Découpe de l’aluminium 101 : Connaître les techniques de base et avancées

Avant de découper du matériau en aluminium, lisez ce guide. Il aborde certaines des manières efficaces et simples de découper de la tôle d’aluminium.

Découpe au Laser de l’Aluminium

Dans la découpe au laser, vous utilisez un faisceau laser de haute puissance sur la surface d’une pièce en aluminium pour l’irradier et la faire fondre. Un mélange de gaz à haute pression élimine la matière fondue en la soufflant, finissant par fendre le matériau en aluminium.

Avantages

• Haute Efficacité: Le processus est sans contact et ne cause donc aucune déformation de surface sur l’aluminium, avec une formation de bavures réduite.
• Processus Rapide: Comme il n’est pas mécanique, le processus de découpe est précis avec une rugosité minimale, réduisant ainsi le temps de traitement.
• Haute Précision: La découpe au laser de l’aluminium permet la découpe de motifs complexes en utilisant une programmation de commande numérique.
• Aucun Stress Mécaniquement Induit: Le processus rapide de découpe au laser donne une incision de niveau, sans les incohérences de la découpe mécanique.
• Zone Affectée par la Chaleur Réduite: La déformation de la plaque et le joint de coupe sont de petite taille, ce qui se traduit par une petite zone affectée par la chaleur de la coupe.
• Facile à Contrôler: Le contrôle du processus de découpe au laser est facile en ajustant les paramètres du programme relatifs à l’espace et au temps.

Limites

• Usinage Auxiliaire: Il est nécessaire d’effectuer un usinage secondaire pour obtenir une finition soignée et un bord plan.
• Coût de Traitement Élevé: Le coût initial d’acquisition d’équipements de découpe au laser et d’autres mesures d’atténuation liées à la réflectivité et à la conduction thermique augmentent le coût de traitement.
• Très Réfléchissant: La réflectivité de l’aluminium dans les lasers au dioxyde de carbone peut faire revenir le faisceau dans la tête laser, posant un risque de dommages au module.
• Conductivité Thermique: La tendance de l’aluminium à dissiper la chaleur et sa propriété de conduction de la chaleur rendent la fusion et la vaporisation de surface difficiles à réaliser.

Types d’Équipement de Découpe au Laser pour la Découpe de l’Aluminium

Certains des machines laser les plus courantes que vous pouvez utiliser pour découper de l’aluminium sont:

i. Machine de Découpe au Laser CO₂

Utilise le dioxyde de carbone dans le processus de découpe, et est entravé par la tendance réfléchissante de l’aluminium à l’énergie. Pour atténuer cela, vous empêchez les dommages au module laser en revêtant le matériau en aluminium.

De plus, le taux de conversion photoélectrique du laser CO₂ est d’environ 10 %, et l’utilisation et la maintenance de la machine sont coûteuses. De plus, vous ne pouvez découper que des matériaux en aluminium ne dépassant pas trois millimètres d’épaisseur.

ii. Machine de Découpe au Laser à Fibre

Comparée aux machines de découpe au laser au dioxyde de carbone, la machine de découpe au laser à fibre utilise moins de gaz et économise de l’espace. Bien que plus chère, elle est beaucoup plus fiable.

Cependant, des dommages à une seule fibre nécessitent le remplacement de tout le système. De plus, la maintenance de la machine de découpe au laser à fibre est coûteuse.

Découpe de l’aluminium avec des cisailles métalliques

Les cisailles métalliques sont des outils semblables à des ciseaux que vous utilisez pour réaliser des coupes droites. L’utilisation de cisailles métalliques est synonyme de procédures de découpe de l’aluminium à travers le monde. Elles sont utilisées dans des projets de travail de l’aluminium à petite échelle.

Les caractéristiques notables sont les suivantes :

• Utiles uniquement sur des feuilles d’aluminium fines.
• Très portables car elles ne nécessitent pas d’électricité.
• Ne causent pas de contrainte thermique sur l’aluminium.
• Peuvent réaliser des coupes complexes.

Découpe de l’aluminium au plasma

Découpe de feuille d’aluminium au plasma

La découpe au plasma fait appel à un jet de gaz ionisé de plus de 20 000°C pour induire la fusion du matériau d’aluminium. En expulsant le matériau fondu du plan d’action, vous obtenez ainsi une coupe.

La découpe au plasma implique la formation d’un arc électrique avec la pièce à travailler en tant qu’anode et une électrode. La formation du jet de plasma étroit à haute vitesse et température se fait par constriction de l’arc par l’électrode.

