Découpe laser vs découpe plasma

Dans les programmes de fabrication, la découpe laser et la découpe plasma sont deux procédés utilisant la chaleur pour découper le métal. Le choix est donc une tâche à analyser. Chacune de ces deux méthodes de découpe thermique est adaptée à un type de travail spécifique. La méthode la plus adaptée dépend de votre budget et du type de matériau à découper. De plus, vos exigences en matière de précision de découpe et la vitesse de réalisation souhaitée influenceront également votre choix.

Dans cet article, nous aborderons les avantages et les inconvénients de la découpe plasma et de la découpe laser. En les comparant, vous pourrez faire le bon choix.

Qu'est-ce que la découpe laser ?

La découpe laser est une méthode permettant de découper une feuille de matériau sans la toucher. Un faisceau laser focalisé fait fondre et vaporise le matériau avec précision pour découper des formes complexes. En 1964, une entreprise industrielle a utilisé pour la première fois une découpeuse laser pour fabriquer des moules.

Au fil du temps, les outils de découpe laser se sont perfectionnés. Yonglihao Machinery peut fournir à ses clients des outils de haute qualité. services de découpe laserAvec des tolérances aussi faibles que ±0,003 mm, les découpeuses laser CNC peuvent contrôler avec précision le mouvement de la tête laser via les codes G et M.

Comment fonctionne la découpe laser ?

La découpe laser est réalisée par un système laser complexe composé de nombreux composants. Ces composants assurent la fabrication du laser et le guidage du faisceau le long d'une trajectoire de découpe définie.

La première étape du processus consiste à créer le laser. Une source de lumière électrique (étincelle) accélère les atomes présents sur le support laser (par exemple, du dioxyde de carbone ou des fibres optiques). Cet effet produit un faisceau lumineux très concentré, qui est ensuite intensifié par des miroirs et envoyé vers la zone de découpe. Un ensemble de lentilles de focalisation fait ensuite converger la lumière en un point brillant. En traversant la buse, la densité énergétique augmente.

De plus, une torche de découpe laser ou une tête de focalisation permet à la buse de se déplacer le long d'une trajectoire définie, contrôlée par un programme CNC. En chauffant une petite zone, le laser focalisé fait fondre le matériau. Un flux de gaz souffle ensuite le matériau fondu.

Types de machines de découpe laser

Il existe trois principaux types de machines de découpe laser utilisées en production. Leur nom provient du matériau utilisé pour créer le faisceau laser : CO₂, fibre optique et cristaux Nd:YAG. Ces matériaux laser ont des longueurs d'onde différentes, respectivement 10,6 µm, 1,06 µm et 1,06 µm. Les variations de longueur d'onde affectent l'effet du laser sur différents matériaux. Par exemple, certains matériaux absorbent mieux certaines longueurs d'onde que d'autres.

• Découpeuse laser CO₂Il utilise un mélange de dioxyde de carbone pour produire un faisceau laser focalisé. Il est particulièrement adapté à la découpe de feuilles non métalliques comme le plastique et le bois.
• Machine de découpe laser à fibreLa lumière est amplifiée par une fibre optique pour produire un laser. Ce procédé est particulièrement adapté à la découpe de tôles.
• Nd: YAG:Le milieu laser de ce type de laser est constitué de cristaux YAG dopés au néodyme.

Qu'est-ce que la découpe plasma ?

Le procédé de découpe de tôles dans un flux de gaz ionisé chaud est appelé découpe plasma. Une étincelle électrique génère une grande quantité de chaleur dans un gaz comprimé (comme l'air, l'hydrogène ou l'argon), ce qui incite les atomes à se déplacer. Les molécules entrent alors en collision les unes avec les autres, ce qui les sépare du gaz. C'est ce qu'on appelle le plasma, et le procédé peut atteindre des températures supérieures à 20 000 °C.

Dans les équipements industriels, les machines de découpe plasma CNC découpent les matériaux avec précision grâce au contrôle du flux plasma. Un découpeur plasma peut découper des métaux beaucoup plus épais qu'un découpeur laser. Il peut même découper des métaux jusqu'à 3,8 cm d'épaisseur.

