Découpe LASER et découpe par jet d eau

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Voici 2 paragraphes succints concernant la découpe par laser qui complètent celui du paragraphe 7-3 et un sur la découpe par jet d’eau.Et ici le sommaire du livre sur le soudage .

9.2.5 Découpage au Laser
9.3 DECOUPAGE PAR JET D’EAU

  • 1) Principe Fig 9-30
  • 2) Installation d’un poste de découpage par jet d’eau
  • 3) Performances du procédé
  • 4) Barème simplifiés des vitesses de découpage en fonction de l’épaisseur et du matériaux

9.2.5 Découpage au Laser

Le procédé de découpage au Laser est analogue à ce que nous avons vu au paragraphe 7-3, relatif au soudage au Laser. Mais au lieu d’utiliser un gaz inerte, on va utiliser l’oxygène. Ce sont les rayons émis par le Laser qui vont fournir l’énergie nécessaire au découpage de plaques mêmes épaisses, par fusion des matériaux. Un refroidissement par propulsion de gaz peut être envisagé pour protéger la partie utile de la plaque. Dans le cas des métaux, l’oxydation exothermique du favorise la découpe. Le Laser peut être pulsé source de type YAG) ou continu source CO2 ou azote). C’est ce dernier qui est majoritaire et permet de découper beaucoup plus de matériaux à une vitesse plus élevée que le Laser YAG.

Le faisceau Laser est guidé vers la zone de découpe par des tubes ou par des fibres optiques. On utilise un gaz d’aide à la coupe pour les matériaux non combustibles.
Performances : La puissance des Lasers CO2 dépasse les 6 kW et le diamètre minimum de perçage sont supérieurs à 0,4 x épaisseur de la tôle. L’épaisseur découpée atteint 20 mm sans diminution de la vitesse de découpe 1 à 6 m/min). La surface est correcte et la pièce ne subit pas de déformation. Le matériau est affecté thermiquement sur une très petite épaisseur. La précision des cotes est de quelques centièmes de mm. Les formes découpées peuvent être très complexes. La dangerosité du Laser et les coûts d’investissement, cantonnent ce procédé aux grandes séries et aux découpes délicates.


Schéma de la découpe par jet d’eau
Schéma de la découpe par jet d’eau

9.3 DECOUPAGE PAR JET D’EAU

Cette technologie est apparue pratiquement en même temps que la découpe par Laser et on peut dire qu’elle est complémentaire à cette dernière. Elle permet la découpe des matériaux que le Laser ne peut ou a des difficultés à découper a savoir :

  • Les matériaux tendres ex. Le cuivre)
  • Les matériaux très réfléchissants tels que l’inox et l’alu.
  • Les matériaux hétérogènes ex. Les composites)
  • Les matériaux craignant la chaleur, tels que les produits alimentaires, le cuir etc …
  • Les très grosses épaisseurs
  • Les matériaux tels que le verre.

Mais, en plus, elle peut être utilisée pour la découpe des réservoirs de stockage ayant contenu des fluides dangereux ou inflammables et dans des endroits non accessibles aux sources de chaleur.

1) Principe Fig 9-30)

L’eau est envoyée via des tuyauteries et des flexibles résistants à haute pression jusqu’à 6150 bars), jusqu’à la tête de découpe qui reste, ainsi, mobile. Celle-ci possède une vanne à commande pneumatique et un tube porte buse à l’extrémité duquel se trouve une matrice en saphir ou diamant industriel fixée avec un raccord spécial HP. Le jet de découpe quitte la buse avec une vitesse pouvant aller jusqu’à 3 voir 4 fois le mur du son.

La découpe par jet d’eau utilise l’énergie cinétique des particules d’eau pouvant contenir des additifs, notamment des particules abrasives type Grenat ou d’Olivine ) d’une granulométrie de 80 mesh en standard. Il y a donc deux techniques de découpage :

  • La découpe à l’eau pur pour tous les matériaux se découpant au cutter avec une buse de découpe de 0,08 à 0,3 mm Fig 9-31a)
  • La découpe à l’eau chargée d’abrasifs est utilisée pour le découpage de tous les matériaux sauf le verre trempé. L’eau + additifs passent par la buse et par le canon de focalisation Ø 0,5 à 1,2 mm) assurant le jet cylindrique : buse de coupe de Ø 0,2 à 0,4 mm.

On admet qu’à une pression du fluide de 4135 bars, la vitesse est de +/- 900 m/s et que pour une pression de 6150 bars la vitesse monte jusqu’à 1200 m/s. Le débit d’eau pure varie de 0,5 à 12 l/min. La découpe est ainsi réalisée par arrachement de matière.

2) Installation d’un poste de découpage par jet d’eau

  • Groupe de pompage raccordé au réseau de distribution d’eau potable munis de filtre et d’adoucisseur.
  • Table de découpe XY composée de une ou plusieurs têtes. Notons qu’il existe des systèmes portables pour le travail sur chantier préparation du supportage nécessaire).

Baie de commande informatique CAO-CFAO)

3) Performances du procédé

L’épaisseur découpée peut être importante > 100 mm), mais la divergence du jet fait que l’état de surface et son orientation ne sont pas parfaites. La vitesse de découpe est assez grande, mais diminue rapidement lorsque l’épaisseur augmente et lors des changements de direction. Les déformations sont faibles et la précision atteint l’ordre de quelques dixièmes de mm.
C’est un travail à froid, sans altération des propriétés mécaniques, pas d’émanation toxique, mais c’est procédé très bruyant ≥ 90 décibels). Ce procédé peut être utilisé sous l’eau.

4) Barème simplifiés des vitesses de découpage en fonction de l’épaisseur et du matériaux


Réglage de la découpe par jet d’eau
Réglage de la découpe par jet d’eau

Vous pouvez aussi voir le sommaire ou le cours plus complet sur découpe par laser , le cours précédent sur la procédé ARC AIR ou le suivant sur la découpe PLASMA

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