L’interaction du jet de plasma et de la pièce à travailler entraîne une recomposition et une production d’une chaleur élevée qui fait fondre l’aluminium. Les gaz couramment utilisés pour la découpe au plasma sont :

• Argon,
• Argon/Hydrogène, ou
• Azote

Avantages

• Vous pouvez utiliser l’air comme gaz de coupe mais avec des électrodes spécifiques de zirconium ou de hafnium.
• La découpe de l’aluminium est facile lors de l’utilisation d’une découpe au plasma.
• Lors de l’utilisation de découpeurs au plasma à faible ampérage, vous pouvez découper des matériaux en aluminium fins de cinq à dix millimètres.

Inconvénients

• La découpe de matériaux en aluminium épais avec une découpe au plasma est difficile.
• La découpe d’alliages d’aluminium-lithium lors de l’utilisation de tables à eau peut entraîner une explosion.
• La découpe au plasma entraîne la production de chaleur qui peut provoquer l’accumulation de scories.

Découpe de l’aluminium avec une scie

Il existe de nombreux types de scies que vous pouvez utiliser pour couper de l’aluminium, comme suit :

i. Scie circulaire : Sont simples à utiliser et fonctionnent mieux pour réaliser des coupes droites sur des feuilles minces en aluminium.

ii. Scie à métaux : Fonctionne mieux pour couper de courtes longueurs de feuille ou de barre en aluminium.

iii. Scie sauteuse : Elles vous permettent de réaliser des coupes courbes et d’autres coupes non droites impossibles avec des scies circulaires et des scies sur table.

iv. Scie à ruban : Est idéale pour les feuilles épaisses en aluminium utilisant de l’acier standard pour une lame ou une lame enrobée de carbure. Nécessite l’utilisation d’un panneau en dessous de la feuille d’aluminium et de lubrifiants pour aider au refroidissement pendant le processus de découpe.

v. Scie sur table : Les scies sur table offrent une technique pour réaliser une coupe à bord droit sur une feuille métallique en aluminium.

Avantages

• Les scies sont bon marché et largement disponibles, ce qui les rend économiques pour les petites opérations de découpe d’aluminium.
• Vous pouvez couper à la fois des matériaux fins et épais en aluminium avec des scies.
• Les scies sont portables et ne nécessitent pas d’alimentation électrique.
• Certaines scies sont capables de réaliser des coupes de motifs complexes.

Limites

• L’utilisation de scies nécessite un traitement supplémentaire pour obtenir des bords lisses.
• Lorsqu’elles sont utilisées manuellement, l’utilisation de scies pour couper de l’aluminium est fastidieuse et n’est donc pas adaptée à une utilisation à grande échelle.

La coupe de l’aluminium par jet d’eau

La coupe de l’aluminium à l’aide de la technologie du jet d’eau permet d’obtenir des résultats de la plus haute qualité. Dans la coupe de l’aluminium par jet d’eau, un jet d’eau à haute pression est concentré sur un matériau en aluminium pour provoquer la coupe. L’ajout d’un matériau abrasif dans le courant d’eau facilite et accélère le processus.

Avantages

i. Coupes précises: En raison de la petite taille du jet d’eau, il est possible d’obtenir des résultats de coupe de haute précision à hauteur de ±0,005.

ii. Respectueux de l’environnement: La technologie du jet d’eau n’emploie aucune substance nocive et utilise un système en circuit fermé pour le recyclage de l’eau.

iii. Excellente qualité de coupe: La coupe de haute qualité du matériau en aluminium sans améliorations de surface supplémentaires est possible avec la coupe par jet d’eau. L’absence de zones affectées par la chaleur empêche la déformation du matériau, ce qui résulte en une finition lisse.

iv. Pas de dommages thermiques: La coupe par jet d’eau emploie une technique de coupe à froid en utilisant uniquement la force pure de l’eau dans l’enlèvement du matériau. Cela préserve l’intégrité du matériau, étant donné qu’il n’y a pas d’élévation de température.

v. Conceptions de coupe illimitées: La coupe par jet d’eau peut produire des motifs de coupe en 3D ainsi qu’en 2D, permettant la création de formes complexes.

vi. Diverses épaisseurs réalisables: Les matériaux en aluminium, y compris les feuilles et les blocs solides de diverses épaisseurs, sont sujets à la coupe par jet d’eau.

