Traitement des matériaux laser
Traitement des matériaux laser

Traitement des matériaux laser

Le traitement laser des matériaux utilise de l'énergie laser pour modifier la forme ou l'apparence d'un matériau. Cette méthode de modification de matériaux offre un certain nombre d'avantages tels que la capacité de changer rapidement les conceptions, de produire des produits sans nécessiter de retape et d'améliorer la qualité des produits finis. Un autre avantage du traitement des matériaux laser est la compatibilité avec une multitude de matériaux. Les matériaux compatibles vont des non-métaux tels que la céramique, les composites, les plastiques / polymères et les adhésifs aux métaux, y compris l'aluminium, le fer, l'acier inoxydable et le titane.

Énergie laser - Interaction matérielle

Les effets produits par l'énergie laser qui interagissent avec un matériau dépendent fortement de la longueur d'onde et du niveau de puissance du laser et des caractéristiques d'absorption et de la composition chimique du matériau.

Longueurs d' onde commune pour le traitement de matériau au laser sont de 10,6 et 9,3 micron produite par CO 2 lasers et 1,06 micron produite par des lasers à fibre. Une gamme de niveaux de puissance est disponible pour chaque type laser pour optimiser l'interaction laser-matériel laser. Cependant, les caractéristiques d'absorption et la composition chimique du matériau et les résultats souhaités influencent grandement la sélection du type laser et du niveau de puissance.

Les effets de l'interaction laser-matériau laser sont l'ablation matérielle et / ou la modification du matériau.

Interaction matériel laser

Ablation des matériaux

Ce processus physique supprime le matériel. Le matériau est retiré complètement du haut vers la surface inférieure ou partiellement du haut du matériau jusqu'à une profondeur spécifiée. L'ablation du matériau est utilisée pour la découpe au laser, la gravure et le forage.

Matériel laser

Modification du matériau de surface

Ce processus physique modifie les propriétés et / ou l'apparence d'un matériau. La modification du matériau est utilisée pour marquer sur la surface d'un matériau en modifiant l'apparence ou les propriétés du matériau.

Les termes coupe, gravure et marquage sont communément appelés processus laser. Selon la compatibilité matérielle, un seul processus laser ou plusieurs processus en combinaison peuvent être appliqués à un matériau.

Traitement des matériaux laser 

  • Découpe au laser

    Découpe au laser

    La découpe au laser est l'enlèvement complet et la séparation du matériau de la surface supérieure à la surface inférieure le long d'un chemin désigné. La découpe au laser peut être effectuée sur un matériau à une seule couche ou un matériau multicouches.


    Lors de la coupe de matériaux multicouches, le faisceau laser peut être contrôlé avec précision pour couper la couche supérieure sans couper les autres couches du matériau. (Voir la figure 1 ci-dessous.)
    Diagramme au laser à découpage laser
    Découpe laser 1

    L'épaisseur et la densité du matériau sont des facteurs importants à prendre en compte lors de la découpe au laser. La coupe à travers un matériau mince nécessite moins d'énergie laser que de couper le même matériau sous une forme plus épaisse. Le matériau à densité inférieure nécessite généralement moins d'énergie laser. Cependant, l'augmentation du niveau de puissance laser améliore généralement la vitesse de coupe laser.


    En général, les  lasers à CO 2 avec une longueur d'onde de 10,6 microns sont principalement utilisés pour la coupe de matériaux non métalliques. Le CO 2  et les lasers à fibres sont utilisés pour la découpe de métaux. Cependant, en règle générale, la coupe de métaux nécessite des niveaux de puissance nettement plus élevés que les matériaux non métalliques.


    En savoir plus sur la raison pour laquelle la technologie laser est un outil idéal pour répondre à des spécifications de tolérance strictes lorsqu'il est utilisé comme coupe-laser et comment la technologie laser permet des caractéristiques de conception distinctives lorsqu'il est utilisé comme graveur laser ou marqueur laser .

  • Gravure au laser

    Gravure au laser

    La gravure au laser est la suppression du matériau de la surface supérieure jusqu'à une profondeur spécifiée. (Voir la figure 1 ci-dessous.)

    Diagramme laser Gravure au laser
    Gravure au laser 1

    Le type de matériau et le niveau de puissance laser déterminent la profondeur de gravure maximale et la vitesse de gravure. Typiquement, la gravure peu profonde est un processus plus rapide que la gravure profonde. De plus, les matériaux à densité inférieure gravitent plus rapidement que les matériaux à densité élevée. L'augmentation du niveau de puissance laser améliore généralement la vitesse de gravure au laser.


    Les  lasers de CO 2 avec une longueur d'onde de 10,6 microns sont principalement utilisés pour le retrait de matériaux pour la gravure de matériaux non métalliques.


    Les  lasers de CO 2 ne sont généralement pas utilisés pour la gravure des métaux, car la majeure partie de l'énergie laser est réfléchie. Cependant, les lasers à fibre avec une longueur d'onde de 1,06 microns peuvent être utilisés pour la gravure peu profonde en métal.


    En savoir plus sur la raison pour laquelle la technologie laser est un outil idéal pour répondre à des spécifications de tolérance strictes lorsqu'il est utilisé comme coupe-laser et comment la technologie laser permet des caractéristiques de conception distinctives lorsqu'il est utilisé comme graveur laser ou marqueur laser .

