Découpe plasma

Mar 17, 2023

Les pièces en matériaux conducteurs d'électricité sont découpées à l'aide d'un jet accéléré de plasma chaud. C'est un moyen efficace de couper des tôles épaisses.

Fournisseurs associés

Que vous créiez des œuvres d'art ou que vous fabriquiez des pièces finies, la découpe au plasma offre des possibilités illimitées pour couper l'aluminium, l'acier inoxydable et plus encore. Mais que se cache-t-il exactement derrière cette technologie relativement nouvelle ? Nous clarifions les questions les plus importantes dans notre bref aperçu avec les faits les plus importants sur les coupeurs plasma et le coupage plasma.

La découpe au plasma est un processus dans lequel des matériaux électriquement conducteurs sont découpés au moyen d'un jet accéléré de plasma chaud. Les matériaux typiques qui peuvent être coupés avec une torche à plasma sont l'acier, l'acier inoxydable, l'aluminium, le laiton, le cuivre et d'autres métaux conducteurs. La découpe au plasma est largement utilisée dans la fabrication, la réparation et la restauration automobiles, la construction industrielle, la récupération et la mise au rebut. En raison de la vitesse élevée et de la précision des coupes à faible coût, la découpe au plasma est largement utilisée, des grandes applications CNC industrielles aux petites entreprises de loisirs où les matériaux sont ensuite utilisés pour le soudage. Découpe plasma - Le gaz conducteur avec une température allant jusqu'à 30 000 °C rend la découpe plasma si spéciale.

Le processus de base du coupage et du soudage au plasma consiste à créer un canal électrique de gaz surchauffé et ionisé électriquement - c'est-à-dire du plasma - du coupeur au plasma lui-même à travers la pièce à couper, formant ainsi un circuit fini vers le coupeur au plasma via une borne de terre. Ceci est réalisé par un gaz comprimé (oxygène, air, gaz inerte et autres selon le matériau à couper) qui est soufflé vers la pièce à grande vitesse à travers une buse focalisée. Dans le gaz, un arc se forme entre une électrode près de la buse de gaz et la pièce elle-même. Cet arc électrique ionise une partie du gaz et crée un canal plasma électriquement conducteur. Lorsque le courant de la torche de coupe du coupeur plasma traverse ce plasma, il dégage suffisamment de chaleur pour fondre à travers la pièce. Dans le même temps, une grande partie du plasma à grande vitesse et du gaz comprimé souffle le métal fondu chaud, séparant la pièce.

La découpe au plasma est un moyen efficace de découper des matériaux fins et épais. Les torches manuelles peuvent généralement couper des tôles d'acier jusqu'à 38 mm d'épaisseur, des torches contrôlées par ordinateur plus puissantes peuvent couper des tôles d'acier jusqu'à 150 mm d'épaisseur. Étant donné que les coupeurs au plasma produisent un "cône" très chaud et très localisé pour la coupe, ils sont très utiles pour couper et souder des tôles de formes courbes ou angulaires.

Développement de produits

Créer un nouvel outil de coupe – Du concept à la broche

Avantages :

Désavantages:

Les coupeurs plasma manuels sont généralement utilisés par les ateliers de traitement des métaux minces, d'entretien d'usine, d'entretien agricole, de centres de réparation de soudage, de centres de service de métal (ferraille, soudage et démantèlement), de travaux de construction (par exemple, bâtiments et ponts), de construction navale commerciale, de production de remorques, de réparation automobile et d'œuvres d'art (fabrication et soudage).

Les découpeurs au plasma mécanisés sont généralement beaucoup plus grands que les découpeurs au plasma manuels et sont utilisés conjointement avec des tables de découpe. Les coupeurs plasma mécanisés peuvent être intégrés dans un système de poinçonnage, de découpe laser ou robotisé. La taille d'un découpeur plasma mécanisé dépend de la table et du portail utilisés. Ces systèmes ne sont pas faciles à manœuvrer, de sorte que tous leurs composants doivent être pris en compte ainsi que la disposition du système avant l'installation.