La coupe par jet d’eau

Application

La coupe de l’aluminium par jet d’eau trouve une application dans les cas suivants :

• Papier Aluminium: La coupe par jet d’eau est une technique hygiénique sans contact permettant l’utilisation dans la découpe de matériaux de qualité alimentaire tels que le papier aluminium.
• Utilisation artistique: La capacité de coupe précise d’un jet d’eau permet son utilisation dans des projets artistiques tels que la sculpture métallique et la fabrication de pièces décoratives.
• Construction: Vous pouvez utiliser une machine de découpe par jet d’eau pour découper des feuilles d’aluminium pour les projets de construction.
• Isolation: La découpe par jet d’eau est le meilleur outil pour fabriquer des feuilles d’aluminium minces pour les conduits et l’isolation.
• Ustensiles de cuisine: Des ustensiles de cuisine de qualité alimentaire tels que des poêles et des casseroles sont le résultat de la coupe de l’aluminium par jet d’eau dans diverses épaisseurs.
• Fabrication de meubles: Une machine de découpe par jet d’eau permet de façonner des feuilles d’aluminium et de produire des meubles tels que des chaises et des tables.
• Systèmes de toiture: Les systèmes de toiture dans différentes constructions utilisent des feuilles d’aluminium découpées par jet d’eau.

Autres procédés de coupe de l’aluminium

Il existe d’autres procédés notables de coupe de l’aluminium qui utilisent différents outils et équipements, comme suit :

Perçage de l’aluminium

Il est possible de créer des trous dans des feuilles et blocs d’aluminium en utilisant un foret en employant une perceuse portable, une perceuse à colonne, ou une machine à commande numérique. La lubrification est importante pendant la procédure de forage pour prévenir l’usure et les dommages des outils, et aussi pour améliorer les paramètres des trous.

Fraisage de l’aluminium

Il s’agit du sculptage complexe du métal en aluminium dans la forme désirée en enlevant du matériau à l’aide d’une fraiseuse. Une fraiseuse comprend une fraise rotative et une table de travail mobile avec une capacité pour un fonctionnement manuel ou à commande numérique.

Tournage de l’aluminium

Dans le tournage, vous enlevez du matériau en utilisant un outil de coupe à mouvement linéaire, généralement un tour, sur une pièce en rotation. L’enlèvement de matériau est possible le long de la longueur et de la largeur de la pièce.

Rectification de l’aluminium

La rectification implique une technique abrasive dans l’enlèvement de matériau généralement aux dernières étapes en utilisant de l’équipement appelé des meuleuses. Ces meuleuses possèdent une meule abrasive fabriquée à partir d’un matériau dur tel que le diamant.

Conseils et astuces pour la coupe de l’aluminium

Les conseils suivants sont utiles lors de la découpe de l’aluminium :

1. Serrage

Pour des résultats optimaux, serrez votre pièce de travail en aluminium, ce qui offre stabilité et améliore ainsi la précision de la coupe. Le serrage augmente également la sécurité en réduisant la possibilité que la pièce de travail blesse l’utilisateur en cas de mouvement soudain.

2. Utilisez le bon montage

Un montage approprié nécessite de prendre en considération la taille de la lame, le chemin de déplacement et l’épaisseur pour maintenir une coupe nette. Par exemple, il faut prévoir un dégagement sous la pièce de travail lors de l’utilisation d’une scie circulaire.

3. Utilisez de la lubrification.

Les lubrifiants de coupe de métal aident à éliminer les copeaux et les rognures tout en réduisant les vibrations et les irrégularités découlant du processus de coupe. Ces lubrifiants comprennent de la cire métallique et du WD-40.

4. Portez des équipements de sécurité

Portez les équipements de sécurité appropriés lors de la coupe de l’aluminium en raison des poussières toxiques et potentiellement explosives créées lors de la rectification de l’aluminium. Ces équipements comprennent des combinaisons, des bouchons d’oreilles, des lunettes de sécurité et des gants. Un écran facial complet offre une meilleure protection.

5. Utilisez des lames de plus petit diamètre

Des coupes plus propres et plus précises sont possibles en utilisant des lames plus petites, cependant, elles ne doivent pas être trop fines pour se casser facilement. De plus, une taille de lame insuffisante pourrait vous empêcher de découper des feuilles d’aluminium plus épaisses.

6. Utilisez les outils à main nécessaires

Il existe plusieurs options pour les outils à main tels que des ciseaux, des meuleuses d’angle, des lames au carbure, et des cisailles. Utilisez les outils appropriés pour faciliter votre processus de coupe selon la qualité désirée.

Conclusion

Comme vous pouvez le voir, le processus de découpe de l’aluminium est simple et direct. Tout ce dont vous avez besoin, c’est d’une technologie de découpe de tôle métallique appropriée.
Plus de ressources :

Découpe laser – Source : Wikipedia

3 façons de couper de l’aluminium – Source : WikiHow

Découpe plasma – Source : Fractory

Coupe au jet d’eau – Source : Wikipedia

Comment couper de l’aluminium – Source : Kevin Caron