Application de la machine de découpe laser pour métal à la découpe de l'aluminium

L’avantage de la découpe laser est qu’elle permet de traiter rapidement et précisément la feuille d’aluminium sous différentes formes. Cet avantage technologique rend les équipements de découpe laser attractifs pour de nombreuses compagnies aériennes dès leur commercialisation. Dans les années 1970, de grands fabricants ont évalué la technologie de découpe laser et ont constaté que les dommages aux caractéristiques de fatigue des pièces causés par les microfissures produites par le traitement laser n'étaient pas autorisés. L’augmentation potentielle du poids nuit aux intérêts de l’industrie manufacturière, ce qui fait que la technologie de découpe laser est mise de côté par les principaux avionneurs.

La fabrication des pièces de filature et des transmissions est réalisée à partir de grosses billettes métalliques. Le fuselage contient également certaines pièces utilisant des matériaux forgés, mais la plupart des pièces du fuselage sont constituées de plaques d'aluminium. Traditionnellement, les alliages d'aluminium à base de zinc de la série 7000 sont utilisés pour le traitement, car l'alliage présente une bonne résistance statique et une bonne résistance à la fatigue. Bien que les matériaux en aluminium de la série 7000 conviennent parfaitement aux applications aérospatiales, ils ne résistent pas aux températures élevées. Un échauffement rapide, tel que les opérations de soudage et de découpe laser, peut provoquer des microfissures. Les microfissures entraînent une diminution de la résistance à la fatigue. Le soudage et la découpe laser sont deux procédés qui produisent des microfissures induites thermiquement.

Le contrôle de la qualité et du traitement est crucial. Tout processus qui entraîne des facteurs d'incertitude dans le traitement doit être contrôlé ou éliminé directement. Dans le passé, la découpe laser a posé d'énormes défis en termes de contrôle qualité et de cohérence entre les différents lots de production.

Dans le système de découpe laser actuel, les limites de ces découpes laser dans les applications aéronautiques ont été améliorées. Ces limitations incluent les performances en fatigue et la cohérence réduite du processus de fabrication. Désormais, le système laser a considérablement réduit la taille de la zone affectée thermiquement (ZAT) et les microfissures correspondantes. Dans le processus de découpe laser, les techniciens peuvent déjà contrôler les paramètres de découpe et utiliser un logiciel de calcul pour effectuer des répétitions précises. Ces avancées technologiques amènent les gens à se demander si la découpe laser est adaptée à la production de structures de fuselage. La structure du fuselage est principalement constituée d'un matériau en aluminium de la série 7000.

La rupture par fatigue se produit généralement dans les endroits où les contraintes sont concentrées, comme les bords des pièces, les changements de géométrie ou les joints. Il existe de nombreuses façons différentes d'assembler les pièces du fuselage en tôle, et la plupart des fissures de fatigue se produisent au niveau des joints. Si le laser n’est pas utilisé pour découper les petits trous du joint, le laser est principalement utilisé pour la découpe des bords de la pièce. Pour d'autres effets, la position de connexion la plus vulnérable peut être utilisée pour illustrer que par rapport à la connexion, les microfissures provoquées par la découpe laser ne sont pas le principal lieu de dommage. De cette manière, nous pouvons conclure que si une pièce est susceptible de se briser au niveau du joint, alors la technologie de découpe laser n’endommagera pas davantage les caractéristiques de fatigue de la pièce.

Le processus de découpe laser peut traiter des pièces cohérentes plus rapidement et il est plus efficace que le traitement traditionnel. La technologie laser devrait réduire le temps de traitement et les coûts de production. Pendant longtemps, dans le traitement des plaques d'aluminium de la série 7000, les avantages des lasers n'ont pas été mis en œuvre en raison de la réduction des performances en fatigue. Récemment, des innovations dans les systèmes laser ont permis de réévaluer les avantages de la découpe laser de l'aluminium pour l'aviation. Des tests préliminaires ont montré le potentiel de la technologie laser dans le traitement des cellules d'avion. Les futurs systèmes de cellule et les conceptions existantes ne devraient pas exclure l’application possible de lasers dans ce système de cellule sur la base de l’expérience passée. Nous devons garder une attitude ouverte pour analyser diverses situations afin de déterminer si la technologie laser peut apporter des avantages au produit.