  • Marquage au laser

    Marquage au laser

    Le marquage laser comprend deux types distincts. Le marquage au laser supprime le matériau pour créer une profondeur (marquage au laser) ou modifie le matériau pour modifier la couleur, le contraste ou la réflectivité de la surface (marquage laser). En général, le marquage au laser est la production d'informations ou d'informations sur l'homme et / ou sur la machine sur un matériau tel qu'un code à barres, un code de date / lot, un numéro de série ou un numéro de pièce. D'autres éléments d'information, y compris les logos, les diagrammes, les illustrations et les photographies peuvent également être marqués sur un matériau. (Voir la figure 1 ci-dessous.)

    Marquage au laser
    Marquage laser 1

    La plupart des matériaux peuvent être marqués par laser, mais les résultats varieront en fonction de la longueur d'onde laser utilisée.

    Les deux 10.6 micron et 9,3 micron CO 2  lasers sont utilisés pour le marquage de matériaux non métalliques avec une profondeur, ainsi que pour le marquage de surface des métaux. Les lasers à fibre avec une longueur d'onde de 1,06 microns sont utilisés pour le marquage de surface de nombreux matériaux et le marquage en surface ou peu profond du métal. Le marquage en profondeur laser est parfois appelé gravure au laser. 

    En savoir plus sur la raison pour laquelle la technologie laser est un outil idéal pour répondre à des spécifications de tolérance strictes lorsqu'il est utilisé comme coupe-laser et comment la technologie laser permet des caractéristiques de conception distinctives lorsqu'il est utilisé comme graveur laser ou marqueur laser.

  • Liste des processus laser

    Liste des processus laser

    Les lasers jouent un rôle de plus en plus important dans le traitement des matériaux, du développement de nouveaux produits à la fabrication à haut volume. Pour tous les procédés laser, l'énergie d'un faisceau laser interagit avec un matériau pour le transformer d'une manière ou d'une autre. Chaque transformation (ou processus laser) est contrôlée en régulant précisément la longueur d'onde, la puissance, le cycle de service et le taux de répétition du faisceau laser. Ces processus laser comprennent les éléments suivants:

      • Recuit au laser
        L'énergie du faisceau laser chauffe le matériau directement dans son chemin, ce qui lui fait subir un changement de phase (par exemple, amorphe à polycristallin).

      • Découpe laser
        L'énergie du faisceau laser chauffe rapidement et vaporise le matériau directement sur son chemin. Pour créer une coupe laser, l'énergie du faisceau laser doit être suffisante pour pénétrer toute l'épaisseur du matériau.

      • Perçage
        au laser Semblable à la coupe laser. Cependant, le mouvement du faisceau laser est contrôlé pour créer un seul trou, ou un ensemble de trous, plutôt qu'un chemin de coupe continu.

      • Gravure au laser
        L'énergie du rayon laser est contrôlée pour vaporiser le matériau directement dans son trajet jusqu'à une profondeur prescrite, sans pénétrer dans l'épaisseur du matériau.

      • Gravure au laser
        Ce processus est synonyme de gravure au laser.

      • Usinage au laser
        Les processus de découpe, de gravure et de forage au laser sont utilisés pour créer une pièce finie sans utiliser d'outils mécaniques avec des lames de coupe conventionnelles.

      • Marquage au laser
        L'énergie du rayon laser est contrôlée pour chauffer le matériau directement sur son chemin pour modifier la surface du matériau d'une manière qui change son aspect par rapport au matériau environnant (par exemple, l'oxydation de surface ou le blanchiment de surface).

      • Micromachinage au laser
        Les processus de découpe laser, de gravure et de forage sont utilisés pour créer une pièce finie avec des caractéristiques microscopiques, sans utiliser d'outils mécaniques avec des lames de coupe conventionnelles.

      • Perforation au
        laser La perforation laser utilise le laser pour percer une série de trous le long d'un chemin continu. La perforation au laser permet à une forme de coupe au laser de rester attachée à la feuille de matériau d'origine et permet de la détacher facilement au besoin.

      • Gravure photo laser
        Le logiciel de traitement d'image (comme la photo laser 1-Touch  ) est utilisé pour convertir une photographie en un bitmap qui peut être gravé au laser dans la surface du matériau.

      • Laser Photo Marking
        Le logiciel de traitement d'image (tel que 1-Touch  Laser Photo) est utilisé pour convertir une photographie en un bitmap qui peut être marqué sur la surface du matériau.

      • Scoring au
        laser La notation au laser utilise le laser pour graver dans un chemin continu (souvent une ligne droite). La notation au laser est souvent utilisée pour créer une couture dans des matériaux fins pour permettre de les replier facilement.

      • Laser de frittage
        L'énergie laser est utilisée pour chauffer un métal ou une céramique en poudre pour former un film solide. L'énergie du faisceau laser est contrôlée de sorte que la surface de chaque grain de poudre fond et se fusionne à la surface du grain adjacent. Le processus de frittage au laser peut être répété plusieurs fois pour créer des formes tridimensionnelles.

      • Modification de la surface du laser
        L'énergie du faisceau laser est contrôlée pour chauffer le matériau directement dans son chemin pour modifier la surface du matériau.

    • Ablation laser sélective
      L'énergie du rayon laser chauffe et vaporise la couche supérieure d'un matériau multicouche sans affecter le matériau sous-jacent. La longueur d'onde laser doit être choisie de manière à être absorbée par la couche supérieure et réfléchie par le matériau sous-jacent (par exemple, l'ablation de la peinture en métal avec un laser CO 2 de 10,6 microns ).