Assistance au gaz avec protection optique
Assistance au gaz avec protection optique

Assistance au gaz avec protection optique

Le flux de gaz (air, azote, hydrogène, oxygène, etc.) joue un rôle extrêmement important dans le traitement des matériaux laser. Ils peuvent être utilisés pour éviter la contamination de la surface en éliminant les poussières et les débris, ou pour gérer les interactions chimiques complexes qui se produisent pendant le traitement du matériel laser. ULS utilise Gas Assist avec la technologie de protection optique pour:

Fonctionnement de l'aide au gaz ULS et de la protection optique

ULS Gas Assist et Optics Protection utilisent une gamme de composants pour traiter les sous-produits de traitement des matériaux laser, améliorer la qualité et le débit du traitement et réduire la maintenance. Voici quatre classifications des composants utilisés à cette fin.


Aide manuelle au gaz et assistance assistée par ordinateur


Gas Assist injecte un flux de gaz sur le matériau en cours de traitement au point où le laser se concentre sur le matériau. Cela peut être utilisé pour empêcher le substrat de débris, prévenir ou favoriser certaines réactions chimiques et enlever le matériel en vrac. Les gaz peuvent être alimentés soit par un compresseur d'air, soit par des réservoirs de gaz externes.


Protection optique


La protection optique fournit un flux constant d'air comprimé et propre à plusieurs diffuseurs dans le système laser. L'air s'écoule hors de ces diffuseurs créant une barrière de pression d'air positive autour d'éléments optiques critiques, comme les miroirs et les lentilles. Cela empêche la poussière et les débris générés pendant le traitement de contaminer les surfaces optiques, ce qui améliore la durée de vie de l'optique, le débit de traitement et la qualité.


L'assistance au gaz contrôlée par ordinateur a la même fonction que Gas Assist, mais contrôle également le débit des gaz qui transitent par une servo-vanne. Cela permet au taux d'injection de gaz de changer entre les fichiers de conception ou entre les processus individuels dans le même fichier de conception. En outre, l'utilisateur peut sélectionner un mélange de gaz et leurs rapports sur certains systèmes ULS.


Compresseurs d'air ULS


L'air comprimé peut être fourni à partir de diverses sources: air de magasin, réservoirs d'air ou compresseurs d'air. Il existe de nombreux facteurs à prendre en compte lors du choix d'une source d'air pour le traitement des matériaux laser, à savoir la propreté de l'air et l'huile et la teneur en humidité. ULS propose une solution d'air comprimé qui offre de l'air climatisé optimum aux composants Optics Protection et Gas Assist. De plus, le compresseur contrôle l'équipement de découpe au laser, de gravure et de marquage en fournissant de l'air uniquement lorsqu'il est exigé, ce qui réduit l'usure inutile, les coûts électriques et le bruit.


Pièces jointes à gaz


Les gaz peuvent être livrés par l'intermédiaire d'une des deux pièces jointes différentes de Gas Assist: l'assistance au gaz coaxial ou l'assistance au gaz latéral. L'assistance au gaz coaxial permet de circuler perpendiculairement à la surface du matériau. Il existe une assistance de gaz coaxial différente pour chaque objectif de focalisation, qui maintient la distance optimale du matériau tout en évitant l'obstruction du trajectoire du faisceau. L'aide au gaz latéral dirige l'air à travers le matériau et est réglable par l'utilisateur à la fois en position et en orientation, pour répondre parfaitement aux besoins d'un matériau donné. Chaque type de flux est avantageux pour une variété d'applications de traitement de matériaux.

