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Machines de découpe de tubes au laser

Découpe laser de tubes : quelques astuces

Indice
Introduction

La découpe laser des tubes permet le traitement de tous types de profilés de barres. Machines de dernière génération également pour profilés façonnés à angles droits.

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Pour déterminer la capacité de coupe, on se réfère généralement à la diagonale du cercle circonscrit au profil.

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En plus des paramètres de découpe laser classiques que l’on retrouve également sur les lasers à tôle les plus connus. Parlons de l’épaisseur et de la qualité du matériau. La puissance du résonateur est déterminante pour l’épaisseur, tandis que pour la qualité du matériau les réflecteurs (cuivre, laiton) ne peuvent être coupés que par des résonateurs à technologie fibre et non Co2.

Conception

Comme pour d’autres technologies, être capable de concevoir les pièces en connaissant le processus de production utilisé peut augmenter les mérites et surtout minimiser les limites.

Dans le cas de la découpe laser de tubes, les aspects suivants doivent être pris en compte.

  • Tolérances linéaires
  • Tolérances de forme
  • Tolérances radiales et coaxialité
  • La coupe perpendiculaire ou inclinée,
  • Tuyaux coudés (voir paragraphe dédié)
  • Nettoyage à l’intérieur des tuyaux
  • Marquage intégré

En outre, certaines caractéristiques du modèle de machine spécifique sont parfois également déterminantes.

  • La différence fixe
  • Le système de recherche de joints soudés
  • L’unité de taraudage

Par tolérances linéaires, on entend l’écart longitudinal en usinage : il dépend essentiellement de la précision de la machine. La plupart des systèmes garantissent aujourd’hui des tolérances et une répétabilité de l’ordre du centième.

La tolérance de forme fait référence à la précision avec laquelle la figure est réalisée (le trou, la fente ou l’encoche). Elle dépend à la fois de la machine (précision de positionnement de l’axe), du matériau (l’écart dimensionnel par rapport à la section nominale) et du réglage (surtout une focale incorrecte entraîne une erreur). Normalement, l’erreur de forme est attendue de l’ordre d’un dixième de millimètre.

La tolérance radiale est très importante lorsqu’il s’agit de réaliser des trous traversants dans lesquels le respect de la coaxialité est primordial. La découpe laser n’effectue pas les deux trous avec un seul positionnement mais fait pivoter le profilé de 180° après le premier trou. Il est donc clair que la précision est indispensable pour obtenir une tolérance coaxiale de l’ordre du dixième de millimètre. Malheureusement, cependant, la rotation peut souvent être excentrique donnée surtout par des profils qui ne sont pas exactement linéaires et en tout cas avec leur tolérance dimensionnelle. Ainsi les machines les plus avancées interviennent avec des systèmes de mesure (par contact ou laser) pour se réaligner et procéder à un perçage parfait.

Coupe avec tête inclinable

Les lasers dits 3D, à ne pas confondre avec les cellules de découpe laser (voir le paragraphe sur les tubes courbes), sont des machines qui permettent l’inclinaison de la tête de découpe. Cette particularité permet au concepteur de choisir s’il doit toujours avoir des coupes perpendiculaires à l’épaisseur ou non. La différence est plus marquée pour les épaisseurs supérieures à 3 mm, modifiant parfois radicalement le couplage dans les phases ultérieures. Faisons quelques exemples pratiques:

  • Avec la tête basculante, il est possible d’obtenir un trou égal à celui fait par une perceuse. Avec la tête toujours perpendiculaire, le diamètre sur l’épaisseur interne sera inférieur à celui sur le diamètre externe. La différence est plus prononcée sur les tubes qui ont une surface ronde

  • Il y a la possibilité de faire les premières coupes inclinées afin de trouver le biseau pour la prochaine soudure.
  • La coupe graduée peut être effectuée comme s’il s’agissait d’une scie à ruban ou avec la coupe toujours perpendiculaire à la surface. La différence est surtout marquée pour les profilés carrés et rectangles plutôt que pour les tubes.
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Autres particularités

Le nettoyage à l’intérieur des tuyaux est essentiel car les résidus de coupe s’accumulent pendant le traitement. Il existe différents systèmes de protection : de l’insertion d’un noyau interne aux systèmes d’aspiration puissants qui ne permettent pas le stockage sur la face interne. Selon l’application de la pièce, cela peut être un aspect décisif.

