Les coûts d'exploitation des machines de découpe au laser

Consommation de gaz et coûts associés

La consommation de gaz joue un rôle majeur dans les coûts d'exploitation des machines de découpe au laser, notamment lors du traitement de différents matériaux avec précision et rapidité. Les systèmes laser à fibre et à CO₂ utilisent tous deux des gaz, soit comme gaz auxiliaires pour la découpe, soit — dans le cas des lasers CO₂ — comme composant fondamental du processus même de génération du laser. Comprendre quels gaz sont utilisés, comment ils sont acheminés et quel est leur coût est essentiel pour maîtriser vos dépenses et choisir la configuration adaptée à votre flux de travail.

Gaz d'assistance

Les gaz d'assistance sont utilisés dans les machines de découpe laser à fibre et au CO2 pour éliminer le matériau en fusion de la zone de coupe, refroidir la zone de travail et améliorer la qualité du bord. Les gaz d'assistance les plus courants sont l'oxygène, l'azote et, occasionnellement, l'air comprimé.

L'oxygène est souvent utilisé lors de la découpe de l'acier doux. Il soutient le processus de coupe par une réaction exothermique, augmentant ainsi la vitesse de coupe mais laissant un bord plus rugueux.

L'azote est privilégié pour l'acier inoxydable et l'aluminium, car il procure un bord propre et sans oxyde. Il est plus coûteux que l'oxygène en raison de la pression et du volume plus élevés requis.

L'air comprimé, une option économique, convient aux métaux plus fins et offre un bon équilibre entre performance et coût, particulièrement dans les applications industrielles légères.

Les taux de consommation de gaz varient fortement selon le type de matériau, l'épaisseur, la conception de la buse et la vitesse de coupe. Les systèmes à azote haute pression peuvent consommer plusieurs centaines de pieds cubes par heure, entraînant des coûts d'exploitation importants.

Exigences spécifiques en gaz pour les lasers CO2

Contrairement aux lasers à fibre, les lasers CO2 nécessitent un mélange de gaz — généralement du dioxyde de carbone, de l'azote et de l'hélium — comme milieu laser. Ces gaz doivent rester purs et être maintenus à des proportions spécifiques afin de préserver la qualité du faisceau et les performances du système. Avec le temps, ces gaz se dégradent et doivent être renouvelés, soit par le remplacement de tubes laser scellés (ayant une durée de vie limitée), soit par l'utilisation d'un système d'alimentation en gaz continu. Cela ajoute un coût récurrent supplémentaire absent dans les systèmes laser à fibre.

En plus du milieu laser, les systèmes CO2 utilisent également des gaz d'appoint, tout comme les lasers à fibre. Toutefois, en raison de la complexité accrue liée au maintien du mélange gazeux producteur de laser, les lasers CO2 entraînent généralement des coûts opérationnels plus élevés liés aux gaz.

Systèmes de Distribution de Gaz

Que l’on utilise des bouteilles, des réservoirs volumineux ou une génération sur site, le choix du système de distribution de gaz influe à la fois sur le confort d’utilisation et sur les coûts. Les installations à forte consommation peuvent opter pour une distribution centralisée du gaz à l’aide de batteries de bouteilles raccordées en collecteur ou de réservoirs de stockage volumineux, afin de réduire les temps d’arrêt et de diminuer le coût unitaire du gaz. Les petites entreprises peuvent quant à elles se contenter de bouteilles standard à haute pression, plus faciles à gérer, mais plus coûteuses par pied cube de gaz.

Des inspections régulières, des vérifications de fuites et une régulation adéquate de la pression sont essentielles pour maintenir l’efficacité du système et éviter tout gaspillage, notamment lors de l’utilisation de gaz coûteux tels que l’azote de haute pureté.

La consommation de gaz est une dépense courante importante dans les opérations de découpe laser. Les lasers à fibre entraînent généralement des coûts de gaz plus faibles, n'utilisant que des gaz d'appoint, tandis que les lasers CO2 supportent des coûts supplémentaires liés à la fois aux gaz d'appoint et au milieu laser lui-même. Le choix du type de gaz, du matériau découpé et de la méthode de distribution influence tous les coûts totaux. Une prise en compte précise de ces variables est essentielle pour maîtriser les frais généraux et optimiser l'économie de production.