Comment découper plus rapidement avec une découpeuse de tubes au laser

Y a-t-il d'autres facteurs à prendre en compte?

Une machine aussi complexe qu'une découpeuse de tubes au laser peut être considérée sous différents angles. Dans cet article, nous avons choisi la 'vitesse' comme approche principale. En d'autres termes, quels sont les facteurs qui contribuent à une coupe plus rapide des tubes, tuyaux et profilés? Une combinaison de cycles spéciaux et d'autres options pourrait permettre un gain allant jusqu'à 50%. Et bien sûr, nous voulons savoir précisément de quoi il retourne. Outre le facteur vitesse, nous abordons également - de manière moins approfondie - plusieurs autres aspects qui peuvent être intéressants lors du choix d'une machine.

Pourquoi les découpeuses de tubes au laser sont-elles intéressantes?

Avant d'entrer dans les détails techniques concernant les temps de traitement, prenons un moment pour rappeler ce qui rend ce type de machine aussi attrayant, notamment pour des secteurs tels que l'industrie du meuble, l'automobile et la construction mécanique.

Tout d'abord, une découpeuse de tubes au laser évite de nombreuses manipulations et étapes logistiques supplémentaires. Cela réduit considérablement le risque d'erreurs. Elle sert à remplacer une ligne de sciage et de perçage. Ces méthodes d'usinage traditionnelles nécessitent généralement beaucoup de manipulation des tubes.

Un deuxième avantage de la découpeuse de tubes au laser est qu'elle est la seule à pouvoir réaliser certains raccords de tubes innovants. Or ces conceptions intelligentes sont de plus en plus courantes. Les pièces qui étaient auparavant composées de plusieurs éléments sont désormais fabriquées comme un tout ou alors les tubes individuels doivent juste être emboîtés. Cela présente de sérieux avantages pour tous les processus ultérieurs: moins d'assemblage et de soudage, ce qui entraîne une réduction du post-traitement.

Regardez le temps de traitement total

Avez-vous remarqué que dans l'introduction, on parle du facteur vitesse mais on ne mentionne jamais la 'vitesse de coupe'? Il s'agit d'un choix de mots délibéré. Dans le cas de la découpe de tubes au laser, la vitesse de coupe est beaucoup moins importante dans le temps de traitement total que pour la découpe à plat. Par temps de traitement, on entend l'ensemble de la programmation, le chargement, la mesure, la découpe et le déchargement.

Dans le cas de la découpe de tubes au laser, la vitesse de coupe est beaucoup moins importante dans le temps de traitement total que pour la découpe à plat

La vitesse de coupe représente une proportion plus faible

Tout d'abord, la découpe proprement dite représente une part plus faible du temps de traitement total. Non seulement les coupes sont plus petites mais en plus, il y a davantage d'étapes intermédiaires chronophages en amont. Bien sûr, les tubes sont alimentés par un chargeur à la chaîne ou un chargeur de paquets (une combinaison des deux est également possible). Le système de serrage automatique transporte les tubes vers la zone de coupe, où le mandrin est serré contre le tuyau ou le tube. Le mandrin va alors centrer le tube et vérifier en même temps les dimensions réglées, de sorte que la commande peut compenser les éventuels écarts, pour autant qu'ils ne soient pas trop importants. Compte tenu des tolérances assez larges des matériaux tubulaires, le centrage est une considération importante lors de la découpe laser de tubes. Par rapport à la découpe à plat, la mesure est donc relativement longue, qu'elle soit effectuée de manière optique, capacitive via la tête de découpe ou via des capteurs de mesure dans les mandrins. Pour les profilés spéciaux tels que les types HOP, Foster ou en aluminium extrudé, il existe encore des possibilités de mesure séparées. Il convient également de souligner que, selon les pinces utilisées et la présence ou l'absence de supports, les temps de changement varient considérablement et peuvent même être totalement éliminés.

Les tubes bougent tout autant

Avec une découpeuse de tubes au laser, non seulement la tête de coupe se déplace mais en plus, le tube (qui peut peser jusqu'à 300 kg/m dans des cas extrêmes) est manipulé en permanence. Il s'agit d'une différence importante par rapport à la découpe à plat. Pendant le processus de coupe, le dispositif de serrage et le support tournent ensemble et déplacent le tube d'avant en arrière le long de l'axe x, tandis que la tête de coupe elle-même peut se déplacer en y et en z, et éventuellement s'incliner de 45°, dans le cas d'une coupe 2,5 D. D'où l'importance de la dynamique globale de la machine. Pour vous donner une idée des différences sur le marché: les modèles de base commencent à 0,3 G, alors que d'autres machines peuvent facilement supporter 1 G et plus. Cela concerne, entre autres, la conception des moteurs et la construction du châssis de la machine, qui doit être capable de supporter cette lourde charge. De plus, il existe deux types de mandrins: électrique et pneumatique. Et cela fait aussi une différence. Certaines sources indiquent que le mandrin pneumatique est trois fois plus rapide que l'électrique. 

Aspects qui influencent la vitesse de coupe

Bien que moins déterminante qu'avec la découpe à plat, on ne peut pas ignorer la vitesse de coupe. Elle est influencée par divers aspects.

La vitesse de coupe est influencée par divers aspects

Facteurs de processus

Commençons par quelques facteurs qui sont inhérents au processus lui-même et qui sont donc plus ou moins indépendants des choix techniques du fabricant. Il va sans dire qu'une épaisseur de paroi plus importante entraîne une vitesse de coupe plus faible. Ce qui ne sera pas non plus surprenant, c'est que le choix du matériau joue un rôle. Mais savez-vous qu'il faut aussi tenir compte de l'emplacement du contour à découper? Dans l'angle (rayon) d'un profilé, l'épaisseur de la paroi sera généralement un peu plus importante. D'ailleurs, cela n'affecte pas seulement la vitesse de coupe; si vous voulez couper sans bavures, les paramètres devront également être légèrement ajustés. Certes, l'influence de ces facteurs et de quelques autres facteurs de processus est plutôt faible.

