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Techniques de découpe laser à fibre optique tubulaire | Guide complet

La technologie de découpe laser à fibre tubulaire est devenue un procédé essentiel dans l'industrie de la transformation des métaux, largement utilisée dans les structures en acier, les équipements de fitness, les engins de construction, les pièces automobiles, la fabrication de meubles, les machines agricoles, les ascenseurs, les dispositifs médicaux, les oléoducs et la décoration architecturale.

Comparée aux techniques traditionnelles de sciage, de découpe plasma et de découpe à la flamme, la découpe laser de tubes offre des avantages tels qu'une haute précision, une grande vitesse, une grande flexibilité de traitement, une automatisation élevée et une utilisation optimale des matériaux.

Cependant, pour véritablement maximiser les performances d'un machine de découpe laser de tuyauxSavoir utiliser un équipement ne suffit pas. La maîtrise des techniques de mise au point, de paramétrage, de serrage, de connaissance des propriétés des matériaux, de la séquence de coupe, du contrôle qualité et de la maintenance est également essentielle.

La section suivante présentera en détail diverses techniques pratiques de découpe laser de tubes, dans une perspective de production réelle.

1. Principes de base de la découpe laser à fibre tubulaire

Un laser à fibre génère un faisceau laser de haute énergie, qui est focalisé en un point extrêmement petit par une lentille de focalisation.

La densité de puissance au point focal peut atteindre :

10⁶~10⁸ W/cm²

Le matériau subit les processus instantanés suivants :

Fusion
Vaporisation
Oxydation
Fusion et soufflage

Par la suite, un gaz auxiliaire souffle les scories fondues loin de la coupe, formant ainsi une coupe complète.

L'ensemble du processus est coordonné et réalisé par :

Axe X
Axe Y
Axe Z
axe de rotation du mandrin
Axe d'alimentation tubulaire

2. Techniques de coupe pour différents matériaux

1) Tuyau en acier au carbone

Caractéristiques:

Facile à couper
Bassin de fusion stable
coût le plus bas

Techniques :

Lors de l'utilisation d'oxygène, avantages :

Vitesse de coupe accrue
Peut couper des matériaux plus épais

Note:

Pureté optimale de l'oxygène : ≥99,95%

Sinon:

Accumulation de scories
augmentation des bavures
Coupure noircie

Recommandation:

Utiliser de l'oxygène pour les parois d'épaisseur moyenne à épaisse.

Pour les parois minces : air ou azote.

2) Tuyau en acier inoxydable

Caractéristiques:

Réflectivité élevée.

Techniques :

Recommandation : Utiliser exclusivement de l'azote à haute pression.

Avantages :

Pas d'oxydation
Coupe brillante
Bonne soudabilité

Éviter:

Découpe à l'oxygène.

Sinon:

Produit facilement : bords noirs, couche d'oxyde, soudure difficile

3) Tuyau en aluminium

Caractéristiques:

Réflectivité élevée.

Recommandation:

Utilisez un laser de protection à haute réflectivité
Gardez la lentille propre
Concentration légèrement négative
Ne coupez pas trop vite.

Sinon:

Facile : Faire fondre les bords, les bavures

4) Tube en cuivre

Caractéristiques: Réflectivité maximale.

Conseils:

Doit:

Utiliser un laser antireflet
Réduire la puissance de manière appropriée
Assurer la concentricité de la buse

Sinon: Extrêmement facile de brûler la lentille.

5) Tube galvanisé

Conseils:

À éviter : Séjour prolongé et continu.

Sinon:

volatilisation de la couche de zinc
Facile à éclabousser
Augmentation de la fumée et de la poussière
Contamination des lentilles

Recommandation:

Augmenter la pression du gaz auxiliaire.

3. Techniques de serrage des tuyaux

Le serrage détermine la précision de la découpe laser des tubes.

Un excellent système de serrage doit répondre aux exigences suivantes :

Pas de glissement
Aucune déformation
Haute coaxialité

1) Longs tuyaux

Dépassement : 6 mètres

Recommandation:

Ajouter des supports de suivi intermédiaires.
Prévenir l'affaissement des tuyaux.

Sinon:

Peut facilement entraîner des changements de rondeur
Diminution de la précision

2) Tuyaux à parois minces

Recommandation:

Réduisez la pression de serrage du mandrin.

Éviter: Déformation.

