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

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La fabrication métallique de précision a dépassé de loin la mesure du pouce par minute (IPM) dans la découpe laser. Bien sûr, on parle beaucoup de la façon dont certains des systèmes les plus récents coupent les tôles épaisses si rapidement qu'il est difficile de le croire. Certains participants au dernier FABTECH ont regardé à travers les fenêtres teintées en 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 portaient moins sur la vitesse que sur la propreté des bords.

L'ébavurage est resté le talon d'Achille de la productivité en matière de découpage et de pliage. Un fabricant peut se lancer en profondeur dans l'automatisation, avec l'empilage automatisé des pièces après la découpe et le pliage automatisé via la presse plieuse, la plieuse ou la cintreuse de panneaux. Entre tout cela, quelqu'un trie et alimente manuellement les flans qui nécessitent un ébavurage. Certaines usines de fabrication comptent sur l'opérateur laser pour trier les ébauches qui nécessitent un ébavurage et celles qui ne le font pas, en fonction de la qualité du bord de coupe et des exigences du travail.

Des machines d'ébavurage alimentées par robot font leur apparition sur le marché, de sorte que des options automatisées deviennent disponibles. Cela dit, la meilleure solution est d’abord d’obtenir un bord sans bavure.

Les faisceaux laser à fibre d'aujourd'hui offrent différents 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 bords. Cependant, avec toute cette nouvelle technologie, il est utile de comprendre exactement ce qui constitue un bord de coupe sans bavure. Les bavures, ou scories, se produisent lorsque le métal fondu de la saignée 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 focal trop élevé dans l’épaisseur du matériau laisse des crasses hérissées ; encore une fois, le métal fond et tente de s'évacuer, mais ensuite « gèle » près du fond avant que le gaz d'assistance ait une chance de le chasser vers le fond. Un point focal trop bas dans le matériau ; l'épaisseur peut entraîner des vitesses de coupe plus faibles et des scories ressemblant à des perles. Enfoui bas dans la saignée, le foyer fait fondre beaucoup de matière que, encore une fois, le gaz d'assistance a du mal à évacuer à temps avant de « geler » sur 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, de plus en plus d'ateliers que jamais comptent sur le gaz d'assistance à l'azote pour la découpe, plutôt que de gérer les oxydes laissés par la découpe à l'oxygène. Certains utilisent désormais un mélange gazeux d'assistance, tel que 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 fondu de s'évacuer, ce qui donne un bord de coupe net, ou du moins suffisamment propre pour ne pas nécessiter d'ébavurage. Certains signalent que de tels mélanges éliminent ce que l'on appelle les bavures de fibres, même dans les matériaux sensibles aux crasses comme l'aluminium.

Tout cela interagit avec la vitesse de coupe. Par exemple, un mélange gazeux peut augmenter la température jusqu'à un certain point, mais ralentir la vitesse de coupe augmente également la température, parfois jusqu'à un degré extrême. Ralentissez trop le déplacement et le laser commence à ablater ou à vaporiser le métal, ce qui à son tour perturbe la dynamique du flux de gaz d'assistance, conduisant encore une fois à 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 la saignée.

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. À l’heure de la puissance laser élevée, un nettoyage régulier des lamelles est devenu plus important que jamais. Un laser à fibre de haute puissance peut couper extrêmement rapidement jusqu'à ce qu'une pièce coupée soit soudée à des lattes crasseuses, une énigme qui devient encore plus problématique dans un environnement automatisé.

Bien entendu, les machines à ébavurer les pièces plates ne suivront jamais le chemin du dodo. Certaines pièces doivent avoir une certaine finition de grain. Certaines pièces nécessitent des micro-onglets pour garantir la stabilité de la coupe, en particulier dans les applications de découpage de « déplacement de feuilles » telles que 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.