Rendement de gaz assisté

Un rendu du chariot sans adjonction d'aide au gaz (à gauche), l'assistance au gaz coaxial (centre) et l'assistance au gaz latéral (à droite)

Schéma de transport d'essence

Un schéma du chariot sans adjonction d'aide au gaz (à gauche), l'aide au gaz coaxial (centre) et l'assistance au gaz latéral (à droite)

Traitement amélioré des matériaux laser

Le traitement des matériaux laser produit des sous-produits tels que la poussière, les débris, les effluents, la fumée et les vapeurs, pour n'en nommer que quelques-uns. La nature de ces sous-produits dépend fortement du matériel. Par exemple, le traitement au laser du bois et des produits en papier entraîne une combustion; Générant du CO 2 et de la vapeur d'eau avec de la fumée et des cendres. Le marquage sur l'aluminium anodisé crée pratiquement aucun sous-produit - le laser décompose les matrices organiques dans le revêtement anodisé. Le marquage sur les composés de fer et de fer produit des oxydes métalliques qui peuvent être utiles pour les applications de marquage à contraste élevé mais n'est pas souhaitable lors de la coupe.


L'assistance au gaz et le gaz assisté par ordinateur permettent d'injecter des gaz tels que l'azote, l'hélium, l'argon ou l'air au point de traitement pour aider à gérer ces sous-produits. La qualité du matériau traité résultant peut être considérablement améliorée grâce à trois mécanismes différents; L'élimination des sous-produits mécaniques, la conduction de la chaleur thermique et l'amélioration ou l'inhibition des réactions chimiques.


Enlèvement mécanique des dérivés


Indépendamment du type de gaz utilisé, le flux énergétique injecté dans le point de traitement permet d'éliminer l'accumulation de sous-produit sur et autour du matériau. Dans les matériaux qui fondent lorsqu'ils sont exposés à l'énergie laser, cela peut aider en éjectant la masse fondue, ce qui entraîne une coupe laser plus propre et plus cohérente et un marquage au laser. Les matériaux qui produisent des gaz peuvent inhiber la livraison de l'énergie laser ou modifier la chimie localisée. En soufflant ces gaz, le traitement peut être amélioré. Certains matériaux se solidifient rapidement et peuvent interférer avec le traitement des matériaux laser en bloquant le chemin du faisceau laser sur sa surface. Dans ces cas, il est impératif de retirer le matériau pour éviter qu'il n'interfère avec le processus.


Les accessoires Coaxial Gas Assist et Lateral Gas Assist permettent à l'utilisateur de contrôler la manière dont le matériau est éjecté de la surface. L'assistance au gaz coaxial force l'air contre le matériau et aide à éliminer les produits de traitement des matériaux laser des procédés de découpe, de gravure et de marquage. L'aide au gaz latéral est une fixation réglable qui peut diriger l'air le long de la surface du matériau à différents angles d'incident. Particulièrement utile dans les applications de marquage de trame où chaque ligne doit être exempte de contaminants pour un traitement idéal, les attaches Coaxial Gas Assist et Gas Aid sont faciles à retirer et à réinstaller sans outils, augmentant ainsi la flexibilité du traitement.

Aide au gaz coaxial et latéral

Le Coaxial Gas Assist (à gauche) dirige les sous-produits du traitement des matériaux laser à travers la coupe et améliore les performances de coupe en refroidissant le matériau et en augmentant l'oxygène disponible dans le cas d'assistance aérienne. L'assistance au gaz latéral (à droite) dirige les sous-produits du traitement du matériau laser loin du matériau vers l'échappement.

Conduction de chaleur thermique


En plus de l'élimination mécanique des sous-produits du matériau, l'aide au gaz contribue à dissiper la chaleur générée par le traitement du matériau au laser. Ceci est utile pour les matériaux qui sont sensibles aux températures élevées ou aux matériaux susceptibles de développer une zone affectée par la chaleur.


Contrôle environnemental chimique


Les gaz injectés dans le point de traitement déplacent l'air ambiant, qui contient un mélange d'azote, d'oxygène et des traces d'autres gaz. Ces gaz peuvent interagir chimiquement avec le matériau lors du traitement au laser. La chimie de ces réactions dépend fortement de la matière et peut être extrêmement complexe. Une composition de gaz incorrecte peut provoquer une série de défauts de traitement tels que la carbonisation excessive, l'oxydation et la décoloration. En outre, il peut réduire l'efficacité du traitement et même affecter la sécurité opérationnelle de l'équipement.