Parallèlement, les fabricants proposent également des unités combinées adaptées à la fois au coupage plasma et au soudage. Dans le secteur industriel, la règle d'or est la suivante : plus les exigences du coupage plasma sont complexes, plus les coûts sont élevés.

La découpe au plasma a émergé du soudage au plasma dans les années 1960 et s'est développée en un procédé très productif pour la découpe de tôles et de plaques dans les années 1980. Par rapport à la découpe traditionnelle « métal contre métal », la découpe plasma ne produit pas de copeaux de métal et offre des coupes précises. Les premiers coupeurs au plasma étaient gros, lents et coûteux. Par conséquent, ils étaient principalement utilisés pour la répétition de modèles de coupe en mode de production de masse. Comme pour les autres machines-outils, la technologie CNC (Computer Numerical Control) a été utilisée dans le découpeur plasma de la fin des années 1980 aux années 1990. Grâce à la technologie CNC, les coupeurs au plasma ont obtenu une plus grande flexibilité dans la découpe de différentes formes sur la base d'une série de diverses instructions programmées dans la commande numérique de la machine. Cependant, les machines de découpe plasma CNC étaient généralement limitées à la découpe de motifs et de pièces à partir de tôles d'acier plates avec seulement deux axes de mouvement.

Au cours des dix dernières années, les fabricants des différents coupeurs plasma ont développé des modèles entièrement nouveaux avec une buse plus petite et un arc plasma plus fin. Cela permet une précision de type laser sur les arêtes de coupe plasma. Plusieurs fabricants ont combiné le contrôle de précision CNC avec ces torches pour produire des pièces qui nécessitent peu ou pas de reprise, simplifiant d'autres processus tels que le soudage.

Le terme «séparation thermique» est utilisé comme terme générique pour les processus dans lesquels les matériaux sont coupés ou formés par l'action de la chaleur avec ou sans couper le flux d'oxygène de telle sorte qu'aucun remaniement n'est nécessaire lors d'un traitement ultérieur. Les trois procédés dominants sont l'oxycoupage, le plasma et la découpe laser.

L'oxycoupage

Lorsque les hydrocarbures sont oxydés, ils génèrent de la chaleur. Comme pour les autres procédés de combustion, l'oxycoupage ne nécessite pas d'équipement coûteux, la source d'énergie est facile à transporter et la plupart des procédés ne nécessitent ni électricité ni eau de refroidissement. Un brûleur et une bouteille de gaz combustible suffisent généralement. L'oxycoupage est le procédé prédominant pour couper l'acier lourd, non allié et faiblement allié et est également utilisé pour préparer le matériau pour le soudage ultérieur. Après que la flamme autogène a amené le matériau à la température d'inflammation, le jet d'oxygène est activé et provoque la combustion du matériau. La rapidité avec laquelle la température d'allumage est atteinte dépend du gaz combustible. La vitesse pour une coupe correcte dépend de la pureté de l'oxygène et de la vitesse du jet d'oxygène gazeux. L'oxygène de haute pureté, la conception optimisée des buses et le gaz combustible correct garantissent une productivité élevée et minimisent les coûts globaux du processus.

Découpe plasma

Le coupage plasma a été développé dans les années 1950 pour couper les métaux qui ne pouvaient pas être cuits (par exemple les aciers inoxydables, l'aluminium et le cuivre). Dans le coupage plasma, le gaz dans la buse est ionisé et focalisé par la conception spéciale de la buse. Ce n'est qu'avec ce flux de plasma chaud que des matériaux tels que les plastiques (sans arc transféré) peuvent être coupés. Avec les matériaux métalliques, la découpe au plasma allume également un arc entre l'électrode et la pièce pour augmenter le transfert d'énergie. Une ouverture de buse très étroite concentre l'arc et le courant de plasma. Un laçage supplémentaire du chemin de décharge peut être réalisé par un gaz secondaire (gaz protecteur). Le choix de la bonne combinaison plasma/gaz protecteur peut réduire considérablement les coûts globaux du processus.

