Les systèmes laser s'imposent rapidement comme un élément essentiel des installations de production modernes. Comparés à d'autres sources laser, les tubes laser CO2 en verre sont relativement bon marché. De ce fait, ils sont aujourd'hui largement utilisés pour les projets de toutes tailles. Il existe de nombreux types de lasers, que l'on peut classer selon différents critères. Selon le milieu d'excitation, on distingue les lasers à semi-conducteurs et les lasers à gaz. Ces derniers utilisent différents solides ou gaz comme milieu. Actuellement, le laser principal dans le domaine de la découpe laser est le tube laser CO2. Ce dernier est largement utilisé pour la découpe de divers matériaux grâce à sa facilité d'obtention d'un mode laser optimal, à sa haute énergie, à sa stabilité et à son temps d'arrêt court.
Structure et principe de fonctionnement d'un tube laser CO2
La structure de base d'un tube laser CO2 scellé typique est illustrée dans la figure ci-dessus ; elle est principalement composée de verre dur, d'un résonateur et d'une électrode.
1. Verre dur
Cette partie est composée d'un tube à décharge, d'un tube de refroidissement par eau, d'un tube de stockage de gaz et d'un tube de retour de gaz, tous fabriqués en matériau GG17. Le tube à décharge est l'élément clé du laser CO2. Il détermine en grande partie les caractéristiques de la puissance de sortie du laser. Sa longueur est directement proportionnelle à cette puissance. Le tube de refroidissement par eau a pour fonction de refroidir le gaz de travail, de maintenir la stabilité de la puissance de sortie et d'empêcher la fissuration du tube à décharge due à l'échauffement lors du pompage. D'une part, le tube de stockage de gaz augmente la capacité de stockage du milieu amplificateur, réduit les variations de composition et de pression du gaz de travail pendant la décharge et prolonge la durée de vie du laser. D'autre part, il renforce la résistance mécanique et la stabilité du tube à décharge. Le tube de retour d'air est un fin tube spiralé reliant les deux compartiments d'électrodes du tube à décharge. Il permet d'améliorer la répartition inégale de la tension entre les électrodes, due à l'électrophorèse. Un tube de retour d'air plus long évite également les décharges entre le réservoir de stockage d'air et l'électrode, garantissant ainsi que la décharge se produise uniquement dans le tube à décharge.
2. Cavité résonante
Cette partie comprend un miroir principal et un miroir de sortie. Le miroir principal du résonateur est généralement en verre optique recouvert d'une couche d'or. La réflectivité de ce miroir à 10,6 µm est supérieure à 98 %. Le miroir de sortie est généralement en germanium (GE), un matériau infrarouge transmettant le rayonnement à 10,6 µm, sur lequel est déposée une couche diélectrique multicouche.
3. Partie électrode
Le laser CO2 utilise généralement une cathode froide de forme cylindrique. Le choix du matériau de la cathode influe fortement sur la durée de vie du laser ; les exigences fondamentales pour ce matériau sont un faible taux de pulvérisation et une faible absorption de gaz.
processus d'excitation
Dans un tube laser CO2, le fluide de travail principal est composé de CO2, d'azote et d'hélium. Le CO2 est le gaz générateur de rayonnement laser, tandis que l'azote et l'hélium sont des gaz auxiliaires. L'hélium accélère la relaxation thermique du niveau 010, favorisant ainsi l'évacuation des niveaux laser 100 et 020. L'azote joue un rôle essentiel dans le transfert d'énergie, contribuant fortement à l'accumulation des particules de niveau supérieur et à l'obtention d'un laser de haute puissance et à haut rendement. Conditions d'excitation du tube laser CO2 : un courant continu de quelques dizaines à quelques centaines de mA est généralement injecté dans le tube à décharge. Lors de la décharge, les molécules d'azote présentes dans le mélange gazeux sont excitées par l'impact d'électrons. Ces molécules d'azote excitées entrent alors en collision avec les molécules de CO2. Les molécules de N2 leur transfèrent leur énergie, ce qui provoque la transition des molécules de CO2 d'un niveau d'énergie inférieur à un niveau d'énergie supérieur, inversant ainsi leur nombre de particules et générant le laser.
Avantages du tube laser en verre CO2
Le laser CO2 présente de nombreux avantages, notamment sa puissance initiale. Les tubes les plus petits disponibles sur le marché développent au minimum 25 watts, tandis que la puissance de sortie des autres tubes varie de 40 à 80 watts. Monport propose des tubes en verre borosilicaté et en verre scellé de 60 à 80 watts. Vous pouvez ainsi choisir le modèle le plus adapté à vos besoins spécifiques de gravure.
Voici quelques avantages de l'utilisation des tubes laser en verre CO2.
- Inférieur Prix : La production de verre est moins coûteuse que celle de métal. C’est l’une des raisons pour lesquelles ces tubes laser sont facilement disponibles à bas prix.
- Capacité de découpe : Le tube en verre du laser CO2 génère un faisceau lumineux continu et stable grâce à un courant continu pour réaliser une découpe homogène sur divers matériaux.
- Système de refroidissement performant : Autre avantage de ces tubes, leur système de refroidissement simple d’utilisation les rend parfaitement adaptés à une production commerciale à long terme. Grâce à ce système de refroidissement à eau efficace, les utilisateurs peuvent faire fonctionner les tubes laser en verre à des températures allant jusqu’à 70-75 °C.
