La différence entre un tube en verre et une tube RF

Voilà pourquoi il vaut la peine d'investir dans un tube RF

Avant d'acheter une machine laser, il faut réfléchir à plusieurs choses. Ainsi, le prix d'achat n'est souvent pas le seul argument décisif. Les appareils se distinguent aussi parfois de manière significative par leur qualité. Il vaut donc souvent la peine d'investir dans un système laser haut de gamme et de profiter de meilleurs résultats d'application et de normes de sécurité, d'une plus grande durabilité et d'une plus grande convivialité.

Nous vous expliquons quelles sont les caractéristiques de qualité des machines laser JustLaser, ce qu'il en est des sources laser et quelle est la différence entre un tube en verre et un tube RF.

Tubes laser ou sources laser

Les machines laser CO₂ disponibles se différencient avant tout par le type de tube laser qui sert de source laser. Il exerce une forte influence sur le résultat du processus de découpe ou de gravure. On distingue un tube en verre refroidi à l'eau et fonctionnant en courant continu (DC) et un tube RF (radiofréquence) en métal refroidie à l'air.

Comment fonctionnent les sources laser DC?

Dans le cas des sources laser DC, le résonateur c'est-à-dire le point où le rayonnement laser est généré est fabriqué en verre. La plupart du temps, les tubes de verre sont intégrés dans des appareils bon marché fabriqués en Chine. Leur construction est assez simple et se compose d'un cylindre de verre, d'un miroir, d'une anode et d'une cathode. L'énergie envoyée à travers le tube en verre excite le mélange de gaz contenu dans celui-ci. La décharge électrique ainsi déclenchée produit un faisceau laser pulsé qui est réfléchi et donc amplifié à l'intérieur de la source laser jusqu'à ce qu'il atteigne un certain niveau d'énergie et sorte du tube sous forme de faisceau laser.

Un bon rapport qualité-prix

Les tubes laser en verre refroidis par eau se distinguent par un bon rapport qualité-prix. Ils sont moins chers non seulement dans leur production, mais aussi dans la génération du faisceau laser au moyen d'un courant continu. Comme les sources laser DC peuvent fournir des puissances plus élevées à moindre coût qu'une source RF, elles s'avèrent parfois plus économiques pour les processus de découpe dans la plage de puissance élevée .

Le point faible La traversée

Pour pouvoir exciter le mélange de gaz à l'intérieur de la source en verre au moyen de l'apport d'énergie, il faut faire passer des électrodes à travers le résonateur en verre. Cependant, le passage d'un conducteur métallique à travers le verre est toujours une entreprise délicate, car les coefficients de dilatation des deux matériaux sont très différents. Ainsi, le verre présente peu de variations dimensionnelles en cas de changement de température, alors que le métal en présente beaucoup plus. Les deux matériaux travaillent donc l'un contre l'autre lors des cycles thermiques (froid - chaud - froid - chaud, etc.). Malgré le joint, c'est un point faible des sources laser DC. Avec ses 150 mbar environ, le mélange de gaz dans le résonateur a dans tous les cas une pression nettement inférieure à celle de l'air ambiant. Si une fuite, aussi petite soit-elle, se produit dans le tube laser, l'air ambiant pénètre dans le résonateur.

Basse fréquence d'impulsion

Dans le cas des tubes laser en verre, en raison du processus d'excitation par courant continu, les temps d'excitation sont nettement plus élevés et la fréquence d'impulsion est donc nettement plus faible que dans le cas d'une source RF. Une source laser DC atteint une vitesse allant jusqu'à 1m/s et 1 g. Cela a pour conséquence qu'à des vitesses élevées, il n'est plus possible de graver de manière nette et que la qualité de la gravure diminue considérablement.

Le refroidissement à l'eau comme facteur de risque

Le verre n'étant pas un bon conducteur de chaleur, les sources laser DC nécessitent un refroidissement à l'eau avec une chemise d'eau autour du résonateur pour évacuer la chaleur produite. Un refroidissement par eau est certes faible en bruit, mais il augmente l'encombrement ainsi que les coûts et comporte des sources d'erreurs potentielles supplémentaires : entre la puissance maximale du laser et le refroidissement (débit/temps, température), il faut procéder à un ajustement sensible, car en cas de mauvais ajustement, les fortes tensions thermiques peuvent sinon entraîner la rupture du tube de verre.