Comment fonctionne la découpe plasma ?

La torche à plasma est l'équipement le plus important pour ce procédé. Elle se compose de plusieurs éléments, dont une électrode, une source de gaz, une buse et un gaz protecteur. L'électrode crée un arc électrique dans un gaz comprimé, tel que l'air ou un gaz inerte. La buse dirige ensuite le jet de plasma sur la cible.

Lorsque le jet de plasma frappe la surface de travail, il chauffe la zone et fait fondre le matériau. Parallèlement, le jet à grande vitesse élimine le matériau liquide de la découpe.

Types de machines de découpe plasma

Les machines de découpe plasma peuvent être équipées de différents types de têtes de découpe pour découper les matériaux sur la table. Les types les plus courants sont les découpeurs plasma à air, à oxygène, HD et CNC.

• Découpeur plasma à airCe type de découpeuse utilise l'air comme laser. Elle est particulièrement adaptée à la découpe de petites pièces ou de petites quantités.
• Découpeur plasma à oxygène:Le plasma formé lorsque les molécules d'oxygène sont ionisées est plus précis et plus complexe que la découpe à l'air.
• Machine de découpe plasma CNC: Le chemin de découpe peut être contrôlé par ordinateur, ce qui garantit une coupe précise et uniforme. La plupart des entreprises utilisent ce découpeur plasma automatisé, car il est très performant.

Différences entre la découpe laser et la découpe plasma

Lors de la comparaison entre la découpe laser et la découpe plasma, les principaux points abordés concernent la source d'énergie, le type de matériau à découper, la vitesse, l'épaisseur et le coût.

Exactitude et précision de la coupe

L'une des principales différences entre la découpe laser et la découpe plasma réside dans la précision de la découpe. Un faisceau laser est plus focalisé qu'un jet plasma, ce qui lui permet de localiser précisément les objets dans les espaces restreints. Il permet de découper des courbes lisses et uniformes avec de faibles tolérances et des surfaces de coupe sans bavures. La découpe plasma, en revanche, est moins précise et présente une saignée plus large. Avec la découpe laser, les tolérances peuvent descendre jusqu'à ±0,030 mm, contre seulement ±0,1 mm avec la découpe plasma.

Rapidité et efficacité

La vitesse de découpe d'un découpeur plasma ou laser dépend de l'épaisseur du matériau. Le découpeur laser est presque deux fois plus rapide que le découpeur plasma pour les plaques de moins de 1,25 mm d'épaisseur. En revanche, les découpeurs plasma sont supérieurs pour les plaques plus épaisses.

De plus, les vitesses de découpe varient en fonction de la source d'alimentation et du matériau à découper. Par exemple, un laser de 200 watts peut découper de l'acier doux d'une épaisseur de 3 millimètres à des vitesses allant jusqu'à 10 mètres par minute. En revanche, les découpeurs laser consomment moins d'énergie que les découpeurs plasma. C'est un autre avantage.

Matériaux pouvant être coupés

Le système laser permet de découper une large gamme de matériaux, tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre, l'acrylique, les plastiques thermodurcissables, le caoutchouc et le bois. En revanche, la découpe plasma ne peut être utilisée que pour les métaux conducteurs. En effet, l'arc plasma nécessite un circuit pour se déplacer. Ce circuit est fermé lorsque le matériau conducteur sert de « masse ».

Bien que les lasers puissent être utilisés sur de nombreux matériaux différents, certains d'entre eux présentent des risques opérationnels et environnementaux. Par exemple, le PVC peut émettre des fumées dangereuses. De plus, le type de laser utilisé peut affecter la compatibilité des matériaux.

Finition de surface

Les surfaces métalliques découpées au laser sont lisses et sans bavures, avec des arêtes nettes et précises. Ceci est valable même pour les découpes étroites et les conceptions complexes. Par conséquent, le post-traitement après la découpe est minime, voire nul. En revanche, la découpe plasma produit des scories et des arêtes plus rugueuses. Elle nécessite donc un meulage, un sablage et d'autres traitements ultérieurs.

