Grâce à sa précision, la découpe laser est largement utilisée dans des secteurs tels que l’électronique, l’automobile et l’aérospatiale. Pour fondre, brûler ou vaporiser de la matière selon un tracé prédéfini, un faisceau laser de haute puissance est focalisé. Dans la fabrication des tôles magnétiques des stators et des rotors, ce procédé est essentiel pour respecter les spécifications rigoureuses des composants.
Bien que la découpe laser offre de nombreux avantages, elle n’est pas sans difficultés. Maintenir l’efficacité opérationnelle et garantir la qualité des produits nécessitent de reconnaître et de résoudre ces problèmes.
Qualité de coupe inégale
Une qualité de coupe irrégulière se manifeste par des bords rugueux ou inégaux, des variations d’épaisseur ou une mauvaise finition de surface. Ce problème est particulièrement préoccupant pour tôles magnétiques du stator et du rotor, où la précision est primordiale pour les performances du moteur électrique.
Causes :
- Paramètres laser incorrects :Un réglage inadéquat de la puissance du laser, de la vitesse de coupe ou de la mise au point peut entraîner des coupes irrégulières. Par exemple, si la vitesse est trop élevée pour le matériau, le laser risque de ne pas le pénétrer complètement, ce qui donnera des coupes incomplètes.
- Incohérences matérielles :Les variations des propriétés des matériaux, telles que l’épaisseur, la dureté ou la texture de surface, peuvent affecter le processus de découpe. Les matériaux plus épais peuvent nécessiter plus de puissance, tandis que les matériaux minces peuvent se déformer sous l’effet d’une chaleur excessive.
Solutions :
- Modifier les paramètres du laser :Des découpes régulières sont assurées par le réglage de la puissance, de la vitesse et de la mise au point du laser en fonction du type et de l’épaisseur du matériau. Un étalonnage régulier est nécessaire pour garantir des réglages optimaux.
- Inspection des matériaux :Avant la découpe, inspectez les matériaux afin de garantir une épaisseur et une consistance uniformes. Des propriétés de matériau irrégulières peuvent entraîner un comportement imprévisible lors de la découpe.
- Maintenance des machines :Entretenez régulièrement la tête laser et la buse pour garantir un faisceau focalisé et continu, et effectuez des vérifications pour confirmer un alignement correct.
Zone affectée par une chaleur excessive (ZAC)
La zone entourant l’incision, où le matériau subit une variation de température susceptible d’en modifier les caractéristiques, est appelée zone affectée thermiquement (ZAT). Ceci peut entraîner une décoloration, une déformation ou un affaiblissement du matériau, ce qui constitue un problème majeur lors de la fabrication des tôles de stator et de rotor.
Causes :
- Puissance laser excessive :Les réglages de puissance élevés peuvent entraîner une chaleur excessive, ce qui étend la ZAT et peut dégrader les propriétés des matériaux dans la zone environnante.
- Vitesse de coupe lente :Des vitesses de coupe lentes entraînent une exposition prolongée à la chaleur, ce qui provoque un échauffement excessif du matériau et une expansion de la ZAT (zone affectée thermiquement).
Solutions :
- Optimiser la puissance et la vitesse :Ajuster la puissance du laser et la vitesse de coupe pour éviter une exposition prolongée à la chaleur permet de réduire l’étendue de la zone affectée thermiquement (ZAT). Un équilibre entre vitesse et puissance de coupe minimise la déformation thermique tout en préservant la qualité de la coupe.
- Utiliser des systèmes de refroidissement :L’utilisation de gaz auxiliaires, comme l’azote, contribue au refroidissement du matériau et réduit la zone affectée thermiquement (ZAT). Des systèmes de refroidissement à eau ou à air peuvent également être utilisés dans certaines applications.
- Sélection des matériaux :Certains matériaux sont plus résistants à la chaleur ; par conséquent, le choix de matériaux ayant une conductivité thermique plus faible et une meilleure résistance à la chaleur contribuera à minimiser la ZAT (zone affectée thermiquement).
Trajectoire de coupe imprécise
Une trajectoire de coupe imprécise engendre des pièces non conformes aux spécifications dimensionnelles. Un défaut d’alignement peut provoquer des jeux entre les composants ou nuire à l’assemblage des pièces. Ceci est critique lors du laminage des stators et des rotors, où des tolérances serrées sont essentielles à un assemblage et un fonctionnement corrects.
Causes :
- Erreurs d’étalonnage :Un mauvais alignement de la tête laser ou une configuration incorrecte des trajectoires de découpe dans le logiciel peuvent entraîner des écarts par rapport à la trajectoire de découpe prévue.
- Usure mécanique :Des composants tels que les rails, les roulements et les engrenages peuvent s’user avec le temps, entraînant des problèmes mécaniques qui affectent la précision.