Risque de sécurité accru

Une source laser DC fonctionne avec une tension de décharge de 20 à 35 kV, donc à haute tension. Il est nettement plus compliqué de concevoir de telles machines laser de manière sûre. Les appareils produits en Asie ne répondent souvent pas aux normes de sécurité européennes et ne sont donc pas conformes à la norme CE. En cas de dysfonctionnement de la source de verre, une décharge d'arc pouvant atteindre 35 000 volts peut se produire dans le boîtier (métallique) du laser. Le refroidissement à l'eau nécessaire du tube laser en verre fonctionnant sous haute tension peut également être mortel en cas de défaut ou d'accident.

Durée de vie réduite

La durée de vie des sources laser à verre DC n'est pas idéale. Contrairement aux sources RF en métal, le verre est fragile. Comme l'excitation par courant continu bombarde d'ions à la fois l'optique et les électrodes, l'usure peut parfois être accélérée. La durée de garantie moyenne pour les tubes laser en verre est d'environ un an, après quoi il faut acheter une nouvelle source laser en cas de défaut.

Comment fonctionne une source RF?

Une source RF, comme celle installée dans une machine laser de JustLaser, se compose d'un boîtier métallique massif qui scelle hermétiquement le gaz qu'il contient (N₂, CO₂, He). Contrairement au tube de verre, aucune traversée n'est ici nécessaire, car une antenne rayonne dans le résonateur et le gaz est excité par un courant alternatif à haute fréquence. La tension est ici nettement plus faible et ne dépasse pas quelques centaines de volts.

Haute fréquence d'impulsion

Avec une source RF, il est possible d'atteindre jusqu'à 60µs pour une puissance moyenne de 400W. Cela permet de produire un faisceau laser pulsé avec une répétabilité extrêmement rapide. Même les lignes filigranes et les petites écritures peuvent être réalisées de manière qualitative et parfaitement lisible à des vitesses élevées.

Construction compacte

Les composants optiques, l'électronique pour l'excitation du gaz et le refroidissement par air des sources laser RF sont intégrés dans leur boîtier métallique massif . Il en résulte des dimensions tout à fait compactes qui permettent d'économiser à la fois de la place et des coûts.

Inconvénients de la source RF

L'inconvénient d'une source RF est son prix plus élevé. Le pilote d'antenne est cher, car la puissance électrique élevée doit être commutée fréquemment et rapidement. Cependant, la fréquence émise doit être accordée de manière relativement précise sur la fréquence d'excitation du laser. Le réglage se fait sur l'azote (N₂), qui transmet l'énergie au CO₂. Si la fréquence varie en raison du vieillissement ou d'une forte variation de température, le rendement diminue également.

L'atténuation des ondes électromagnétiques des antennes (généralement 48 MHz ou 86 MHz) est généralement très faible lors de la transmission dans le résonateur. Le plus faible avec la céramique, car l'oxyde d'aluminium (Al₂O₃₎ a une impédance caractéristique négligeable à ces deux
fréquences (radio).

Durée de vie plus longue

Une source RF présente une durée de vie relativement longue, à condition que le résonateur soit bien scellé après son remplissage avec le mélange gazeux et que l'électronique de puissance soit refroidie efficacement. Ainsi, les tubes laser fournissent en moyenne jusqu'à cinq ou six ans de résultats élevés et constants. En cas de baisse de puissance, les sources laser RF peuvent être rechargées avec du CO₂ et ainsi être utilisées jusqu'à dix ans.

Conclusion sur la différence entre un tube en verre et un tube RF

Les tubes laser en verre semblent tout à fait attrayants en raison de leur rapport qualité/prix avantageux et offrent une grande puissance laser pour un budget limité. Les processus de découpe dans la plage de puissance élevée peuvent parfois être mis en œuvre de la manière la plus économique avec des sources en verre. Toutefois, en raison de leur faible fréquence d'impulsion, elles ne sont pas adaptées aux travaux de gravure nécessitant un niveau de détail élevé. De plus, elles présentent une faible durée de vie et des risques de sécurité plus élevés.

Une source RF en métal est plus chère à l'achat. En revanche, elle permet des vitesses de gravure rapides de la plus haute qualité et offre une durée de vie élevée et une meilleure sécurité de travail.

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