- Durée de vie suffisante : le laser à tube de verre CO2 offre une durée de vie suffisante. Veuillez respecter les limites standard spécifiées par le fabricant. Les utilisateurs peuvent choisir la durée de vie en fonction de leurs besoins énergétiques et de production.
- Maintenance aisée : contrairement aux tubes laser RF ou autres tubes laser sophistiqués, les tubes laser CO2 en verre sont faciles à entretenir. Leur nettoyage ne nécessite aucune procédure complexe, vous n’avez donc pas besoin de faire appel à un professionnel.
Ce que vous devez savoir avant d'acheter
Comparativement à d'autres sources laser, les tubes laser CO2 en verre utilisés dans ces machines sont relativement bon marché et sont généralement considérés comme des consommables avec une garantie de 3 à 12 mois. Ces quelques conseils vous aideront à prolonger la durée de vie du tube et à optimiser votre investissement.
Adaptabilité à la machine
Si vous souhaitez acheter une nouvelle machine laser, vous devez d'abord vérifier le type de tube laser installé, car la qualité des tubes varie considérablement d'une marque à l'autre. Certains vendeurs peu scrupuleux reconditionnent des tubes défectueux et les vendent comme neufs. EFR et RECI sont des marques de haute qualité reconnues internationalement. Choisir un tube de qualité dès le départ augmentera la durée de vie de votre machine.
La puissance nominale correcte
Certains fournisseurs vendent des tubes en indiquant leur « puissance maximale » plutôt que leur « puissance nominale » réelle. Vous pourriez donc penser acheter un tube de 50 watts alors que sa puissance nominale réelle n'est que de 40 watts. Un repère simple et rapide est la taille physique du tube. Par exemple, si vous achetez un tube de 50 watts d'une longueur de seulement 800 mm, il se peut qu'il ait une puissance nominale de 40 watts. Dans ce cas, le tube risque d'être sous-dimensionné pour votre application et vous pourriez être amené à le suralimenter pour obtenir les performances souhaitées.
Par exemple, voici quelques dimensions typiques à titre de référence :
Tube laser de marque fiable
Si vous cherchez un tube de remplacement, assurez-vous d'acheter une marque fiable auprès d'un fournisseur de confiance. Si le tube que vous remplacez tombe en panne et que votre fournisseur ne répond pas à votre courriel, vous devrez peut-être en acheter un autre. Consultez le site web du fournisseur et demandez conseil.
Date de fabrication
Vous pouvez déterminer la date de production grâce à l'étiquette du tube, qui devrait être proche de la date d'achat du produit. Toutefois, il est possible que le tube date de deux mois maximum. Cette date est importante car la garantie du fabricant débute généralement à partir de cette date, et non à partir de la date de livraison.
Ne surchargez pas le tube !
Consultez les données et recommandations du fabricant pour obtenir le courant optimal et prolonger la durée de vie du tube. Lors de son utilisation, le dioxyde de carbone contenu dans le tube se décompose en oxygène et en monoxyde de carbone. Une surintensité accélère ce processus et réduit la durée de vie du tube. Avec le temps, les performances du tube se dégradent et sa puissance diminue, obligeant l'utilisateur à réduire la vitesse de coupe ou à augmenter la puissance. Naturellement, cela entraîne une usure prématurée du tube, une plus grande rigidité ou une surintensité.
Propreté
La propreté est essentielle à la durée de vie du tube. Votre tube laser perd environ 9 à 13 % de sa puissance laser à cause de sa lentille et de ses miroirs. Si ces derniers sont encrassés, cette perte peut augmenter considérablement. La perte de puissance supplémentaire sur la surface de travail vous obligera alors à réduire la vitesse de travail ou à augmenter la puissance du laser. Dans les deux cas, le laser fonctionnera plus intensément ou plus longtemps que nécessaire, ce qui réduira la durée de vie du tube.
Il est donc primordial de maintenir la lentille et les miroirs du tube propres. Il est conseillé de nettoyer et de vérifier le miroir du tube chaque semaine, et de ne pas oublier de nettoyer la lentille quotidiennement.
Attention à la surchauffe
N’utilisez jamais un tube laser CO2 en verre sans refroidissement suffisant. La surchauffe réduit ses performances et peut l’endommager irrémédiablement. Dans la mesure du possible, utilisez un système de refroidissement à eau dédié, doté d’une interface électrique avec le laser qui l’arrête lorsque le système de refroidissement est inactif. Les réservoirs d’eau étanches avec pompe ne doivent être envisagés que pour les tubes laser de très petite taille.
La surchauffe peut dégrader les performances et causer des dommages permanents. Il est donc recommandé d'utiliser un refroidisseur ou un système de refroidissement à eau dédié, doté d'une interface électrique, capable d'arrêter automatiquement le laser en cas de défaillance du système de refroidissement à eau. Nos refroidisseurs industriels Monport sont équipés de capteurs internes qui surveillent en permanence le débit et la température de l'eau, vous permettant ainsi de travailler en toute sécurité et de garantir la protection de votre tube laser contre les dommages thermiques. Rendez-vous sur le site officiel de Monport et choisissez le refroidisseur à eau adapté à votre machine de gravure laser CO2 pour une utilisation en toute sécurité !
Conclusion
Si vous recherchez des tubes laser CO2 en verre, des refroidisseurs d'eau, des accessoires ou des pièces détachées , Monport vous propose les produits les plus économiques. Nous présentons une large gamme de graveurs laser ; vous trouverez ainsi l'équipement idéal à un prix abordable !
