Découpe laser fibre : les réponses directes

Une bavure sur de l'inox coupé à l'azote signifie presque toujours que le bain de fusion n'est pas évacué assez vite : vitesse de coupe trop faible pour la puissance, pression ou pureté d'azote insuffisantes, buse usée ou décentrée, ou focale placée trop haut dans la tôle. Commencez par l'état de la buse et la pression de gaz — ils expliquent la majorité des cas de bavure en atelier.

Quand une machine qui traversait la tôle ne pénètre plus, le faisceau perd de l'énergie en chemin ou arrive au mauvais endroit. Par ordre de probabilité : verre de protection sale ou fissuré, buse usée, dérive de la focale, perte de pression de gaz, et seulement ensuite la source elle-même.

Les scories sur acier doux sont de l'oxyde fondu qui a figé avant que le gaz ne l'évacue. Les leviers habituels, dans cet ordre : pression d'oxygène (souvent trop élevée en forte épaisseur), vitesse de coupe, position focale, hauteur de buse. Au-delà de 10 mm, la plupart des problèmes de scories sont un problème de pression et de focale, pas de puissance.

Les stries sont l'empreinte d'un front de fusion instable. Des lignes grossières qui traînent veulent dire que le bain ne suit pas — le plus souvent la vitesse, la focale ou la dynamique du gaz. Des lignes fines et régulières sont normales et ne s'éliminent pas complètement ; ce que vous maîtrisez, c'est leur profondeur et la hauteur à laquelle elles commencent.

Les projections sont de la matière fondue éjectée vers la tête au lieu de descendre dans le trait de coupe — en général à cause d'un perçage trop agressif sur matière épaisse, d'une hauteur de buse trop basse ou d'une pression trop élevée pour la buse. Elles bouchent vite la buse, et une buse bouchée aggrave à son tour les projections.

La conicité signifie que le faisceau ne produit pas une coupe à parois droites sur toute l'épaisseur : en général la focale se situe à ou au-dessus de la surface sur matière épaisse, la vitesse est légèrement trop élevée, ou une lentille usée disperse le faisceau. Cela apparaît surtout sur plaque de plus de 8–10 mm, où le faisceau doit parcourir plus de profondeur.

La règle : en coupe azote, la focale descend sous la surface — grosso modo d'un tiers à deux tiers de l'épaisseur. En coupe oxygène de l'acier doux, elle se place au niveau de la surface ou légèrement au-dessus. Sous 2 mm, elle est proche de zéro dans les deux cas.

Le temps de perçage augmente avec l'épaisseur : sur une fibre 6 kW, la tôle mince perce bien en dessous de la seconde, 10 mm en environ une seconde, et 20 mm demandent une à trois secondes avec puissance en rampe. La forte épaisseur se perce à l'oxygène à basse pression, avec une focale plus haute qu'en coupe, puis la machine bascule sur le jeu de paramètres de coupe.

La vitesse chute fortement avec l'épaisseur et dépend du gaz : une fibre 6 kW coupe l'inox de 1 mm à l'azote à 30–40 m/min, 6 mm autour de 5 m/min et 10 mm à 2–3 m/min. L'acier doux à l'oxygène est plus lent en faible épaisseur mais continue de couper jusqu'à 20 mm, là où l'azote devient impraticable.

Le trait de coupe est la largeur de matière réellement enlevée par le faisceau — plus étroite qu'un trait de scie, mais jamais nulle. Sur une source fibre 3–6 kW, elle tourne généralement autour de 0,1–0,3 mm sur tôle fine et monte à 0,4–0,6 mm au-delà de 10 mm, principalement selon le diamètre de buse, la focale et le gaz de coupe.

Le diamètre de buse suit l'épaisseur et le gaz : petites buses simples de 1,0–1,5 mm pour la coupe oxygène de l'acier doux, buses doubles plus grandes de 1,4–3,0 mm pour la coupe azote, où un jet large et à haute pression doit chasser le bain. Une buse trop grande gaspille du gaz et ramollit le jet ; trop petite, elle affame la saignée.

La consommation dépend du diamètre de buse et de la pression, pas de la puissance laser : une buse de 2,0 mm à 15 bar fait passer environ 30–45 m³/h dans la saignée, et une buse de 3,0 mm à 20 bar peut dépasser 90 m³/h. C'est pourquoi la coupe azote en forte épaisseur est souvent le premier poste du coût par pièce.

L'oxygène brûle en coupant : il est donc plus rapide et moins cher sur acier doux et atteint de plus fortes épaisseurs, mais laisse un chant oxydé. L'azote ne fait que chasser le bain et donne un chant propre, soudable et résistant à la corrosion sur inox et aluminium, au prix d'une pression plus élevée, d'une vitesse plus faible et d'un coût de gaz bien supérieur.

L'aluminium se coupe à l'azote haute pression, comme l'inox, mais sa forte réflectivité et sa conductivité thermique demandent plus de marge de puissance à épaisseur égale, et il pardonne bien moins une lentille sale ou une focale légèrement décalée — les deux causant une perte de coupe, pas seulement une baisse de qualité.

Oui, et c'est plus rapide et moins cher que l'azote, mais le chant s'oxyde : il devient sombre ou paille et perd sa résistance à la corrosion juste au niveau de la coupe. Cela convient à la plaque épaisse, aux pièces de structure et à tout ce qui sera meulé ou peint ensuite — pas aux pièces visibles ou critiques pour la soudure.

Le coût par pièce se répartit entre gaz d'assistance, électricité, consommables (buse, lentille, filtres) et temps machine, à peu près dans cet ordre de grandeur pour les travaux à l'azote. Sur acier doux fin à l'oxygène, gaz et consommables sont peu coûteux et le temps machine domine ; sur inox épais à l'azote, le gaz seul peut être le poste le plus lourd.

Cela dépend des heures de coupe hebdomadaires et du prix des bouteilles, pas de la puissance de la machine. Un atelier qui découpe l'inox sur plusieurs équipes avec de l'azote en bouteille amortit souvent un générateur de taille moyenne en un à deux ans ; un atelier qui n'utilise l'azote qu'occasionnellement atteint rarement le seuil de rentabilité.

Une routine efficace couvre quatre intervalles : contrôle quotidien de la lentille et de la buse, nettoyage hebdomadaire des rails et de l'optique, inspection mensuelle des lignes de gaz et des filtres, et entretien du refroidisseur et du parcours du faisceau suivi en heures de fonctionnement, pas au calendrier. Sauter les contrôles quotidiens est la cause de la plupart des défauts traités ailleurs sur ce site.

Un désalignement se manifeste par une qualité qui varie selon la direction ou la position sur la table, pas par un défaut unique évident : coupe propre sur un axe mais rugueuse sur l'autre, ou bonne près du centre et moins bonne vers les bords. Un test au papier à brûler à deux points du parcours du faisceau le trouve plus vite qu'à deviner à partir de la coupe seule.

La plupart des codes de défaut appartiennent à deux familles : les codes refroidisseur (température, débit, pression — généralement préfixés E) et les codes d'alarme des variateurs servo (codeur, surchauffe, communication — généralement des codes lettres sur l'afficheur du variateur). Les deux pointent vers un sous-système précis, pas la source laser elle-même, et la plupart ont une première vérification simple avant d'appeler le service.