Dans le domaine de la découpe laser, en particulier pour le traitement des métaux hautement réfléchissants tels que le cuivre, le laiton et leurs alliages, le choix de la buse de découpe est d'une importance capitale. Parmi elles, les buses simples et doubles sont les deux principales formes structurelles, qui présentent des différences fondamentales en termes de conception, de principe de fonctionnement et de scénarios d'application.
1. Différences de conception structurelle
Buse simple
La structure est constituée d'un seul canal de gaz. À l'intérieur, elle est généralement composée d'un cône (anneau vortex) et du corps de la buse, formant un trajet d'écoulement de gaz circulaire.
Le gaz auxiliaire haute pression (généralement de l'azote ou de l'air comprimé sans oxygène) est éjecté de ce canal d'écoulement annulaire, formant un flux de gaz convergent et collimaté.
Buse double
La structure est constituée de deux canaux de gaz indépendants et coaxiaux. La couche interne est le canal de gaz de coupe principal, dont la structure est similaire à celle d'une buse simple. La couche externe est un canal de gaz annulaire supplémentaire et indépendant.
La structure à double injection permet à deux gaz (ou au même gaz mais à des pressions différentes) de fonctionner simultanément à travers les canaux interne et externe.
II. Mécanisme de fonctionnement et fonctions principales
Mécanisme de fonctionnement d'une buse simple
Sa fonction principale est de générer un jet de gaz stable et à grande vitesse. Ce flux de gaz a trois effets principaux :
Formation d'une protection : Souffler le métal en fusion au bord de la coupe pour achever la coupe.
Protection de la lentille : Empêcher les éclaboussures de métal générées pendant le processus de coupe de contaminer et d'endommager la lentille de focalisation située en dessous.
Refroidissement auxiliaire : Refroidir les composants internes de la tête de coupe.
Lors de la coupe de matériaux à forte réflexion, la conception du flux d'air à buse unique, en particulier lorsqu'elle est combinée au trajet de gaz vortex, peut efficacement disperser et atténuer l'énergie laser réfléchie à l'intérieur de la buse, réduisant ainsi le risque d'endommagement de la buse elle-même par la lumière réfléchie.
Le mécanisme de fonctionnement de la buse double
Son mécanisme de fonctionnement est basé sur le principe de la protection par rideau d'air. Les flux d'air interne et externe fonctionnent ensemble :
Flux d'air interne : Conforme à la fonction de la buse simple, il est responsable de la tâche de coupe principale, à savoir percer le matériau et souffler les scories.
Flux d'air externe : Forme un "rideau d'air" qui entoure le flux d'air principal interne. La fonction principale de ce rideau d'air est :
Amélioration de l'anti-réflexion : Le flux d'air externe peut refroidir et nettoyer plus efficacement la face d'extrémité de la buse, et bloquer et disperser davantage l'énergie laser réfléchie par la surface de la pièce, offrant ainsi un niveau de protection plus élevé pour la buse et la tête de coupe.
Amélioration de la stabilité de la coupe : Le flux d'air externe aide à stabiliser le flux d'air principal interne, réduisant les turbulences à l'intérieur du bord de coupe, ce qui permet potentiellement d'obtenir une surface de coupe plus lisse.
III. Comparaison des paramètres de performance et des scénarios d'application
La différence fondamentale entre les buses de coupe de cuivre à buse simple et à buse double réside dans la conception et le contrôle du champ d'écoulement du gaz. La buse simple réalise la coupe et la protection de base grâce à un seul flux de gaz optimisé, offrant des caractéristiques économiques et pratiques. La buse double, grâce à la synergie d'un flux de gaz double couche interne et externe, construit un système de protection par rideau de gaz plus puissant, offrant une fenêtre de processus et une sécurité des équipements plus élevées lors du traitement des risques de réflexion extrêmes. Le choix de la buse à utiliser dépend du matériau de traitement spécifique (pureté, épaisseur), des exigences du processus (qualité de la section, vitesse) et des considérations générales de coût.