Solutions :
- Étalonnage régulier :Veillez à procéder régulièrement à l’étalonnage de la machine de découpe laser, notamment en vérifiant l’alignement de la tête laser et de la trajectoire de découpe. Cet étalonnage doit être effectué après chaque opération de maintenance et à intervalles réguliers.
- Inspections mécaniques :Inspectez régulièrement les composants mécaniques afin de détecter toute usure. Pour garantir la précision, remplacez immédiatement les pièces usées.
- Optimisation logicielle :Vérifiez que le logiciel de commande de la machine laser est à jour et correctement configuré. Une programmation précise des trajectoires de découpe garantit que le laser suivra le tracé prévu.
Matière collant aux bords coupés
L’adhérence de matière aux bords de la coupe peut engendrer des finitions de surface médiocres et allonger le temps de post-traitement. Ce problème survient fréquemment avec des métaux comme l’acier, l’aluminium et le cuivre, qui peuvent laisser des résidus fondus se redéposant sur les bords de la coupe lors de leur refroidissement.
Causes :
- Pression de gaz d’assistance insuffisante :Un débit de gaz d’assistance insuffisant ou un type de gaz inapproprié peuvent ne pas permettre d’évacuer efficacement le matériau fondu de la zone de coupe, ce qui peut entraîner son adhérence aux bords.
- Apport de chaleur élevé :Un apport de chaleur excessif lors de la découpe peut entraîner le maintien du matériau fondu à l’état liquide pendant une période plus longue, augmentant ainsi les risques de réadhérence.
Solutions :
- Débit de gaz d’assistance à la suralimentation :Les matériaux en fusion peuvent être évacués par un jet d’oxygène ou d’azote à haute pression, ce qui les empêche d’adhérer aux bords coupés.
- Réglage des paramètres laser :Réduisez la puissance du laser ou ajustez la vitesse de découpe pour minimiser la chaleur excessive. Cela permettra de refroidir rapidement le matériau fondu avant qu’il ne se recolle.
- Soin post-coupe :Mettre en œuvre des procédés de nettoyage après découpe, tels que le brossage ou le nettoyage chimique, afin d’éliminer tout résidu de matériau restant sur les bords.
Formation de scories
Les scories sont des accumulations de matière indésirable le long des bords de coupe, qui se solidifient après avoir été vaporisées par le laser. Elles peuvent créer une surface irrégulière, nécessitant parfois un traitement supplémentaire pour leur élimination, et peuvent, dans certains cas, engendrer des pièces défectueuses.
Causes :
- Vitesse de coupe lente :Une vitesse de coupe lente permet au matériau de rester trop longtemps dans la zone chaude du laser, ce qui entraîne une vaporisation incomplète et la formation de scories.
- Mise au point incorrecte :Si la mise au point du laser n’est pas correctement réglée, l’énergie n’est pas correctement concentrée, ce qui peut entraîner une mauvaise qualité de coupe et la formation de scories.
Solutions :
- Augmenter la vitesse de coupe :L’augmentation de la vitesse de coupe permet de réduire le temps d’exposition du matériau à la chaleur, diminuant ainsi le risque de formation de scories.
- Optimiser la concentration :Un réglage correct de la mise au point du laser permet d’obtenir des coupes plus nettes et de réduire les projections, car il garantit que l’énergie est concentrée sur le matériau.
- Utilisez le bon gaz d’assistance :L’utilisation de gaz d’assistance appropriés peut aider à évacuer les matériaux en fusion et à réduire la formation de scories.
Contamination de la tête laser
La contamination de la tête laser se produit lorsque de la poussière, des résidus ou des matériaux en fusion s’accumulent sur la lentille ou la buse, affectant la mise au point et l’efficacité du laser. Il peut en résulter une baisse des performances de découpe et de la précision, compromettant ainsi la qualité des pièces.
Causes :
- Matériaux résiduels :Lors du processus de découpe, des particules de matériau ou des particules vaporisées peuvent s’accumuler sur la lentille ou la buse.
- Températures de fonctionnement élevées :La forte chaleur générée par le laser peut entraîner l’adhérence de résidus de matériau à la tête laser, réduisant ainsi la qualité de la découpe.
Solutions :
- Nettoyage régulier :Nettoyez régulièrement la tête et la buse du laser pour éviter l’accumulation de résidus. Les systèmes de nettoyage automatisés permettent de maintenir la focalisation du laser et de prévenir toute contamination.
- Utilisez une housse de protection :L’installation de protections permet de réduire la quantité de débris que la tête laser rencontre pendant son fonctionnement.
- Optimiser la préparation des matériaux :Avant la découpe, assurez-vous que le matériau est exempt d’impuretés. L’utilisation de matériaux propres permet de réduire la quantité de résidus produits lors de la découpe.