La machine permet également le marquage par gravure sur la pièce. Surtout pour ceux qui travaillent dans des systèmes de production certifiés, l’identification et la traçabilité sont des points clés.

Il existe des spécificités du modèle de machine unique qui peuvent parfois être déterminantes. Par exemple, les machines les plus récentes équipées de plus de deux broches permettent de réduire les déchets fixes à quasiment zéro pour des pièces plus longues au mètre. Par conséquent, les déchets sont réduits avec des économies importantes, notamment dans le cas des alliages d’acier inoxydable ou d’aluminium.

Les exigences de conception nécessitent parfois un placement spécifique du cordon de soudure. Dans ce cas, de nombreuses machines disposent d’une caméra infrarouge qui détecte le cordon et oriente le tube automatiquement.

La dernière caractéristique importante présente dans certains modèles est une unité de taraudage qui permet d’intégrer le filetage dans le cycle d’usinage. De cette manière, un produit fini est obtenu sans autre reprise, ce qui réduit les coûts de traitement.

Tubes cintrés et découpe laser

Cet article se concentre sur le traitement au laser de tubes ou de profilés de barres. Faire des trous ou des encoches sur des pièces qui devront ensuite être cintrées n’est parfois pas possible.

Les problèmes sont différents mais principalement au nombre de deux :

  • la capacité à maintenir les tolérances prescrites après pliage, typiquement les entraxes entre les trous et/ou la phase des encoches.
  • la présence de trous à proximité ou dans la zone à plier conduit à des déformations inévitables des mêmes trous.

Ainsi, pour les cas précités, le cycle technologique est sensiblement inversé. Pliez d’abord la pièce puis façonnez-la selon vos besoins. Malheureusement, c’est une opération qui augmente les coûts de production.

Cependant, la découpe laser de tubes n’est plus la machine idéale mais une cellule de découpe laser robotisée est nécessaire. Elle peut être considérée comme la grande sœur puisque les machines de découpe laser de tubes héritent de la technologie 3D et tête inclinable des cellules.

Les alvéoles ou îlots sont nés pour répondre au besoin de perçage et de détourage de pièces forgées à froid. Les premières applications concernaient des pièces automobiles telles que des portes, des capots et d’autres parties de la carrosserie.

Une cellule nécessite la création d’un ou plusieurs équipements spécifiques pour bloquer la pièce lors du traitement. De plus, le temps de cycle est moins rapide qu’en coupe barre, c’est-à-dire avant pliage. Pour ces raisons, les coûts de ce processus sont plus élevés mais parfois nécessaires.

Des alternatives au traitement avec un îlot laser peuvent être des centres d’usinage ou des îlots robotisés (robots anthropomorphes) équipés d’unités de découpe plasma. Cependant, même dans ces cas, un équipement de fixation est toujours nécessaire et les temps de cycle ne sont pas comparables à ceux du laser à tube.

Alternatives

En plus de la cellule laser décrite ci-dessus, il existe d’autres alternatives pour le traitement des tubes.

  • Forgeage à froid
  • Découpe avec une scie à ruban ou un disque et avec un perçage ultérieur avec une perceuse ou une fraise,
  • Lignes de coupe intégrées avec poinçonnage et fraisage
Champs d’application

L’utilisation de la découpe laser de tubes trouve un espace d’application dans divers secteurs. Ci-dessous, avec une courte galerie de photos divisée par secteurs, nous présentons quelques domaines d’application possibles

  • Architecture et construction avec la construction d’auvents, de façades et d’auvents.
  • Travail des métaux avec la construction de charpentes et de pylônes
  • Pétrole et gaz avec échangeurs de chaleur et réservoirs
  • Meubles avec, par exemple, des cadres pour chaises et tables
Agrital : notre savoir-faire

Agrital utilise cette technologie depuis 2003. Elle a été parmi les premières entreprises en Italie à avoir misé sur ce type de technologie et elle peut aujourd’hui offrir à ses clients un solide savoir-faire sur ce type de transformation.

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