Comment fonctionne le laser ?

Le mot LASER est un acronyme de l'anglais « Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation », en français : « amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement ». Dans le résonateur d'une source laser - pour l'usinage des matériaux, il s'agit souvent d'un laser CO2 -, un faisceau lumineux particulier est généré sous l'action d'une énergie électrique.

Dans le cas des sources laser fermées et remplies d'un mélange gazeux CO2, il s'agit d'un laser sans entretien, qui ne consomme pas de gaz laser, un peu comme un tube fluorescent. Les propriétés particulières de la lumière laser découlent des principes fondamentaux de l'optique et de la physique et peuvent être résumées facilement par trois caractéristiques : Lumière laser = cohérente - monochromatique - polarisée

Lumière dirigée
Lumière dirigée
Lumière diffuse
Lumière diffuse
Lumière laser
Lumière laser
Principe flying optic
Principe flying optic

La longueur d'onde de la lumière pour usiner les matériaux se situe dans le champ infrarouge invisible et doit être considéré comme un faisceau d'énergie très chaud. En raison de ses propriétés particulières, le rayon lumineux quasi parallèle est renvoyé par plusieurs miroirs de renvoi à 90° jusqu'á l'optique de focalisation directement au-dessus du matériau à usiner. Ce concept de guidage du rayon généralement employé pour usiner des matériaux de grand format est aussi appelé « Flying Optic ».

Principe scanner optique
Principe scanner optique

Le marquage ou la gravure au laser peut aussi être appliqué sur la surface des matériaux par l'intermédiaire d'optique scanner. En raison des faibles masses en mouvement, la vitesse d'usinage peut être jusqu'à 20 fois plus élevée. Cependant, le champ d'usinage et la définition limitent le format. Les applications de découpe ne sont possibles que dans d'étroites limites.

L'optique de focalisation est essentiellement constituée d'une lentille optique collectrice et d'une buse de découpe. Le rayon laser parallèle est ainsi dirigé sur le bord supérieur du matériel à usiner, à quelques millimètres seulement sous la buse de découpe. Ce rayon d'énergie extrêmement concentré, avec une densité de flux d'énergie très élevée, doit maintenant suivre à distance constante et à vitesse d'avance égale, les contours de découpe ou de gravure, mu par une commande numérique. L'usinage au laser s'effectue absolument sans contact. Aucun effort n'est exercé par les forces d'avance des outils. Il n'est plus besoin de fixer les pièces à usiner, et il n'y a plus d'usure d'outil au sens propre du terme.

Par l'absorption d'énergie à la surface de la matière, cette surface s'évapore en une fraction de secondes. Plus le degré d'absorption est élevé, meilleures sont les propriétés d'usinage du matériau concerné. Cette propriété conditionne essentiellement le comportement à la découpe qui est différent suivant le matériau et détermine la puissance laser nécessaire.

Le processus de découpe

Afin d'éliminer de la fente de coupe les émissions et résidus qui apparaissent, comme les scories ou la matière fondue, l'optique du laser doit être rincée à l'air comprimé par un système de buses. Il existe différents diamètres au choix pour la sortie des buses. Ceci influe sur le processus de découpe en chassant en permanence la matière évaporée, ainsi qu'une partie de la matière en fusion et les scories. En outre, le flux d'air propre à une pression de 1 à 4 bars refroidit la surface de la matière, ce qui améliore la qualité de la coupe et préserve également l'optique de la poussière.

 

1. Approvisionnement en gaz
2. Buses de découpe (en cuivre)
3. Buse d'écartement de travail
4. Sens de l'usinage
5. Emissions, scories ou matière en fusion par exemple
6. Emissions et résidus rincés
7. Ondes directes coupées
8. Zone d'influence thermique
9. Largeur de découpe

Emissions de découpe

Emissions de découpe
Emissions de découpe


Lors de la décomposition thermique à des températures autour de 1000°C (pyrolyse), il se forme principalement des aérosols, des fines particules de poussière et de la fumée (gaz). Ces émissions, en cas d'inhalation, peuvent constituer un danger pour la santé. C'est pourquoi les émissions sont évacuées en permanence au-dessus du et sous le matériau à usiner, pour être renvoyées à l'air libre après avoir été filtrées, suivant l'application.

eurolaser met en œuvre la technologie laser la plus moderne sous forme compacte avec une puissance jusqu'à environ 600 W dans des applications essentiellement anorganiques, non métalliques. La technologie laser sealed-off constitue la base d'un usinage au laser fiable, économique et basse consommation d'énergie. Les travaux d'ajustage et d'entretien sur les sources laser sont quasi nuls, alors que la grande qualité du rayon est un gage de constance durable sur des années de la qualité de fabrication.

Un système intelligent de structure modulaire permet de s'adapter sans compromis aux conditions de fabrication, de commande et de manutention et aux matériaux les plus divers.

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