Spécialement conçu pour les épaisseurs de paroi de 0,8 à 2 mm

3) Tuyaux de petit diamètre

Par exemple:

Φ10~30mm

Recommandation:

Utilisez des mâchoires dédiées.

Autrement, l'excentricité est probable.

4) Tuyaux de grand diamètre

Recommandation:

Réduisez la vitesse de rotation de manière appropriée.

À éviter : les vibrations centrifuges.

4. Techniques de réglage de la position de mise au point

La mise au point détermine la qualité de la coupe.

En général:

Mise au point positive : la mise au point se situe sur la surface de la plaque.
Focalisation négative : Le focus pénètre dans le matériau.
La focalisation positive convient aux tubes à parois minces.
La mise au point négative convient aux tubes à parois épaisses.
Expérience : Plus le mur est épais, plus l'orientation est négative.

5. Techniques de réglage des buses

Le centre de la buse doit être :

Strictement coaxial.

Sinon, il est sujet à :

Soufflage excentré
rafales
Accumulation de scories

Recommandation: Vérifier quotidiennement la coaxialité.

La distance entre la buse et le bord est généralement de 0,8 à 1,2 mm.

Trop près : Impact sur la plaque.

Trop loin : divergence du flux d'air.

6. Techniques de sélection des gaz auxiliaires

Gaz	Caractéristiques	Applications
Oxygène	Découpe rapide	Acier au carbone à parois épaisses
Azote	Pas d'oxydation	Acier inoxydable
Air	Faible coût	Usinage général
Gaz	Découpe rapide	Aluminium, titane, etc.

7. Techniques pour améliorer la qualité de coupe

1) Contrôler le temps de forage

Ne percez pas trop longtemps, sinon vous risquez de vous brûler.

Recommandation : Forage progressif.

2) Organisez la trajectoire de coupe de manière raisonnable

Principe : Trou intérieur en premier.

Contour extérieur plus tard.

Empêcher les pièces de se détacher.

3) Évitez les températures élevées continues

Pour une découpe continue à long terme, il est recommandé de : Traiter par sections.

Réduire : Déformation thermique.

4) Gardez les matériaux propres

Pour les taches d'huile et la rouille, il est recommandé de :

Traitez-les d'abord.

Sinon, il est facile de :

Affecte l'absorption de la lumière.

8. Techniques de découpe de tubes ronds

Les tubes ronds sont les plus sujets à :

Vibration.

Recommandation : Réduisez la vitesse de rotation de manière appropriée.

Pour les grands trous :

Recommandation : Découpe multi-segments.

À éviter : la déformation.

9. Techniques de découpe de tubes carrés

Caractéristiques : La chaleur est concentrée aux quatre coins.

Recommandation : Réduisez votre vitesse de manière appropriée dans les virages.

Amélioration : Précision dans les virages.

10. Techniques de découpe laser à fibre pour tubes rectangulaires

Tubes rectangulaires : les côtés longs sont sujets aux vibrations.

Suggestion : Ajouter du support.

Évitez de couper en décalage.

11. Techniques de découpe de tubes irréguliers

Y compris:

tubes elliptiques
Tubes en forme de D
Tubes en forme de H
Acier en U
poutres en I
cornières en acier

Suggestion:

Créez un modèle 3D à l'avance.
Utiliser la détection automatique des contours.
Assurez-vous d'un positionnement précis.

12. Méthodes pour réduire les bavures

Les bavures sont généralement causées par les facteurs suivants :

Puissance insuffisante
vitesse excessive
Erreur de mise au point
Pression d'air insuffisante
usure de la buse
Mauvais alignement de la buse

Mesures d'amélioration :

Ajuster la puissance et la vitesse.
Position de mise au point correcte.
Augmenter la pression du gaz auxiliaire.
Remplacez les buses usées.
Vérifiez la coaxialité de la buse.

13. Méthodes pour améliorer l'efficacité de la coupe

L'efficacité globale de la production peut être améliorée grâce aux mesures suivantes :

Optimiser l'agencement pour améliorer l'utilisation des matériaux.
Utilisez des systèmes d'alimentation et de déchargement automatiques.
Utiliser des tuyaux de traitement par lots de mêmes spécifications afin de réduire le temps de changement de production.
Créer une bibliothèque de paramètres basée sur l'épaisseur du matériau pour un accès en un clic.
Calibrer régulièrement les équipements afin de réduire les reprises et les temps d'arrêt.
Adoptez des lasers haute puissance et des procédés de découpe intelligents (tels que la découpe volante, la découpe par sauts, le fil conducteur intelligent).

