Un laser est un faisceau lumineux hautement concentré à une seule longueur d'onde. À chaque longueur d'onde de lumière, divers matériaux absorbent, réfléchissent et transmettent cette lumière en quantité variable.
Le faisceau laser est une colonne de lumière de très haute intensité, d'une seule longueur d'onde ou couleur. Dans le cas d'un faisceau laser typique CO2 Le laser, dont la longueur d'onde se situe dans la partie infrarouge du spectre lumineux, est invisible à l'œil humain. Le faisceau ne mesure qu'environ 3/4 de pouce de diamètre lorsqu'il se déplace du résonateur laser, qui crée le faisceau, à travers le trajet du faisceau du découpeur laser. Il peut être renvoyé dans différentes directions par un certain nombre de miroirs, ou « cintreurs de faisceaux », avant d'être finalement focalisé sur la plaque. Le faisceau laser focalisé traverse l'alésage d'une buse juste avant de toucher la plaque. Un gaz comprimé, tel que l'oxygène ou l'azote, circule également dans cet alésage de buse.
La densité de puissance élevée permet un chauffage rapide, une fusion et une vaporisation partielle ou complète du matériau. Lors de la découpe d'acier doux, la chaleur du faisceau laser est suffisante pour démarrer un processus de combustion « oxy-fuel » typique, et le gaz de découpe laser sera de l'oxygène pur, tout comme un chalumeau oxy-fuel. Lors de la découpe d'acier inoxydable ou d'aluminium, le faisceau laser fait simplement fondre le matériau, et de l'azote haute pression est utilisé pour souffler le métal en fusion hors de la saignée.
Sur un Machine de découpe au laserLa tête de découpe laser est déplacée sur la plaque métallique selon la forme de la pièce souhaitée, découpant ainsi la pièce de la plaque. Un système de contrôle capacitif h8 maintient une distance très précise entre l'extrémité de la buse et la plaque à découper. Cette distance est importante, car elle détermine où se trouve le point focal par rapport à la surface de la plaque. La qualité de la découpe peut être affectée en élevant ou en abaissant le point focal juste au-dessus de la surface de la plaque, à la surface ou juste en dessous de la surface.
Une machine de découpe laser fonctionne en focalisant un faisceau de lumière laser sur un morceau de matériau. La lumière laser est si puissante que, lorsqu'elle est focalisée, elle augmente suffisamment la température du matériau à découper pour le faire fondre ou le vaporiser, dans la petite zone sur laquelle le faisceau est focalisé. Souvent, un gaz d'assistance est utilisé pour aider à pousser le matériau fondu hors de la zone de découpe. Cela est particulièrement vrai pour la découpe de métaux ou de feuilles épaisses de matériaux comme le contreplaqué.
Pour découper des formes, la tête laser est déplacée, en utilisant une sorte de portique pour positionner le faisceau sur un nouveau matériau, ce qui provoque la découpe d'une ligne au lieu d'un petit trou d'épingle. Les types de systèmes de mouvement comprennent des crémaillères et pignons, des vis à billes et des moteurs linéaires. Les moteurs linéaires sont les plus chers, mais sont les plus rapides et les plus précis. Les crémaillères et pignons offrent presque la même vitesse et la même précision, mais pour un prix inférieur. Certains petits lasers amateurs peuvent également utiliser une courroie de distribution et des moteurs pas à pas pour déplacer leur tête laser. Dans tous les cas, un système avec des servos et un retour d'encodeur ajoute considérablement à la précision de système de découpe laser, comme le fait un cadre rigide, isolé des vibrations.
Pour une opération de découpe laser, il est important de choisir une longueur d'onde fortement absorbée par le matériau à découper.
Lorsque l’énergie laser est dirigée vers la surface du matériau, celui-ci absorbe tellement d’énergie qu’il chauffe rapidement au-delà de sa température de fusion et jusqu’à sa température de dégradation.
À la température de dégradation, le matériau se décompose et se désintègre. Souvent, de la fumée ou des vapeurs sont libérées lorsque cela se produit.
Le bord de la coupe peut être chauffé à un niveau inférieur et fondre et se reformer. Cela peut en fait être utilisé comme une sorte de mécanisme d'étanchéité qui est utile pour les matériaux fibreux, par exemple, pour empêcher le filetage.
Lors de l'utilisation d'une découpeuse laser, il est conseillé d'orienter le laser de manière à éviter que les fumées issues de la découpe ne se déposent sur les optiques. De plus, lors de la découpe (ou du soudage) de surfaces hautement réfléchissantes, il est important d'empêcher le faisceau laser de se réfléchir sur la surface et de revenir vers les optiques, ce qui pourrait les endommager.
