Lorsqu'il s'agit de découper des métaux, le choix de la bonne méthode peut changer la donne. Vous êtes-vous déjà demandé quelles étaient les différences entre le laser, le jet d'eau, le plasma et la découpe au fil ? Cet article se penche sur les capacités, les avantages et les limites de chaque technique de découpe. De la précision et de la vitesse de coupe à l'adéquation des matériaux et au coût, découvrez ce qui distingue chaque méthode et laquelle pourrait être la mieux adaptée à vos besoins. Découvrez les applications pratiques et les performances de ces technologies de découpe.
Le choix de la méthode de découpe dépend de la situation spécifique. Outre la découpe au laser, il existe d'autres méthodes telles que la découpe à l'eau, la découpe au plasma et la découpe au fil. Quand sont-elles utilisées ?
Selon un ingénieur dans le domaine de la coupe :
Nous analyserons plus en détail ces différentes techniques de coupe.
La découpe laser est un processus dans lequel un faisceau laser focalisé à haute densité de puissance est dirigé sur la pièce à usiner, provoquant la fusion, la vaporisation, l'ablation ou l'inflammation du matériau. Le matériau fondu est ensuite évacué par un courant d'air à grande vitesse coaxial au faisceau lumineux, ce qui entraîne la découpe de la pièce.
Actuellement, le CO2 les lasers pulsés et les lasers à fibre sont les plus couramment utilisés. les types de lasers pour la découpe. La découpe au laser est considérée comme l'une des méthodes de découpe thermique.
La découpe au jet d'eau, également appelée couteau à eau, est une machine de découpe qui utilise un flux d'eau à haute pression pour découper les matériaux. Contrôlée par ordinateur, elle a la capacité de découper la pièce comme souhaité, avec un impact minimal sur la qualité du matériau.
Le découpage à l'eau est divisé en deux méthodes : le découpage sans sable et le découpage au sable.
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Plasma coupe à l'arc est un procédé qui utilise la chaleur générée par un arc plasma à haute température pour faire fondre et vaporiser le métal au niveau de l'arête de coupe de la pièce à usiner. L'élan du plasma à haute vitesse est ensuite utilisé pour éliminer le métal fondu et former une coupe.
L'usinage par électroérosion à fil (WEDM), également connu sous le nom d'usinage par électroérosion à fil, est un type de traitement électrique. Il peut être divisé en trois catégories : coupe rapide du fil, coupe moyenne du fil et coupe lente du fil. L'électroérosion à fil rapide a une vitesse de déplacement du fil de 6 à 12 m/s, et le fil se déplace d'avant en arrière à grande vitesse avec une précision de coupe relativement faible.
Le découpage par fil WEDM moyen est une technique plus récente qui offre des fonctions de découpage à fréquences multiples basées sur le découpage par fil WEDM rapide. La découpe WEDM lente a une vitesse de déplacement du fil de 0,2 m/s. Le fil d'électrode se déplace à faible vitesse et de manière unidirectionnelle, ce qui permet d'obtenir une très grande précision de coupe.
Dans les sections suivantes, nous ferons une comparaison détaillée de ces méthodes de découpe.
Les machines de découpe laser ont un large éventail d'applications et peuvent découper des matériaux métalliques et non métalliques. Par exemple, les matériaux non métalliques tels que le tissu et le cuir peuvent être découpés à l'aide d'une découpeuse laser CO2. Lorsqu'il s'agit de découper du métal, un découpe au laser à fibre est préférée en raison de sa capacité à produire une déformation minimale de la plaque.
Le découpage à l'eau est considéré comme une méthode de découpage à froid et n'entraîne pas de déformation à chaud. Il produit une surface de coupe de haute qualité et élimine la nécessité d'un usinage secondaire. En outre, il est facile à retraiter si nécessaire. Le découpage à l'eau peut couper efficacement n'importe quel matériau grâce à une vitesse de coupe rapide et à des dimensions de traitement flexibles.
Les machines de découpe au plasma sont capables de découper l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre, la fonte, l'acier au carbone et d'autres matériaux métalliques. Toutefois, le découpage au plasma a un effet thermique notable et une faible précision, ce qui rend difficile le retraitement de la surface de coupe.
La découpe au fil ne peut être utilisée que pour couper des matériaux conducteurs et nécessite l'utilisation d'un liquide de refroidissement pendant le processus. Par conséquent, les matériaux non conducteurs tels que le papier et le cuir, ou les matériaux sensibles à la pollution de l'eau ou du liquide de refroidissement, ne peuvent pas être découpés à l'aide de cette méthode.
L'utilisation de la découpe laser pour l'acier au carbone dans l'industrie est généralement limitée à des épaisseurs inférieures à 20 mm, avec une capacité de découpe généralement inférieure à 40 mm.
Pour coupe de l'acier inoxydableLa limite typique est inférieure à 16 mm et la capacité de coupe est généralement inférieure à 25 mm. Au fur et à mesure que l'épaisseur de la pièce augmente, la vitesse de coupe diminue de manière significative.