Méthodes de coupe alternatives

Contrairement aux facteurs de processus mentionnés ci-dessus, les cycles de coupe spéciaux peuvent réduire considérablement le temps de coupe. Jusqu'à 50% par rapport aux méthodes de découpe traditionnelles, si l'on en croit les fabricants. En quoi consistent-ils? Deux exemples. Après avoir coupé une surface, la tête de coupe se rétracte normalement jusqu'à sa position de départ, après quoi le tube se déplace ou tourne de manière à pouvoir effectuer une autre coupe. Dans le cas des tubes carrés en particulier, cela entraîne des mouvements répétés de haut en bas de la tête de coupe. Vous pouvez également choisir de le faire se déplacer en arc de cercle. De cette façon, vous minimisez son chemin entre la découpe de deux motifs. Un deuxième exemple est ce que l'on appelle le 'fly-cutting'. Il s'agit d'une autre méthode permettant d'accroître l'efficacité du processus de coupe. Cette fois, en détectant les lignes droites et circulaires au sein d'un motif. Là encore, on part de carrés successifs. Au lieu d'enfoncer ou de percer à chaque fois, puis de découper tout le périmètre d'un carré - la méthode classique - on découpe en l'air, coupant d'abord toutes les lignes horizontales puis toutes les lignes verticales.

choix du gaz

Le troisième élément à prendre en compte est le gaz de coupe. Allez-vous travailler avec de l'oxygène, de l'azote ou de l'air comprimé? Ce n'est pas sans importance, car l'azote coupe jusqu'à 3,5 fois plus vite. Il génère également moins de chaleur, de sorte qu'il permet de réaliser les détails fins plus facilement qu'avec de l'oxygène. En revanche, il doit être utilisé sous haute pression, ce qui entraîne une plus grande consommation. Malgré les avantages de l'azote, vous aurez toujours tendance à associer l'acier à l'oxygène. En effet, par rapport à l'oxygène, l'azote est beaucoup plus limité en épaisseur. Mais une puissance plus élevée de la source laser peut partiellement compenser cela. N'oubliez pas cet aspect lorsque vous vous ferez votre choix entre une source de 3 ou 4 kW. Dans ce contexte, il convient de mentionner le développement récent d'une source laser qui intègre les deux puissances, ce qui la rend parfaitement adaptée à la découpe de l'acier épais.

Autres éléments à prendre en compte

Le temps de traitement total est important, mais il ne doit pas non plus vous aveugler. Il existe d'autres facteurs qui peuvent rendre une machine moins ou mieux adaptée à votre application. Nous en aborderons quelques-uns pour conclure l'article.

Opérations supplémentaires

Est-il utile d'intégrer des opérations supplémentaire? Tous les fabricants ne voient pas les choses de la même façon. Ceux qui proposent la combinaison avec le taraudage, le perçage par friction, le pressage d'écrous et le perçage de trous font référence à la raison d'être d'une découpeuse de tubes au laser: l'élimination des étapes de manipulation et le temps de manutention en raison du fait qu'une seule machine est impliquée dans l'opération de coupe. Le fait de pouvoir aussi tarauder, par exemple, par la même occasion sur cette machine cadre parfaitement avec cette vision. D'autre part - et c'est l'argument de ceux qui ne proposent pas cette option - il s'agit d'une opération relativement lente par rapport à la coupe, ce qui signifie que la tête de coupe doit attendre. Et le temps de coupe effectif est déjà très limité. Il s'agit donc d'une question de vision, plutôt que de défis techniques, car ceux-ci sont somme toute assez limités.

Profilés ouverts

Un autre aspect qui est parfois négligé : toutes les découpeuses de tubes au laser ne peuvent pas découper des profilés ouverts. Il s'agit principalement d'un problème de logiciel. Certains logiciels ne reconnaissent pas un tube dans un profilé en U, par exemple, parce qu'à aucun moment du dessin la circonférence du tube n'est complète. Le fait de doter le dessin d'un pont supplémentaire pourrait résoudre ce problème. Sachez également que le risque de collision augmente avec les profilés ouverts. Pour certains logiciels de programmation, cela devient trop complexe à traiter. Et il y a un troisième problème, qui n'a rien à voir avec les défis logiciels. Les profilés ouverts ne sont pas compatibles avec tous les types de mandrins. Un calibre de remplissage pourrait offrir une solution à cet égard.

Pièce résiduelle

Enfin, nous notons que la longueur de la pièce résiduelle n'est pas la même pour toutes les machines. Une chute est créée car vous avez besoin d'une certaine longueur pour serrer le tube. La quantité de matériau perdue de cette manière dépend du fabricant, mais il existe des machines pour lesquelles cette perte peut atteindre environ 200 mm par longueur serrée. La perte peut être considérablement réduite grâce à des cycles de réduction spécialement conçus à cet effet. Comment cela fonctionne-t-il? Dans des circonstances normales, le support ou la lunette se trouve devant la tête de coupe. En mode réduction, ce n'est pas le cas. En d'autres termes, les découpes sont faites derrière la lunette. Une autre solution consiste à utiliser plusieurs lunettes. Là, le secret réside dans la prise en charge du tube. Par conséquent, la longueur de la pièce résiduelle est nulle.

Merci à BLM Group, Bystronic, Haco, LVD et V.A.C. Machines