Guide du coupage plasma mécanisé

Mar 28, 2023

Pour de nombreux fabricants indépendants, le début de leur aventure entrepreneuriale a commencé avec une source d'énergie de soudage. Les compétences en soudage voyagent et une personne entreprenante peut les mettre au travail pour démarrer une entreprise.

Cette tendance ne semble pas changer de si tôt. Selon le Bureau of Labor Statistics des États-Unis, les emplois dans le secteur des « soudeurs, coupeurs, braseurs et braseurs » devraient atteindre 427 300 en 2026, contre 404 800 en 2016. De ce nombre, 24 000 seront des travailleurs indépendants, en hausse de 2 000 par rapport à 2016. L'esprit d'entreprise dans la communauté de la fabrication de métaux devrait être bien vivant dans un avenir prévisible.

Bien entendu, toute nouvelle entreprise commerciale s'accompagne de défis liés à la croissance de l'entreprise. La plupart de ces ateliers chercheront à le faire en prenant en charge des soudures plus importantes ou davantage de travaux de production. Dans cet esprit, beaucoup envisageront d'investir dans la découpe plasma mécanisée.

Pour aider les propriétaires de petites entreprises ou ceux qui ont des aspirations entrepreneuriales, ces questions fréquemment posées et les réponses qui les accompagnent peuvent aider à fournir des détails sur ce qui est possible avec les capacités de coupage plasma modernes.

Les applications et le budget du fabricant déterminent la sélection de la taille de la source d'alimentation. Cependant, les principaux facteurs du processus de sélection incluent le type et l'épaisseur du matériau à couper.

Les autres contributeurs sont les exigences de qualité de coupe, les exigences de qualité des trous, les subtilités du produit fini, les processus secondaires, le taux de production souhaité (le nombre de pièces nécessaires et la vitesse à laquelle elles sont produites) et toutes les exigences de biseautage. (Le biseautage nécessite de couper le matériau à un angle autre que 90 degrés, ce qui augmente l'épaisseur du matériau coupé en raison de l'angle).

Une avancée significative dans la technologie de coupage au plasma a été réalisée ces dernières années qui redéfinit la qualité de coupe au plasma sur l'acier doux, l'acier inoxydable et l'aluminium. La découpe au plasma offre désormais de nombreuses options de découpe de l'acier inoxydable et de l'aluminium pour de nombreuses applications. Par exemple, l'une des nouvelles sources d'alimentation plasma offre désormais une capacité de mélange de trois gaz (argon, hydrogène et azote) qui produit un meilleur résultat lors de la découpe de l'acier inoxydable et de l'aluminium.

La taille des tables peut varier considérablement de petite (4 pieds sur 4 pieds) à grande (30 pieds sur 200 pieds) en fonction des besoins du fabricant.

Les facteurs à prendre en compte lors du choix de la taille de la table incluent la taille de la plaque/feuille de matériau, les exigences de débit (table double ou autre configuration pour charger plusieurs feuilles/plaques) et les méthodes de chargement/déchargement. En outre, une considération très importante est la quantité d'espace dont dispose l'atelier ou l'usine de fabrication.

Dans la plupart des cas, les fabricants ont le choix entre deux types de tables : les tables aspirantes et les nappes phréatiques. Les tables aspirantes sont généralement séparées en zones qui s'ouvrent et se ferment selon les besoins pour permettre à un système d'extraction des fumées d'extraire la fumée de la zone de coupe et de la filtrer ou de l'évacuer de la pièce. Les nappes phréatiques ont souvent une vessie interne qui permet d'élever et d'abaisser le niveau d'eau en fonction des besoins de coupe du moment. De plus, les nappes phréatiques n'ont pas l'exigence supplémentaire pour l'équipement d'extraction des fumées que les tables aspirantes ont. Il n'est pas recommandé de couper l'aluminium (en particulier les alliages aluminium-lithium) à l'aide d'une nappe phréatique.

Le captage de la ventilation des fumées doit être adressé en même temps que la table de coupe.

Les nappes phréatiques fonctionnent en capturant la fumée, la poussière, les débris, les particules et les scories dans l'eau. Cela refroidit les scories et empêche la fumée et d'autres particules de pénétrer dans l'espace de travail. Pendant le processus de coupe, l'énergie cinétique force les fumées et les particules dans l'eau.

Les tables aspirantes éliminent la fumée du lieu de travail en aspirant la fumée dans les conduits de la table, puis en acheminant la fumée vers un collecteur de fumée/fumée/poussière. Ce collecteur filtre les fumées et expulse l'air filtré.

Les tables aspirantes et les systèmes de collecte de fumée/fumée/poussière sont conçus avec des exigences de couverture minimales, ils doivent donc être dimensionnés en conséquence. La taille d'un collecteur dépend du débit d'air requis pour contenir les fumées et les particules. Les facteurs clés dans le dimensionnement du collecteur sont la taille de la table, la quantité de fumée/fumée/poussière qui doit être collectée et le matériau à couper.

Par exemple, une table plus large nécessite plus de débit d'air pour éliminer les particules. Les unités motrices à plus grand ampérage et les machines coupant avec plusieurs têtes de chalumeau produisent plus de fumée. Différents matériaux produisent différents types de particules, comme le chrome hexavalent de l'acier inoxydable.