De plus, le type de matériau, son épaisseur et le type de laser utilisé influencent la rugosité (Ra), généralement comprise entre 0,8 et 6 microns. Dans certains cas, la découpe plasma peut offrir une meilleure finition de surface que la découpe laser à fibre.

Coûts et dépenses d'exploitation

Les découpeuses plasma CNC présentent des coûts d'installation faibles, compris entre 10 000 et 100 000 T/h. En revanche, une machine de découpe laser est complexe à installer, nécessite un équipement sophistiqué et est coûteuse. Son prix varie généralement entre 50 000 et 500 000 T/h. Par conséquent, les machines de découpe laser sont également légèrement plus coûteuses à exploiter que les machines de découpe plasma.

Il est important de noter que le coût de la découpe laser ou plasma dépend de la complexité de la conception, de la précision requise et du degré de concurrence sur le marché. En Chine, coût de la découpe laser Le coût horaire est de 15 à 20 USD, ce qui est nettement inférieur au coût aux États-Unis et en Europe. Yonglihao Machinery peut vous fournir des services de découpe laser de haute qualité à moindre coût.

Épaisseur de coupe

Si l'on compare les capacités d'épaisseur de la découpe laser et de la découpe plasma, on constate que la découpe plasma est très efficace pour les matériaux plus épais. En revanche, la découpe laser est limitée à une épaisseur de 25 millimètres. De plus, l'épaisseur dépend également du matériau à découper.

Applications

La découpe plasma est reconnue pour sa rapidité et son épaisseur dans les industries lourdes comme la construction navale et le bâtiment. On peut citer comme exemples les poutres structurelles, les pièces marines, les machines agricoles et les composants pétroliers et gaziers. La découpe laser est utilisée dans un large éventail d'applications exigeant une précision accrue, comme la joaillerie, l'électronique, l'aérospatiale et l'automobile.

Avantages et inconvénients de la découpe laser

Voici les plus importants avantages et inconvénients de la découpe laser.

Avantages de la découpe laser

• Automatisation et précisionLes lasers CNC permettent de traiter des motifs fins et complexes tout en respectant des tolérances très strictes. Ceci est rendu possible grâce au contrôle numérique dans la bonne direction via les codes G et M.
• Coupe nette et sans bavures:Le laser coupe des côtés et des bords nets et nets.
• Polyvalence des matériaux:Il coupe les métaux, les plastiques, les tissus, les composites et de nombreux autres matériaux.
• Rapidité et efficacitéIl n'est pas nécessaire de réajuster ou d'ajuster les outils pour les modifications de conception. De plus, la découpe laser produit moins de déchets de matière, consomme moins d'énergie et est plus rapide.
• Pas de durcissement de la pièce:La coupe sans cisaillement élimine le risque de durcissement de la pièce à proximité de la zone de coupe.

Inconvénients de la découpe laser

• Limites d'épaisseur:Quelle que soit la puissance d'un découpeur laser, il ne peut pas couper des plaques d'une épaisseur supérieure à 25 ou 30 mm.
• Un défi pour les métaux réfléchissantsLes matériaux réfléchissant la lumière, comme le cuivre, le laiton et l'argent, sont difficiles à couper, car le faisceau lumineux n'atteint qu'une partie de leur surface.
• Coûts élevésLes coûts d'installation et de fonctionnement de la machine sont plus élevés que pour les autres méthodes de découpe. Cela signifie que cette méthode peut ne pas convenir aux produits ne nécessitant pas une surface très lisse ni une grande précision.

Avantages et inconvénients de la découpe plasma

Voici les principaux avantages et inconvénients de la découpe plasma.

Avantages de la découpe plasma

• Coupe de matériaux plus épais:Les torches à plasma guidées par CNC sont capables de couper des matériaux plus épais plus rapidement et plus efficacement, jusqu'à 150 millimètres d'épaisseur pour certains matériaux.
• Avantage de coût:La découpe plasma est une méthode peu coûteuse pour les matériaux légers et lourds.
• Sécurité opérationnelleAu lieu d'un mécanisme de coupage à l'oxygène, il utilise un gaz inerte pour former un jet de plasma à l'intérieur de la torche. Il offre ainsi une sécurité maximale.
• Découpe de métaux réfléchissant la lumière:Contrairement aux lasers, la découpe plasma est excellente pour les métaux réfléchissant la lumière comme l'argent.