Heureusement, le traitement idéal des matériaux laser peut encore être réalisé en remplaçant l'Air (N2 et O2) par un mélange de gaz différent, en utilisant l'assistance au gaz coaxial ou l'aide au gaz latéral. Les deux pièces jointes permettent un contrôle précis de l'environnement chimique local.


Les matériaux organiques à faible poids moléculaire tels que le polyéthylène, le polypropylène, ainsi que des matériaux naturels comme le papier et le bois ont tendance à produire une flamme à l'interface laser / matériau. Cette flamme est causée par la chaleur intense du processus laser interagissant avec le matériau et l'oxygène dans l'air. Les résultats de ces flammes ont une incidence négative sur les parties résultantes et peuvent potentiellement compromettre la sécurité opérationnelle. Gas Assist peut être utilisé pour déplacer l'air ambiant avec un gaz inerte tel que l'azote, l'argon ou l'hélium, réduisant considérablement la concentration d'oxygène, ce qui étouffe la réaction de combustion et élimine toute flamme potentielle.

Réduction des coûts opérationnels

L'amélioration du débit grâce à l'utilisation de gaz de traitement peut être dramatique et dans certains cas, les matériaux ne peuvent tout simplement pas être traités sans celui-ci. Il n'est pas atypique d'obtenir double ou même tripler le débit de traitement lors de l'utilisation de gaz de traitement. Cela réduit le temps de cycle et toutes les ressources associées à la production partielle.


Les gaz de traitement, en particulier les variétés exotiques, peuvent être très coûteux. La technologie d'assistance aux gaz contrôlée par ordinateur par ULS minimise les déchets en dirigeant les gaz localement, jusqu'au point de traitement. Les vannes spécialisées contrôlent automatiquement le taux de livraison de gaz pour réduire davantage les déchets. Ces mêmes soupapes éteignent le flux de gaz lorsqu'il n'est pas nécessaire, par exemple lorsque le système laser est inactif ou qu'un processus particulier n'exige pas son utilisation. Toutes ces fonctionnalités réduisent les coûts d'exploitation de l'utilisation de Gas Assist.

Augmentation de la sécurité du système

Certains matériaux peuvent causer des problèmes de sécurité lorsqu'ils sont utilisés sans aide de gaz. Les gaz peuvent éliminer les débris inflammables du point de traitement, éteindre les flammes qu'elles peuvent émerger du matériau et inhiber la combustion autonome. Tous ces mécanismes diminuent le risque que le matériel s'attrape pendant le traitement, ce qui améliore la sécurité des systèmes, des installations et des utilisateurs.

Découpage en acrylique avec assistance au gaz

La découpe d'acrylique sans aide de gaz provoque l'allumage des sous-produits d'acrylate, ce qui entraîne une mauvaise qualité de traitement ainsi qu'un risque de sécurité extrême (à gauche). La coupe d'acrylique avec l'aide au gaz crée des bords ignifugés tout en éliminant la combustion incontrôlée des sous-produits d'acrylate augmentant la sécurité des processus (à droite).

Réduit la maintenance

La protection optique minimise la contamination d'éléments optiques importants. Les processus de nettoyage mécanique et chimique usent le revêtement ou peuvent rayer les surfaces sur des optiques spécialisées, augmentant potentiellement l'absorption de l'énergie laser, ce qui provoque d'autres dommages. Cet effet de boule de neige est facilement réduit par la protection optique: prolonger la durée de vie des éléments optiques coûteux. De plus, les optiques contaminées réduiront la quantité d'énergie fournie au matériel et peuvent potentiellement réduire le débit du système laser dans certaines applications. La protection optique évite ce problème et permet au système laser de fonctionner à une puissance optimale, même dans les environnements les plus contaminés.

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