Qu'est-ce que le chanfreinage de tubes ? Méthodes et guide des machines

Découpe laser de tubes Cette technologie a été largement adoptée dans l'industrie manufacturière, notamment dans le domaine de l'usinage de précision. Au-delà des coupes perpendiculaires conventionnelles, coupe en biseau est apparue comme une technique de niveau supérieur qui améliore considérablement la qualité du soudage et favorise la création de joints structurels à haute résistance.

1.0Qu'est-ce que la coupe en biseau de tube ?

Les applications typiques incluent :

• Préparation du biseau avant le soudage
• Assemblages à onglet pour profils de tubes non standard
• Connexions de tubes structurels 3D
• Conception d'assemblages à haute contrainte dans les assemblages porteurs

2.0Capacités de coupe en biseau des machines de découpe laser de tubes

Un biseau machine de découpe laser de tubes est un système laser à fibre spécialisé conçu pour la découpe de tubes métalliques aux bords inclinés ou en pente. Contrairement aux découpeurs laser classiques qui effectuent uniquement des coupes droites perpendiculaires à la surface du tube, les systèmes de découpe en biseau permettent des trajectoires de coupe inclinées, généralement comprises entre 0° et 45°, selon le modèle.

Les machines modernes intègrent plusieurs fonctions de coupe en biseau, telles que :

• Coupe à angle fixe:Biseaux standard comme 45° pour des soudures uniformes
• Coupe à angle variable: Ajustements de chemin dynamiques pour les chanfreins 3D complexes
• Biseautage unilatéral:Coupes en angle sur une face du tube
• Biseautage multifaces: Coupes angulaires à quatre ou six faces pour des conceptions de joints complexes

Matériaux compatibles :

Acier au carbone, acier inoxydable, alliage d'aluminium, alliage de titane et autres matériaux de tubes industriels standard.

3.0Principes techniques de la coupe en biseau

Le cœur de la découpe en biseau réside dans le contrôle multiaxes de la tête laser. Généralement, les machines doivent être équipées d'un mouvement à cinq axes (X/Y/Z + axe de rotation + axe d'inclinaison) ou de fonctions de réglage 3D dynamique.

Composants techniques clés :

• Mécanisme de tête laser inclinable:Contrôlée par des moteurs ou des systèmes mécaniques, la tête laser s'incline à un angle prédéfini par rapport à la normale du tube, permettant des coupes angulaires précises.
• Prise en charge de l'algorithme de chemin:Le système CAO/FAO doit générer un code G qui prend en charge les parcours d'outils inclinés pour garantir des parcours de coupe précis et contrôlables.
• Compensation de l'angle d'incidence:Des ajustements sont effectués pour le décalage de mise au point et les changements de largeur de trait sur les surfaces inclinées, maintenant ainsi la précision de coupe.
• Réglage du gaz d'assistance:Des angles de biseau plus grands nécessitent un débit de gaz d'assistance et une pression plus élevés pour éviter l'accumulation de scories et garantir des bords lisses.

4.0Importance et avantages de la coupe en biseau des tubes

• Étape de préparation de la soudure:La coupe en biseau est une partie essentielle de la préparation du soudage, garantissant la résistance et la stabilité du joint.
• Amélioration de la qualité de soudure: Produit des biseaux en forme de V, de K ou de X qui augmentent la profondeur de pénétration et la zone de soudure, réduisant ainsi les risques de fusion incomplète, de fissuration et de concentration de contraintes.
• Renforcement des articulations:Particulièrement bénéfique dans les applications à haute fiabilité telles que les canalisations sous pression, les composants structurels et les structures d'équipement lourd.
• Efficacité de soudage supérieure:Réduit le besoin de meulage et de retouches après soudage, raccourcissant ainsi le cycle de production global.
• Intégré dans des systèmes automatisés:La découpe en biseau est devenue un processus standard dans les systèmes laser automatisés pour des joints de soudure de haute cohérence et de haute précision.
• Soutien à la fabrication intelligente:Permet une optimisation structurelle axée sur la conception et une fabrication de précision, en s'alignant sur les objectifs de fabrication intelligents.

5.0Défis liés aux méthodes traditionnelles de coupe en biseau des tubes

• Difficultés de soudage:Les méthodes conventionnelles entraînent souvent des écarts surdimensionnés ou des angles de biseau incorrects, ce qui complique le processus de soudage et nécessite une reprise manuelle.
• Limitations de précision:La découpe à la flamme ou au plasma a du mal à maintenir la précision sur des angles complexes et peut entraîner une déformation induite par la chaleur.
• Vitesse de traitement lente:La coupe traditionnelle prend du temps et nécessite souvent plusieurs ajustements pour obtenir le biseau souhaité.
• Déchets matériels:Une précision moindre et la nécessité d’un traitement secondaire entraînent une consommation de matériaux plus élevée et des coûts supplémentaires.
• Flexibilité limitée:Les méthodes mécaniques et thermiques manquent d'adaptabilité aux différents matériaux et épaisseurs de paroi, nécessitant souvent des changements d'outils et des modifications de configuration.