Inconvénients de la découpe plasma

• Métaux conducteurs uniquement:la découpe plasma convient uniquement aux métaux et alliages conducteurs.
• Risque de dommages thermiquesLa découpe plasma crée une large zone affectée thermiquement, ce qui peut endommager les propriétés thermiques d'origine du matériau de la pièce.
• Mauvaise qualité de surface:Le flux de plasma crée des bavures et des copeaux, ce qui entraîne une coupe plus grossière du métal.

Comment choisir la bonne méthode de coupe pour votre projet

Le choix d'une machine de découpe plasma ou laser pour votre projet dépend de nombreux facteurs, notamment la difficulté de la conception et votre budget. De plus, le matériau utilisé et vos exigences finales influenceront également votre choix.

Voici quatre éléments importants à prendre en compte lors du choix de la bonne méthode :

Type de matériau

Quelle forme de pièce ou de plaque découpez-vous ? S'agit-il d'un matériau conducteur ? S'il s'agit d'un matériau non conducteur, seul un découpeur laser est autorisé. De plus, même si vous êtes certain d'utiliser un découpeur laser, vérifiez la compatibilité de votre matériau avec les types de laser disponibles (CO2, fibre et cristal).

Épaisseur et dimensions

Si votre conception comporte des pièces plus épaisses (plus de 30 mm), optez pour la découpe plasma. Sinon, vérifiez les vitesses de découpe des deux technologies pour l'épaisseur spécifiée. En revanche, les pièces plus petites se prêtent mieux à la découpe laser, car la zone affectée thermiquement est plus petite.

Objectifs de précision et de coût

Plus les tolérances sont faibles, plus les coûts ont tendance à être élevés. Par conséquent, efforcez-vous d'obtenir la meilleure précision possible au moindre coût. Ensuite, déterminez la méthode la plus adaptée à votre budget sans compromettre la précision et l'exactitude requises.

Complexité de la conception

Seule une machine de découpe laser CNC permet de réaliser des découpes complexes et précises. Pour les motifs comportant des micro-contours, des angles vifs, de petits rayons (< 1 mm), des gravures, etc., une machine de découpe laser CNC est le choix idéal.

Résumé

Outre les nombreuses différences entre la découpe laser et la découpe plasma, ces deux types de découpe sont précieux pour les projets de métallurgie. De plus, le choix du type de découpe dépend des exigences spécifiques du projet, notamment du type de matériau, de la précision requise et du budget. Vous pouvez consulter le coût et les résultats attendus de chaque méthode.

Si vous hésitez encore, consultez un professionnel du secteur. Chez Yonglihao Machinery, nous vous proposons des services professionnels. Services de découpe laser CNCDe plus, nos ingénieurs fourniront des conseils sur l’optimisation de la conception, l’analyse des coûts et les avantages comparatifs de chaque méthode avant d’entrer dans la phase de production.

FAQ

Quelle méthode de coupe coûte le moins cher ?

La découpe plasma est moins coûteuse que la découpe laser, car l'équipement nécessaire à la fabrication et à la découpe plasma est plus simple. Cependant, si la fonctionnalité ou la performance sont importantes, la découpe laser offre une précision suffisante pour justifier son prix.

Ces deux méthodes peuvent-elles couper la même chose ?

Ils peuvent tous deux couper des métaux conducteurs, mais avec des portées et des qualités différentes. Les découpeurs laser peuvent découper l'acier doux, l'acier inoxydable, l'aluminium et certains matériaux non métalliques. Le plasma, quant à lui, peut découper l'acier, l'acier inoxydable et d'autres matériaux métalliques.

Quelle est l'épaisseur de coupe maximale pour la découpe laser par rapport à la découpe plasma ?

L'épaisseur de coupe maximale d'un découpeur laser est de 30 mm (environ 1 pouce). Les découpeurs plasma ont une épaisseur de coupe maximale de 50 mm (environ 2 pouces). De plus, certains outils plasma haute puissance peuvent couper jusqu'à 100 millimètres, voire plus.