En raison de ces variables, il est important que le fabricant calcule la bonne taille de collecteur et le meilleur média filtrant pour l'application lorsqu'il achète la table de découpe.

Une personne familiarisée avec le processus de coupe peut apprendre les bases de la programmation CNC en peu de temps avec des instructions appropriées (telles que des webinaires, des tutoriels et des instructions en face à face). Ces fondamentaux peuvent être récupérés en quelques jours. Comme pour tout processus, le programmeur et l'opérateur recueilleront plus de détails au fil du temps en fonction de l'intérêt, de la curiosité et de la pratique.

Les machines de coupe nécessitent un nettoyage, une lubrification et des contrôles de fluide périodiques conformément aux recommandations du fabricant, et leurs sources d'alimentation et leurs commandes nécessitent également une attention périodique de la part du fabricant. Il est fortement recommandé d'effectuer un programme d'entretien préventif annuel sur la machine de découpe pour assurer sa longévité. Ces sujets doivent être abordés en profondeur lors de toute installation de machine.

Matériel approprié. Le processus d'oxycoupage chauffe le métal à la température où il s'enflamme spontanément et un flux d'oxygène pur à haute pression oxyde le métal et le souffle. Parce que l'oxyde de fer fond à une température plus basse, cela fonctionne bien avec l'acier au carbone.

Cependant, l'oxyfuel ne fonctionne pas avec l'acier inoxydable car il ne s'oxyde pas. L'aluminium fond à une température plus élevée, donc l'oxycombustible n'est pas un bon choix pour couper ce matériau.

Le plasma coupera l'acier, l'acier inoxydable et l'aluminium.

Les coûts d'exploitation. L'oxycoupage utilise des gaz combustibles et de l'oxygène pour couper les métaux. Les gaz combustibles les plus couramment utilisés sont le gaz naturel (GPL) et l'acétylène, mais le propane, l'hydrogène et même une combinaison de ceux-ci peuvent également être utilisés. En règle générale, les coûts par pied cube du gaz naturel et de l'oxygène sont nettement inférieurs à ceux des gaz utilisés dans le processus de coupage au plasma.

De plus, les coûts d'installation initiaux de la torche oxygaz, des tuyaux et du poussoir sont généralement inférieurs à ceux du système de coupage plasma. Une fois installés, les consommables de la torche oxygaz sont généralement moins chers à remplacer que les consommables plasma.

Vitesse. En règle générale, le système d'oxycoupage est utilisé lorsque les besoins en capacité de coupe dépassent la capacité d'une source d'énergie plasma. L'oxycoupage est le choix avec des matériaux de plus de 2 à 3 po d'épaisseur. Avec des pièces plus complexes en acier plus mince (et avec de l'acier inoxydable et de l'aluminium), le système de coupage plasma serait le meilleur choix.

En comparant la vitesse de coupe et la productivité, le système de coupage au plasma est beaucoup plus rapide qu'une seule torche oxygaz jusqu'à 2,5 à 2,75 pouces. L'oxygaz a des vitesses de coupe relativement lentes.

Perçant. Le grand différenciateur est le perçage jusqu'à 2 pouces. Le plasma ne peut pas effectuer de perçage de production supérieur à 2 pouces. Cependant, lors du perçage de moins de 2 pouces, l'oxycombustible est extrêmement lent. Par exemple, percer dans 1,25 po. plaque d'acier avec oxyfuel prendra environ 20 à 25 secondes. Le plasma ne prendra qu'environ 1 à 2 secondes.

Le principal inconvénient de l'oxyfuel est le perçage lent. Si la pièce du fabricant a moins de 2 po d'épaisseur et nécessite de nombreux perçages pour le perçage, la découpe au plasma est le meilleur choix.

Le principal point à retenir est que l'oxygaz peut être une option moins coûteuse en utilisant plusieurs têtes pour couper de l'acier au carbone plus épais lorsque le même motif peut être coupé en parallèle. C'est à moins que beaucoup de perçage soit nécessaire dans un matériau jusqu'à 2 po d'épaisseur.

Le plasma haute définition (HD) est un processus de découpe avancé qui offre une qualité et une angularité de coupe supérieures et des vitesses de coupe plus rapides que la technologie de découpe au plasma conventionnelle sur des matériaux jusqu'à 2 po d'épaisseur. Ceci est possible grâce à une conception de buse qui se traduit par un arc de coupe plus étroit.

Un système de découpe plasma HD permet une plus grande automatisation lorsqu'il est associé à une machine CNC et à un logiciel. Cette automatisation permet aux opérateurs de machines ayant différents niveaux d'expérience et d'expertise de faire fonctionner la machine et d'obtenir des coupes supérieures.

Oui, le plasma haute définition peut aider à éliminer les opérations secondaires avant le processus de soudage. Les systèmes plasma à air laissent un bord de nitrure, alors que les systèmes HD ne le font pas. En conséquence, un fabricant n'a pas besoin de meuler le bord coupé par la suite. Les coupes de bord peuvent être pratiquement sans scories et les trous auront peu ou pas de conicité.

Lorsque HD est utilisé avec l'automatisation CNC, la qualité de coupe et la cohérence d'une pièce à l'autre entraînent une augmentation de la productivité.

Mike Best est vice-président exécutif des ventes, Hornet Cutting Systems, 430 W. Clay St., Valley Center, KS 67147, 316-755-3683, www.hornetcs.com.