce à usiner)

• Distribution de l'énergie : Après avoir pénétré dans le matériau, le faisceau diverge et la densité d'énergie diminue progressivement de la surface vers le bas. L'énergie est maximale à la surface supérieure et minimale à la surface inférieure.
• Forme de l'incision : il est facile de réaliser une incision en forme de V, avec une partie supérieure large et une partie inférieure étroite.

Effet sur la bavure :

• En raison d'une énergie insuffisante à la base, le matériau ne peut être complètement fondu ou gazéifié.
• Le débit du gaz auxiliaire est accéléré au niveau du fond étroit, mais la force de soufflage peut ne pas être suffisante pour décaper et évacuer complètement la matière fondue visqueuse.

Résultats : Il est facile de produire de nombreuses bavures tenaces sur la face inférieure. C’est l’une des causes les plus fréquentes de leur formation.

2. Flou négatif (mise au point sous la pièce)

• Répartition de l'énergie : le faisceau converge à l'intérieur du matériau, et la densité d'énergie atteint son maximum dans la partie médiane ou inférieure du matériau.
• Forme de l'incision : il est facile de réaliser une incision en forme de tambour au niveau de la taille, étroite en haut et en bas et large au milieu.

Effet sur la bavure :

• L'avantage est que l'énergie de fond est insuffisante et que le matériau peut être fondu plus complètement.
• Cependant, la partie centrale de l'incision est la plus large, ce qui peut entraîner une diffusion du flux d'air à cet endroit et un affaiblissement de la force de soufflage lorsqu'elle atteint le bas.
• Si les paramètres ne sont pas correctement ajustés, la matière fondue risque de rester collée au fond à cause de la rangée imparfaite.

Résultats : Comparée à une défocalisation positive, la qualité des bavures est améliorée, mais de légères bavures peuvent subsister. Pour la découpe de plaques épaisses, une défocalisation négative est parfois utilisée afin de garantir une découpe complète du fond.

3. Mise au point nulle ou mise au point optimale (mise au point sur la surface de la pièce ou à une profondeur spécifique)

• Répartition de l'énergie : La zone de concentration d'énergie est maximale à la surface de la pièce, ce qui est optimal pour la découpe de tôles minces. Pour les tôles épaisses, il est généralement nécessaire de positionner le faisceau à une profondeur donnée (par exemple, un tiers de l'épaisseur de la tôle) afin d'équilibrer l'énergie entre les parties supérieure et inférieure du matériau.
• Forme de l'incision : l'incision verticale et parallèle est la plus idéale.

Effet sur la bavure :

• La répartition de l'énergie dans toute la zone d'incision est relativement uniforme, et le matériau peut être fondu de manière continue et stable.
• Les découpes parallèles assurent un passage régulier pour le gaz auxiliaire, capable de transporter suffisamment d'énergie cinétique pour évacuer en douceur le bain de fusion par le bas.

Résultat : C’est dans cette configuration que l’on obtient une surface sans bavures ou avec très peu d’incisions. La matière fondue a été éliminée proprement, sans aucun résidu.

Résumé et analogie

On peut le comprendre ainsi :

• Il est flou : comme un « ciseau émoussé », la partie supérieure est très dure, mais la partie inférieure est émoussée, ne pouvant que « frotter » la matière, laissant une surface rugueuse.
• Défocalisation négative : comme une « explosion » à l’intérieur du matériau, bien que cela puisse exploser, la sortie peut ne pas être nette et entraîner l’apparition de débris.
• Mise au point optimale : comme un scalpel tranchant, une coupe nette de haut en bas, propre et précise.

Guide pratique : Comment ajuster la mise au point en fonction des anomalies

En pratique, si des bavures sont constatées, les étapes suivantes doivent être suivies pour vérifier et ajuster :

1. Observez la forme de la bavure :

• On observe de nombreuses bavures dures et granuleuses sur le fond : il est probable que la découpe soit incomplète en raison d'un défaut de mise au point (trop haute) ou d'une puissance insuffisante/d'une vitesse trop élevée. La mise au point doit être abaissée.
• On observe une petite bavure molle et friable en bas : cela peut être dû à un défaut de mise au point (la mise au point est trop faible) ou à une pression de gaz insuffisante/un gaz impur empêchant l’évacuation de la matière fondue. Essayez d’ajuster la mise au point vers le haut et vérifiez les paramètres du gaz.

2. Calibrage et test de la mise au point :

• Utilisez un instrument de mise au point pour déterminer avec précision la position de mise au point zéro.
• Dans le logiciel de réglage des paramètres de découpe, l'ajustement de la valeur ± se fait généralement à partir du point zéro. Effectuez une série de tests de mise au point (par exemple, de +1 à -3 par incréments de 0,5), découpez la même pièce, puis observez la position qui offre la découpe la plus nette et le moins de bavures. Cette position correspond à la mise au point optimale pour les matériaux, les épaisseurs et l'équipement utilisés.

Oautres facteurs clés qui affectent les dysfonctionnements (à prendre en compte dans la coordination)

La mise au point n'est pas le seul facteur et doit être optimisée en conjonction avec d'autres paramètres du processus :

Gaz auxiliaire :

Pression:Une pression insuffisante ne permet pas d'évacuer efficacement les scories ; une pression trop élevée peut provoquer des turbulences, ce qui affectera la stabilité.

Pureté:Lors de la découpe de l'acier inoxydable, il est particulièrement important d'utiliser de l'azote de haute pureté (99,99 % ou plus). L'oxygène résiduel formera des scories oxydées et accentuera les bavures.

Vitesse de coupe :Si la vitesse est trop élevée, l'énergie fournie est insuffisante et le matériau n'est pas complètement coupé, ce qui forme des bavures en fond de pièce ; si la vitesse est trop faible, une ablation excessive, des coupes grossières et des bavures peuvent également se former.

Puissance du laser :Puissance et vitesse équivalentes. La puissance est insuffisante pour percer.

Ajutage:L'ouverture, la hauteur et la concentricité de la buse influent directement sur le flux d'air. Un défaut de concentricité est une cause fréquente de coupes irrégulières et de bavures.

Le matériau lui-même :La composition du matériau, l'état de surface (par exemple, la présence de rouille ou d'huile) ont également un impact.

La position de mise au point est le principal paramètre de réglage pour contrôler les bavures de découpe laser.La position focale idéale permet une coupe verticale et nette et assure une évacuation efficace du gaz d'assistance. En cas de bavure, il convient d'effectuer un test de mise au point afin de déterminer la meilleure, puis d'ajuster les autres paramètres tels que le débit de gaz et la vitesse pour obtenir une coupe parfaitement nette.