Sujet technique : Éviter l'ébavurage lors de la découpe au laser de tôles

Jun 12, 2023

soleil de sable / iStock / Getty Images Plus

La fabrication de métaux de précision est allée bien au-delà de la mesure du pouce par minute (IPM) dans la découpe au laser. Bien sûr, on parle de la façon dont certains des derniers systèmes coupent si rapidement des plaques épaisses qu'il est difficile de le croire. Certains participants au dernier FABTECH ont regardé à travers les vitres teintées de vert des machines laser à fibre de 20 kW, juste pour s'assurer que ce qu'ils observaient sur les écrans de télévision adjacents à la machine était réel. En vérité, les discussions se concentraient moins sur la vitesse et plus sur la propreté des bords.

L'ébavurage est resté le talon d'Achille de la productivité du découpage et du pliage. Un fabricant peut plonger profondément dans l'automatisation, avec un empilement automatisé des pièces après la coupe et un pliage automatisé via la presse plieuse, la plieuse ou la plieuse. Entre tout cela, quelqu'un trie et alimente manuellement les ébauches qui nécessitent un ébavurage. Certains ateliers de fabrication comptent sur l'opérateur laser pour trier les ébauches nécessitant un ébavurage et celles qui ne le sont pas, en fonction de la qualité du bord de coupe et des exigences du travail.

Les machines d'ébavurage alimentées par robot apparaissent sur le marché, de sorte que des options automatisées deviennent disponibles. Cela dit, la meilleure solution consiste à obtenir un bord sans bavure pour commencer.

Les faisceaux laser à fibre d'aujourd'hui offrent divers profils de densité de puissance ainsi que des motifs oscillants pour obtenir de meilleurs bords de coupe. De nouveaux mélanges de gaz d'assistance contribuent également à améliorer les carres. Avec toute cette nouvelle technologie, cependant, il est utile de comprendre exactement ce qui fait un bord de coupe sans bavure. Les bavures, ou scories, se produisent lorsque le métal fondu du trait de scie se solidifie avant de pouvoir être évacué.

Cela revient à savoir comment le gaz d'assistance, le faisceau (y compris son foyer) et le matériau interagissent. Un point de focalisation trop élevé dans l'épaisseur du matériau laisse des scories hérissées ; encore une fois, le métal fond et essaie de s'évacuer, mais "gèle" ensuite près du fond avant que le gaz d'assistance n'ait une chance de le rincer par le fond. Un point focal trop bas dans le matériau ; l'épaisseur peut entraîner des vitesses de coupe plus faibles et des scories en forme de perles. Enterré bas dans le trait de scie, le foyer fait fondre beaucoup de matière que, encore une fois, le gaz d'assistance a du mal à évacuer à temps avant qu'il ne "gèle" en place au bas de la coupe.

Le point de mise au point n'est qu'une partie de l'équation ; l'autre partie est le gaz d'assistance. Avec l'avènement de la génération d'azote en atelier et des puissances laser ultra-élevées, plus d'ateliers que jamais s'appuient sur le gaz d'assistance à l'azote pour la découpe, plutôt que sur les oxydes restants de la découpe à l'oxygène. Certains utilisent maintenant un mélange de gaz d'assistance, comme de l'azote avec une touche d'oxygène, tandis que d'autres encore utilisent de l'air d'atelier ultrasec (encore une fois, de l'azote avec une touche d'oxygène). Des gaz d'assistance spécifiques donnent des résultats spécifiques, mais l'idée est d'augmenter la température dans la coupe pour laisser le temps au métal en fusion de s'évacuer, ce qui donne un bord de coupe propre, ou au moins suffisamment propre pour ne pas nécessiter d'ébavurage. Certains rapportent que de tels mélanges éliminent ce que l'on appelle les bavures de fibres, même dans les matériaux sensibles aux scories comme l'aluminium.

Tout cela interagit avec la vitesse de coupe. Par exemple, un mélange de gaz peut augmenter la température jusqu'à un certain point, mais ralentir la vitesse de coupe augmente également la température, parfois à un degré extrême. Ralentissez trop la course et le laser commence à ablater ou à vaporiser le métal, ce qui perturbe à son tour la dynamique du flux de gaz d'assistance, entraînant à nouveau des scories. Dans ce cas, l'augmentation de la vitesse de coupe réduit légèrement la chaleur et l'ablation qui en résulte, permettant au gaz d'assistance de s'écouler comme prévu à travers le trait de scie.

La conception des buses joue également un rôle, tout comme la cohérence du débit de gaz dans tout le système et, bien sûr, la maintenance générale du système. En ces jours de puissance laser élevée, un nettoyage régulier des lamelles est devenu plus important que jamais. Un laser à fibre haute puissance peut couper extrêmement rapidement jusqu'à ce qu'une pièce découpée soit soudée à des lattes crasseuses - une énigme qui devient encore plus problématique dans un environnement automatisé.

Les ébavureuses à pièces plates n'iront jamais dans le sens du dodo, bien sûr. Certaines pièces doivent avoir une certaine finition de grain. Certaines pièces ont besoin de micro-onglets pour assurer la stabilité de la coupe, en particulier dans les applications de découpe "déplacement de feuilles" comme les machines de poinçonnage et les machines combinées poinçon/laser. Certaines applications nécessitent des bords arrondis, ce qu'un laser ne peut tout simplement pas produire. Et certaines géométries de pièces sont tout simplement difficiles à découper à la perfection pour n'importe quel laser.

Quoi qu'il en soit, plus la découpe au laser devient prévisible, mieux c'est. Couper extraordinairement rapidement, c'est bien, mais les pouces par minute ne restent qu'une pièce du puzzle de l'efficacité. Couper sans bavure est une autre pièce. Un autre encore consiste à couper sur un matériau de qualité, plat au laser, qui ne s'inclinera pas et ne se déformera pas terriblement après la coupe, nécessitant un nivellement de la pièce, encore un autre processus secondaire.

Le découpage dans le département de fabrication métallique est une question de compromis. Parfois, l'ébavurage et le nivellement des pièces sont tout simplement inévitables. Cela dit, de plus en plus d'exploitations continuent d'avoir une vision holistique de la découpe. Ils ne se soucient pas du nombre de pouces coupés par minute. Ils s'inquiètent du nombre de pièces qui peuvent être coupées proprement, empilées et transportées vers le pliage ou quel que soit le prochain processus en aval. En ce sens, le découpage n'est vraiment "complet" que lorsque le prochain processus majeur - qu'il s'agisse de pliage, de soudage, de revêtement ou de toute autre chose - peut prendre ces pièces coupées et fonctionner avec elles.

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Source: Air Liquide