La découpe au jet d'eau permet de découper des matériaux d'une épaisseur allant de 0,8 mm à 100 mm et, dans certains cas, des matériaux encore plus épais.
L'épaisseur de coupe des découpeurs plasma est comprise entre 0 et 120 mm. Les découpeurs plasma qui peuvent couper du métal d'une épaisseur de 20 mm sont considérés comme ayant le meilleur rapport qualité-prix.
L'épaisseur des fils coupés est généralement comprise entre 40 et 60 mm, avec la possibilité d'atteindre jusqu'à 600 mm pour les coupes les plus épaisses.
Si une plaque d'acier doux de 2 mm d'épaisseur est coupée avec une scie à métaux. puissance du laser de 1200W, la vitesse de coupe peut atteindre 600cm/min. Pour une 5mm d'épaisseur La vitesse de coupe peut atteindre 1200 cm/min pour les plaques de résine de polypropylène. Cela met en évidence la vitesse avantage du laser la découpe pour la production de masse.
L'efficacité de la découpe du fil par électroérosion est généralement de 20 mm.2 à 60mm2 par minute, avec un maximum de 300mm2 par minute. En comparaison, la découpe au laser est plus rapide et mieux adaptée à la production de masse.
La vitesse de coupe de l'eau est relativement lente, ce qui la rend moins adaptée à la production de masse.
Le découpage au plasma a une coupe lente La vitesse et la précision sont relativement faibles, ce qui la rend plus adaptée à la découpe de tôles épaisses. Toutefois, la face frontale présente une pente.
Pour l'usinage des métaux, la découpe au fil offre une plus grande précision, mais elle présente un inconvénient de taille. coupe lente vitesse. Dans certains cas, d'autres méthodes telles que la perforation et le filetage peuvent être nécessaires, mais leurs capacités de coupe sont limitées.
L'incision de la découpe laser est étroite, avec des côtés parallèles et perpendiculaires à la surface. La précision de la taille de la pièce découpée peut atteindre ±0,2 mm.
Le découpage au plasma a une précision inférieure à 1 mm.
La découpe à l'eau ne produit pas de déformation thermique et a une précision de ±0,1 mm. Si une machine de découpe à l'eau dynamique est utilisée, la précision de la découpe peut être améliorée jusqu'à 0,02 mm et la pente de la découpe sera éliminée.
La coupe du fil a généralement une précision de ±0,01 mm à ±0,02 mm, avec une précision maximale de ±0,004 mm.
La découpe au laser est plus précise que la découpe au plasma, avec de petites fentes d'environ 0,5 mm.
Les fentes de découpe au plasma sont plus grandes que celles de la découpe au laser, généralement de 1 à 2 mm.
Le découpage à l'eau produit des fentes qui sont environ 10% plus grandes que le diamètre du tube de découpe, généralement de 0,8 mm à 1,2 mm. Plus le diamètre du tube de coupe augmente, plus la taille de l'incision augmente.
La coupe de fils présente la plus petite largeur de fente, généralement de l'ordre de 0,1 mm à 0,2 mm.
La rugosité de précision de la surface de la découpe laser n'est pas aussi bonne que celle de la découpe à l'eau, et ce phénomène s'accentue à mesure que l'épaisseur du matériau augmente.
La découpe à l'eau ne modifie pas la texture du matériau entourant le joint découpé. En effet, la découpe au laser est une méthode de découpe thermique qui modifie la texture autour de la zone de découpe.
(1) Le prix des découpeurs laser varie en fonction de l'usage auquel ils sont destinés. Une option bon marché, telle qu'une découpeuse laser CO2, peut coûter environ $4 000, tandis qu'une option plus chère, telle qu'une découpeuse laser à fibre 1000W, peut coûter plus de $50 000. La découpe laser ne nécessite pas de consommables, mais les coûts d'investissement et d'entretien de l'équipement sont les plus élevés de toutes les méthodes de découpe.
(2) Les découpeurs plasma sont beaucoup moins chers que les découpeurs laser et les prix varient en fonction de facteurs tels que la puissance et la marque du découpeur plasma. La découpe plasma a un coût d'utilisation élevé, car elle peut découper n'importe quel matériau conducteur d'électricité.
(3) L'équipement de découpe au jet d'eau est le deuxième en termes de coût après la découpe au laser, avec une consommation d'énergie et des coûts de maintenance élevés. Sa vitesse de coupe est plus lente que celle du découpage au plasma. En outre, tous les abrasifs utilisés sont jetables et peuvent contribuer à la pollution de l'environnement.
(4) Le découpage par fil coûte généralement plusieurs milliers d'euros. Toutefois, il comporte des consommables, tels que le fil de molybdène, le liquide de refroidissement, etc. Deux fils sont couramment utilisés : le fil de molybdène, qui est coûteux mais peut être réutilisé plusieurs fois et est utilisé pour les équipements de déplacement rapide du fil ; le fil de cuivre, qui est utilisé pour les équipements de déplacement lent du fil mais ne peut être utilisé qu'une seule fois. En outre, les machines WEDM rapides sont 5 à 6 fois moins chères que les machines WEDM lentes.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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