6.0Comment choisir une machine de découpe laser de tubes avec fonction de chanfreinage

Tous les systèmes de découpe laser de tubes ne sont pas équipés pour la découpe en biseau. Lors du choix d'une machine, prêtez une attention particulière aux caractéristiques suivantes :

• Tête de découpe laser à cinq axes:Permet un réglage dynamique avec un mouvement rotatif et d'inclinaison.
• Système de contrôle intelligent: Prend en charge la programmation du chemin de biseau et l'aperçu de la simulation.
• Système de mandrin rotatif: Serre et fait tourner automatiquement le tube pour assurer des trajectoires de coupe en biseau stables.
• Système de support automatique: Fournit un support dynamique pour les tubes longs afin d'éviter la déflexion et les vibrations.
• Fonctions auxiliaires:Des fonctionnalités telles que la mise au point automatique, les unités de refroidissement et l'extraction de la poussière contribuent à améliorer la précision et la sécurité opérationnelle.

7.0Guide étape par étape pour l'utilisation d'une machine de découpe laser de tubes en biseau

7.1Étape de préparation

• Configuration du matériel: Confirmez le matériau du tube, le diamètre extérieur et l'épaisseur de la paroi.
• Installation du mandrin: Montez le tube dans le mandrin automatique et alignez-le avec l'axe central.
• Importation de modèle: Chargez un modèle de découpe 3D avec des chemins de biseau, tel qu'un fichier STEP.

7.2Configuration des paramètres

• Réglages d'angle: Réglez l'angle de coupe en fonction de la conception (par exemple, biseau à 45°).
• Paramètres du laser: Réglez la puissance du laser (généralement 1 500 W à 3 000 W) et la pression du gaz d’assistance.
• Configuration du chemin de coupe:Définir le point de perçage et le parcours de coupe pour éviter les zones de distorsion thermique.

7.3Processus de coupe

• La tête laser s'incline selon l'angle prédéfini et se synchronise avec la rotation du mandrin.
• Le chemin de coupe et l'angle d'incidence sont ajustés dynamiquement pour une précision du biseau.
• L'ensemble du processus est surveillé en temps réel pour éviter les écarts d'angle ou les interférences de vibrations.

7.4Procédures post-coupe

• Ébavurage:Utilisez une meule ou un outil d'ébavurage pour nettoyer les bords.
• Vérification de l'angle:Vérifiez la précision du biseau à l'aide d'un rapporteur ou d'un scanner 3D.
• Contrôle de qualité:Évaluer la finition de surface, l’écart de perpendicularité et la géométrie du biseau.

8.0Procédés de découpe de tubes avancés courants

Face à la complexité croissante des conceptions structurelles et à l'amélioration constante des normes de fabrication, diverses techniques spécialisées de découpe de tubes ont été développées. Ces procédés répondent non seulement à diverses exigences d'assemblage, mais améliorent également considérablement la qualité des soudures et les performances structurelles.

8.1Coupe en biseau

La coupe en biseau consiste à rogner l'extrémité d'un tube ou le bord d'une plaque selon un angle spécifié, principalement pour la préparation de la soudure. En créant un biseau, ce procédé améliore la résistance de la soudure et l'intégrité du joint. Il est largement utilisé dans la fabrication de pipelines et de structures.

8.2Découpe de contour 3D

La découpe de contours 3D utilise des systèmes laser multiaxes pour suivre des profils tridimensionnels complexes. Idéale pour les tubes de formes non standard et les composants complexes, cette méthode garantit des découpes de contours précises, conformes aux spécifications d'assemblage détaillées.

8.3Découpe et formage d'extrémités de tubes

Cela comprend des procédés tels que l'évasement, le rétrécissement et la découpe des brides pour faciliter les raccordements aux extrémités des tubes. Ce procédé est couramment utilisé dans les systèmes de tuyauterie et les assemblages mécaniques pour garantir la fiabilité de l'étanchéité et la résistance des joints.

8.4Coupe de branches

La coupe de branchement permet de créer des ouvertures de sortie sur une canalisation principale, souvent en combinaison avec des coupes d'intersection (ou selles). Ce procédé est essentiel à la conception des réseaux de canalisations et garantit un agencement et un assemblage fluides de systèmes de tuyauterie complexes.

8.5Découpe multi-faces

Cette technique cible plusieurs faces d'un tube ou d'un profilé, permettant des coupes simultanées ou séquentielles pour préparer des interfaces d'assemblage précises. Elle est particulièrement adaptée aux assemblages de tubes multi-angles de haute précision.