14. Problèmes et solutions courants liés à la découpe laser de tubes

Formulaire de questions-réponses sur la découpe laser à fibre tubulaire :

Problèmes	Causes	Solutions
bavures importantes	Puissance insuffisante, vitesse excessive, pression d'air basse	Augmenter la puissance, diminuer la vitesse, augmenter la pression de l'air
Découpe incomplète	Erreur de mise au point, puissance insuffisante	Ajustez la mise au point, augmentez la puissance
résidus de scories	Pression d'air insuffisante, usure de la buse	Augmenter la pression d'air, remplacer la buse
surface de coupe jaunie	Pureté d'azote insuffisante	Augmenter la pureté du gaz
trait de scie excessivement large	Mauvais alignement de la mise au point, distance excessive de la buse	Régler la mise au point et la hauteur de la buse
Déformation du diamètre	Vitesse excessive, apport de chaleur excessif	Diminuez la vitesse de rotation, optimisez la trajectoire de coupe
Vibrations des tuyaux	Support insuffisant, serrage instable	Ajouter un support de suivi, ajuster la force de serrage du mandrin

15. Techniques d'entretien des équipements

Un bon entretien permet de prolonger considérablement la durée de vie des équipements et de maintenir la qualité de la coupe des tubes.

Maintenance quotidienne :

Nettoyez les buses, les lentilles de protection et la zone de travail.

Vérifier la pression du gaz auxiliaire et les fuites dans la canalisation.

Nettoyer la poussière et les scories du mandrin et des rails de guidage.

Entretien hebdomadaire :

Vérifiez le système de refroidissement, le niveau d'eau et la qualité de l'eau.

Lubrifiez les pièces mobiles telles que les rails de guidage, les vis-mères et les roulements.

Vérifier l'usure des mâchoires du mandrin et la précision de leur positionnement.

Entretien mensuel :

Calibrer le trajet du laser et la coaxialité de la tête de découpe.

Vérifiez l'état de fonctionnement des câbles, des conduites de gaz et des capteurs.

Sauvegardez les paramètres du processus de découpe, puis mettez à jour et optimisez la base de données.

16. Techniques d'utilisation sécuritaires

Les opérateurs doivent porter des lunettes de sécurité laser conformes aux normes.

Il est strictement interdit d'ouvrir les portes de sécurité ou de pénétrer dans les zones dangereuses lorsque l'équipement est en marche.

Maintenir le système d'extraction des fumées et d'élimination des poussières en fonctionnement normal afin d'éviter l'accumulation de fumées.

Contrôlez régulièrement les systèmes de refroidissement et électriques afin de prévenir toute surchauffe et tout court-circuit. Lors du traitement de matériaux hautement réfléchissants tels que le cuivre et l'aluminium, assurez-vous que le laser est équipé d'une protection antireflet.

Lors du traitement de tubes longs, veillez à ce qu'aucun membre du personnel ne reste dans la zone de résidus afin d'éviter les blessures dues à la rotation à grande vitesse ou à la chute de matériaux.

17. Résumé

La découpe laser à fibre tubulaire de haute qualité repose non seulement sur un équipement performant, mais aussi sur l'optimisation complète de multiples aspects, notamment les paramètres de l'équipement, les méthodes de serrage, le contrôle de la mise au point, le gaz auxiliaire, la trajectoire de coupe, les propriétés des matériaux et la maintenance courante.

En établissant une bibliothèque de paramètres de processus standardisés, en mettant en œuvre une maintenance standardisée et une gestion intelligente de la production, les objectifs suivants peuvent être atteints efficacement :

Améliorer la précision de coupe et la qualité du trait de scie.
Réduire les bavures, les scories et les déformations thermiques.
Augmenter l'efficacité des procédés et l'utilisation des matériaux.
Réduisez votre consommation de gaz, votre consommation d'énergie et vos coûts d'entretien.
Prolongez la durée de vie du laser, de la tête de découpe et du système de transmission.
Répondre aux exigences du traitement moderne des tubes pour des applications à grand volume, de haute précision et flexibles.

Pour les lignes de production modernes de découpe laser à fibre tubulaire équipées d'alimentation automatique, de déchargement automatique, de mandrins intelligents et de systèmes de positionnement par vision, la combinaison de la gestion numérique des processus et du système MES peut encore améliorer le niveau d'automatisation de la production et permettre une fabrication intelligente à haute efficacité et à haute stabilité.