Découpe au laser

La découpe laser est la dernière technologie de découpe thermique et a été développée après la découpe plasma. Le faisceau laser est généré dans la cavité du résonateur du système de découpe laser. Si la consommation du gaz résonateur est faible, sa pureté et sa composition correcte sont déterminantes. Des gaz de résonateur spéciaux protègent les appareils du cylindre dans la cavité du résonateur et optimisent les performances de coupe. Pour la découpe et le soudage, le faisceau laser est guidé du résonateur à la tête de découpe à travers le système de trajet du faisceau. Il faut s'assurer que le système est exempt de solvants, de particules et de vapeurs. En particulier pour les systèmes à haute performance (> 4kW), l'azote provenant d'une source liquide est recommandé. Dans la découpe laser, l'oxygène ou l'azote peuvent servir de gaz de coupe. L'oxygène est utilisé pour l'acier non allié et faiblement allié, bien que le processus soit similaire à l'oxycoupage. Ici aussi, la pureté de l'oxygène joue un rôle important. L'azote est utilisé pour l'acier inoxydable, l'aluminium et les alliages de nickel afin d'obtenir un bord propre et de maintenir les propriétés critiques du matériau de base.

L'eau est utilisée comme liquide de refroidissement dans de nombreux processus industriels qui amènent des températures élevées au processus. Il en va de même pour l'injection d'eau dans le coupage plasma. L'eau est injectée à travers l'injecteur dans l'arc plasma du coupeur plasma. L'arc plasma est généralement créé lorsque l'azote est utilisé comme gaz plasma, comme c'est le cas avec la majorité des coupeurs plasma. Dès que l'eau est injectée dans l'arc plasma, cela conduit à une forte constriction. Dans ce procédé spécial, la température augmente considérablement jusqu'à 30 000 °C et plus. Si l'on compare les avantages du procédé mentionnés ci-dessus avec le plasma conventionnel, on constate que la qualité de coupe et la rectangulaire de la coupe sont nettement améliorées et que les matériaux sont idéalement préparés pour le soudage. Outre l'amélioration de la qualité de coupe lors de la découpe plasma, on peut également observer une augmentation de la vitesse de coupe, un moindre risque de double courbure et une réduction de l'érosion des buses.

Le gaz tourbillonnant est souvent utilisé dans l'industrie du coupage plasma pour obtenir un meilleur confinement de la colonne de plasma et un arc de striction plus stable. Lorsque le nombre de tourbillons de gaz d'admission augmente, la force centrifuge déplace le point de pression maximale vers le bord du plénum et le point de pression minimale beaucoup plus près de l'axe. La différence entre la pression maximale et minimale augmente avec le nombre de tourbillons. La grande différence de pression dans la direction radiale rétrécit l'arc et conduit à une densité de courant élevée et à un chauffage ohmique près de l'axe.

Cela conduit à une température beaucoup plus élevée près de la cathode. Il convient de noter que le gaz de torsion accélère l'érosion de la cathode pour deux raisons : l'augmentation de la pression dans le plénum et la modification du schéma d'écoulement près de la cathode. Il faut également tenir compte du fait que le gaz à nombre de tourbillons élevé augmente la composante de vitesse de tourbillon au point de coupe en fonction de la conservation du moment cinétique. On suppose que cela provoque des angles différents sur les bords gauche et droit du trait de scie.

Et maintenant c'est à votre tour !

Donnez-nous votre avis sur cet article. Quelles questions sont encore ouvertes, quels aspects vous intéressent ? Vos commentaires nous aideront à nous améliorer !

(ID : 45939723)