8.6Coupe en biseau des joints

La découpe en biseau des joints crée des formes biseautées spécifiques sur les surfaces de raccordement afin d'assurer une étanchéité parfaite et une résistance mécanique lors de l'assemblage de plusieurs sections de tuyaux. Elle joue un rôle essentiel dans la fiabilité à long terme des installations de canalisations.

9.0Problèmes courants et solutions pour la découpe laser de tubes en biseau

10.0Applications typiques de la découpe laser en biseau pour tubes

Préparation de la soudure

But:Pour créer des biseaux au niveau des joints de soudure pour un soudage à pénétration complète ou des connexions à haute résistance.

Types de biseaux courants:

• Biseau en V (un seul côté 30°/45°)
• biseau de type Y
• Biseau de type K (symétrique à 45° des deux côtés)
• Biseau de type X (utilisé pour les joints bout à bout de tubes à parois épaisses)

Scénarios typiques:

• Soudage d'oléoducs et de gazoducs
• Ensemble de récipients sous pression
• Assemblages de fermes avec tubes à parois épaisses
• Fabrication de réservoirs de stockage en acier inoxydable

Ajustage et charpente structurelle

But:Assemblage de tubes multi-angles aux nœuds structurels pour améliorer la précision d'ajustement et les performances de charge.

Composants typiques:

• Cadres spatiaux 3D (fermes triangulaires, structures de pont)
• Cadres d'équipements de fitness (joints de tubes multidirectionnels)
• Maison intelligente ou structures de meubles en métal (par exemple, pieds de table)

Avantages:

• Pas besoin de meulage manuel des biseaux
• Haute précision angulaire avec des espaces de joint minimes
• Amélioration de l'apparence des soudures et de la stabilité structurelle

fabrication automobile

Applications:

• Joints de soudure du système d'échappement (coudes en acier inoxydable ou en titane)
• Tuyauterie de châssis (raccords anti-vibratoires ou de renfort)
• Assemblage du cadre du bac à batterie (pour véhicules électriques et hybrides)

Points forts techniques:

• Coupe en biseau à paroi mince sans déformation
• Haute cohérence dans les joints de soudure
• Convient à la production automatisée à grande échelle

Transport ferroviaire et aérospatial

Applications:

• Composants structurels tubulaires légers
• Joints biseautés pour l'optimisation de la répartition des contraintes
• Préparation des rainures de soudure pour une conception résistante à la fatigue

Matériels: Acier à haute résistance, alliages de titane, alliages d'aluminium et de magnésium

Caractéristiques principales:

• Tolérance d'angle serrée (± 0,2°)
• Surfaces nettes (pas besoin de finition secondaire)

Structures en acier et systèmes de murs-rideaux

Applications:

• Chanfreinage préfabriqué de cornières et de tubes ronds pour les connexions de nœuds
• Des soudures optimisées pour l'esthétique et l'intégrité structurelle
• Assemblage diagonal de profilés en aluminium pour murs-rideaux

Avantages:

• Remplace le processus traditionnel de sciage + chanfreinage
• Améliore la précision et l'efficacité de l'assemblage sur site
• Prend en charge la modélisation intégrée BIM et la programmation des parcours d'outils

Fabrication de pipelines et de systèmes sous pression

Industries concernées: Secteurs de l'énergie, de l'électricité, de la chimie, de l'alimentation et de la pharmacie

Applications clés:

• Soudage biseauté de conduites sous pression
• Découpe en biseau propre de tubes sanitaires en acier inoxydable
• Ouvertures inclinées pour les connexions de tubes en Y et en T

Exigences techniques:

• Angles de biseau de haute précision avec bords sans bavures
• Parois intérieures propres sans scories ni oxydation (conformes aux normes GMP et ASME)

11.0Conclusion et recommandations opérationnelles

L'intégration de la technologie de coupe en biseau marque une nouvelle ère dans l'usinage laser des tubes, permettant une plus grande précision et des géométries plus complexes. Pour obtenir une coupe en biseau stable et efficace, les fabricants doivent :

• Choisissez des découpeuses laser de tubes avec une capacité de mouvement simultané sur 5 axes
• Utiliser un logiciel spécialisé de conception de chemins de biseau
• Assurer la formation des opérateurs sur les fonctions de la machine et les paramètres du processus
• Entretenez régulièrement le système pour garantir la précision et la répétabilité des mouvements

Avec l'équipement approprié et la bonne gestion des processus, la coupe en biseau améliore non seulement la qualité du produit, mais réduit également les coûts de main-d'œuvre manuelle et améliore la compétitivité globale de la fabrication.

 

Références

https://en.wikipedia.org/wiki/Pipe_Cutting