La découpe au laser – aussi appelée Laser Tube – est une technologie essentielle pour l’usinage du tube. Les machines Laser Tube les plus modernes et les plus évoluées permettent en outre d’effectuer des usinages 3D du tube, autrement dit des usinages tridimensionnels sur barres de tube droit. Pour cette raison, le Laser Tube fait désormais partie intégrante des techniques et des processus de pliage et de roulage de tubes de toutes les formes et de tout type d’alliage métallique.
Il est correct de dire que l’introduction du Laser Tube a permis d’effectuer des usinages du tube impensables il y a quelques décennies
Laser-tube, qu’est-ce que c’est ?
Le laser-tube est un outillage laser en mesure de découper et d’effectuer des usinages du tube – comme le perçage – grâce à l’amplification de faisceaux de lumière grâce à l’émission de radiations électromagnétiques.
La technologie laser a fait des pas de géant, révolutionnant le monde de l’usinage des tubes métalliques. C’est A. Einstein, au début du vingtième siècle, qui posa les bases scientifiques du Laser tube moderne, quand il expliqua le phénomène de l’ « émission stimulée », aujourd’hui encore à la base du fonctionnement de tous les lasers.
Toutefois, les premières machines capables de découper les métaux grâce à la technologie Laser ne furent produites qu’à partir de 1960. Maintenant que nous avons expliqué dans les grandes lignes ce qu’est le laser tube, essayons d’en comprendre le fonctionnement.
Comment fonctionne le Laser-Tube?
Le laser tube produit un faisceau de radiations électromagnétiques à puissance élevée qui augmente la température du tube métallique jusqu’à en provoquer la fusion et la vaporisation. Toutefois, le Laser Tube ne permet pas uniquement de découper le tube métallique, mais aussi d’effectuer de nombreux usinages accessoires au cintrage et au roulage du tube, comme par exemple :
- Le perçage
- La réalisation d’œillets
- L’exécution de découpes inclinées sur le tube
- La gravure d’inscriptions
- Le marquage
Sections et matériaux usinables avec le nouveau laser tube
Sections usinables
La découpe au laser permet de travailler des tubes ayant des sections plus amples par rapport aux machines traditionnelles pour la découpe du tube. Le Laser Tube est en outre adapté pour la découpe et l’usinage de tubes de n’importe quelle forme :
- Tubes ronds
- Profilés tubulaires carrés/rectangulaires
- Tubes ovales et elliptiques
- Profilés spéciaux fermés
- Profilés spéciaux ouverts
Une des particularités de la découpe au laser concerne l’usinage des profilés métalliques. Ces derniers, contrairement aux tubes ou aux profilés tubulaires, qui ont respectivement une section ronde et carrée/rectangulaire, ont des formes géométriques particulières et sont d’habitude produits pour des utilisations particulières, dans les secteurs les plus variés comme par exemple, pour en citer quelques-uns, la construction de cabines pour engins de terrassement, systèmes d’éclairage, châssis de porte ou de fenêtres.
Avec le Laser Tube, il est possible de découper n’importe quelle section ou forme de profilé métallique sans qu’il soit nécessaire de construire des équipements spécifiques.
Alliages métalliques
Le Laser Tube est utilisé pour la découpe de tubes de tous les principaux alliages métalliques comme par exemple:
- Tubes en acier – utilisés par exemple pour la production de machines agricoles, dans la serrurerie, l’élevage
- Tubes en acier inoxydable – utilisés pour la construction d’installations industrielles, thermiques mais aussi installations alimentaires et échangeurs de chaleur.
- Tubes en aluminium – utilisés par exemple pour la production de meubles, de lampes et à l’intérieur des métros et des autobus (fenêtres et barres de maintien).
Meilleure efficacité productive grâce au double chargeur
Les Laser Tube modernes contiennent 2 chargeurs : l’un sert pour charger les barres de tube ou de profilé de longueur supérieure à 6 mètres (jusqu’à 12 mètres). L’autre permet de charger des tubes jusqu’à 6 mètres. Cela permet d’effectuer la découpe au laser sur une série de tubes et en même temps de charger les tubes pour la commande suivante.
Les Laser Tube modernes disposent en outre de « déchargeurs » selon la longueur du tube, qui permettent d’effectuer simultanément des usinages sur des tubes de longueur différente.
Oxygène et azote : les gaz d’assistance à la découpe au laser
Pour effectuer de la meilleure façon une découpe au laser, qui se fait justement quand un faisceau laser fond un matériau, il est nécessaire d’utiliser des gaz (dits aussi « gaz d’assistance) qui aident à éliminer les résidus et les impuretés qui se créent avec la fusion.
Les gaz inermes qui sont utilisés pour la découpe au laser sont :
- O2 – Oxygène
- N2 – Azote
Quelles sont les différences ?
La première différence entre ces deux gaz est le coût. La découpe au laser avec l’azote coûte en effet généralement plus que la découpe au laser avec l’oxygène. En outre, il est d’autres réflexions importantes à faire sur le choix de la découpe au laser avec l’oxygène et avec l’azote, en particulier pour ce qui concerne :
- L’épaisseur du tube
- La propreté de la découpe au laser
- La rapidité du processus de découpe
En ce qui concerne l’épaisseur, alors qu’avec l’oxygène il est possible d’effectuer la découpe au laser de tubes d’épaisseur élevée – jusqu’à 15 mm – où une puissance majeure est donc nécessaire – l’azote s’utilise pour la découpe au laser de tubes en acier, en acier inoxydable et en aluminium d’épaisseur inférieure.
Voici un tableau récapitulatif des épaisseurs usinables par Tecnocurve avec le nouveau laser tube en fonction du gaz, du matériau utilisé et du type d’usinage. Il inclut des usinages 2D et 3D.
| O2 ACIER | N2 INOX | N2 ACIER | N2 ALUMINIUM | |
| 2D | 15 mm | 6 mm | 6 mm | 6 mm |
| 3D jusqu’à 30° | 10 mm | 4 mm | 4 mm | 4 mm |
| 3D jusqu’à 45° | 8 mm | 3 mm | 3 mm | 3 mm |
La propreté de la découpe est un autre aspect essentiel à considérer dans le choix du gaz pour la découpe au laser. La découpe au laser à l’oxygène laisse en effet des résidus d’oxyde. Ces résidus sont particulièrement visibles quand le tube découpé au laser, après le cintrage, est peint ou – surtout le tube en acier – est galvanisé. La découpe au laser à l’azote est par contre une découpe propre et dépourvue de résidus.
Enfin, la découpe au laser à l’azote permet une plus grande rapidité d’usinage par rapport à la découpe au laser à l’oxygène.
La découpe laser avec le cintrage et le roulage du tube
L’exécution des usinages sur le tube, avant son cintrage et/ou son roulage permet d’éliminer des phase d’usinage du tube et donc des coûts supplémentaires importants pour des outillage ou d’autres machines.
C’est un des points de force de Tecnocurve. Il est possible de réaliser ces découpes au laser du tube avant le cintrage.
Perçage Laser du tube
Les trous évasés – généralement utilisés comme logement pour les vis de fixation – peuvent être réalisés avant la déformation à froid. Ce n’est toutefois possible que si le Laser Tube peut être incliné sur le tube. Le Laser Tube de notre parc de machines, par exemple, s’incline jusqu’à 45 degrés.
Découpe inclinée de la section du tube
Le Laser permet de réaliser des découpes inclinées de la section du tube sans qu’il y ait aucune interruption à proximité de l’épaisseur du tube, comme on peut le voir sur le dessin ci-dessous.
Une autre fonction utile pour laquelle on utilise le Laser Tube est le marquage des produits, par des codes ou des sigles.
Laser tube et logiciel 3D : un binôme gagnant
L’utilisation du Laser Tube implique inévitablement l’emploi d’un logiciel de gestion. Le logiciel permet la gestion de la machine des nombreuses fonctionnalités du Laser Tube :
- Simulation 3D des découpes au laser, pour vérifier et résoudre les éventuels problèmes
- Introduction de commentaires pour aider l’opérateur à bord de la machine
- Calibrage complètement automatique
- Optimisation du cycle de production à travers l’élaboration d’une liste de découpe qui garantira le moins de copeaux possible
- Production d’un rapport sur le résultat de la découpe (temps, nombre de pièces, copeaux métalliques)
- Mémorisation du cycle de découpe ; elle permet de vérifier la durée effective de l’opération de découpe.
- Support de l’usinage appelé « Découpe pli »
- Gestion d’usinages particuliers comme « le fraisage » effectué à l’extrémité, qui facilite l’accouplement avec un autre tube en phase de soudage.
- Compensation d’erreurs dues à des barres de matériau pas parfaitement droites pour garantir la plus grande précision possible de la découpe
- Meilleure fiabilité en cas de variation de l’épaisseur du tube
- Localisation du soudage du tube et correction automatique de la découpe, le logiciel adapte la fourniture de la puissance de découpe à l’épaisseur du cordon de soudage
Conclusions
La découpe au laser est un outillage d’avant-garde qui a révolutionné les techniques d’usinage du tube, surtout le cintrage et le roulage. Elle permet en outre de rendre le cycle de production plus rapide et meilleur.
Le Laser Tube nous a permis de découper des barres de tubes d’une longueur jusqu’à 12 mètres et d’augmenter le nombre des usinages avant le cintrage du tube, avec une diminution importante des coûts et des temps de production.
