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Qu'est-ce que la découpe plasma et comment fonctionne la découpe plasma ?

Qu'est-ce que la découpe plasma ?

La découpe au plasma est un processus de fusion dans lequel un jet de gaz ionisé à des températures supérieures à 20 000 °C est utilisé pour faire fondre et expulser le matériau de la coupe. Cette chaleur fait fondre le métal et le flux de gaz l'éjecte de la coupe. Les gaz plasmagènes sont généralement de l'argon, de l'argon/hydrogène ou de l'azote.

Au cours du processus, un arc électrique est créé entre une électrode (cathode) et la pièce (anode). L'électrode est encastrée dans une buse de gaz refroidie à l'eau ou à l'air qui resserre l'arc provoquant la formation d'un jet de plasma étroit, à haute température et à grande vitesse.

Lorsque le jet de plasma frappe la pièce, une recombinaison a lieu et le gaz revient à son état normal, émettant une chaleur intense. Les gaz plasmagènes sont généralement de l'argon, de l'argon/hydrogène ou de l'azote. Ces gaz inertes peuvent être remplacés par de l'air mais cela nécessite une électrode spéciale en hafnium ou en zirconium.

L'utilisation de l'air comprimé rend cette variante du procédé plasma très compétitive par rapport au procédé oxycoupage pour la découpe des aciers carbone-manganèse et inox jusqu'à 20 mm d'épaisseur. Les gaz inertes sont préférés pour les coupes de haute qualité dans les alliages réactifs.

L'arc plasma peut couper une très large gamme d'alliages conducteurs d'électricité, notamment l'acier au carbone et l'acier inoxydable, l'aluminium et ses alliages, les alliages de nickel et le titane. La méthode a été développée à l'origine pour couper des matériaux qui ne pouvaient pas être coupés de manière satisfaisante par le procédé oxy-fuel.

Normalement, le composant ou la tôle à découper reste fixe et la torche à plasma est déplacée. De plus, le coût de la torche à plasma étant faible par rapport au prix du matériel de manipulation, il est courant d'installer plusieurs torches sur une table de découpe.

Comment fonctionne la découpe plasma ?

Les coupeurs au plasma envoient un arc électrique à travers un gaz qui passe à travers une ouverture rétrécie. L'ouverture restreinte (buse) à travers laquelle le flux de gaz le fait passer à grande vitesse, comme l'air circulant à travers un venturi dans un carburateur. Ce gaz à grande vitesse traverse le métal en fusion.

Vous pouvez également le considérer comme un flux de gaz chauffé électriquement. J'aime à le considérer comme un état où tous les électrons de chaque atome circulent d'atome en atome plutôt que de simplement orbiter. Indépendamment de ce qui se passe dans un flux de plasma, il est assez facile de couper des métaux.

Prenez ce courant d'électricité circulant dans le gaz et rétrécissez-le à travers une petite ouverture. Maintenant, ce flux est vraiment dense et se déplace très rapidement. Le flux résultant peut facilement fondre et souffler à travers la plupart des métaux. C'est une torche à plasma.

Les torches de coupage au plasma utilisent généralement une buse en cuivre pour rétrécir le flux de gaz avec l'arc qui le traverse. Cet arc saute d'une électrode dans la torche à quelque chose d'autre - généralement le matériau conducteur qui est coupé. Il s'agit d'un "arc transféré". Certains systèmes utilisent un "arc non transféré où il rebondit sur l'électrode vers la buse, mais ceux-ci ne sont normalement pas utilisés pour la coupe".

Cela signifie que la découpe au plasma n'est utilisée que pour les matériaux conducteurs, principalement l'acier doux, l'acier inoxydable et l'aluminium. Mais de nombreux autres métaux et alliages sont également conducteurs, comme le cuivre, le laiton, le titane, le Monel, l'Inconel, la fonte, etc. Le problème est que la température de fusion de certains de ces métaux rend difficile la découpe avec une bonne qualité d'arête.

L'électrode est généralement en cuivre, mais avec un insert métallique où l'arc est attaché. En effet, le cuivre fondrait trop rapidement si l'arc venait s'y coller directement. Le tungstène est un excellent matériau d'électrode, c'est pourquoi de nombreuses électrodes ont un insert en tungstène.

Certaines lampes de poche plus petites utilisent une électrode de type crayon entièrement en tungstène avec une extrémité pointue. Le problème avec le tungstène est qu'il brûle en présence d'oxygène. Ainsi, si vous utilisez de l'oxygène ou de l'air comprimé comme gaz de coupe, l'insert est fabriqué à partir d'un matériau appelé hafnium. L'hafnium dure beaucoup plus longtemps en présence d'oxygène mais s'estompe un peu à chaque démarrage de l'arc.

Pourquoi utiliser de l'oxygène dans une torche à plasma ?

Pour la même raison que vous utilisez de l'oxygène dans une torche à acétylène, l'oxygène dans le flux de plasma réagit avec l'acier doux. Par conséquent, l'oxygène pur n'est utilisé que lors de la coupe d'acier doux ou « d'acier au carbone ». Cette réaction chimique entre l'oxygène du gaz plasmagène et le métal de base accélère le processus de coupe et améliore la qualité des bords.

Cependant, comme l'oxygène ne réagit pas de la même manière que l'acier inoxydable ou l'aluminium, des gaz moins chers tels que l'azote ou l'air comprimé (qui est de toute façon principalement de l'azote) peuvent être utilisés pour ces métaux.

D'autres gaz spéciaux sont parfois utilisés à d'autres fins. Le gaz argon est utilisé dans le marquage au plasma (un sujet complètement différent). Un mélange d'argon et d'hydrogène est souvent utilisé lors de la coupe d'acier inoxydable ou d'aluminium plus épais. Certaines personnes utilisent un mélange d'hydrogène et d'azote ou de méthane et d'azote pour couper de l'acier inoxydable plus fin. Chaque mélange a ses avantages (meilleure qualité de coupe) et ses inconvénients (coûts et manutention).

Comment utiliser un découpeur plasma ?

L'utilisation d'un découpeur plasma est très pratique et assez facile. L'avantage est que des coupes de « forme libre » à base de métal peuvent être réalisées en fonction du routage de la défonceuse. Étant donné que cette machine conduit le plasma en créant un circuit, une pince de mise à la terre est nécessaire, un peu comme le soudage.

Étape 1 :Choisissez le lieu de travail. Étant donné que nous prévoyons de couper du métal, il est important de placer le métal sur une surface sécurisée et permettant la liberté de mouvement. Une "grille" ou une surface similaire qui agit comme une table est parfaite.

Étape 2 :unité de plug-in. Assurez-vous que l'appareil est éteint et branchez-le.

Étape 3 :Connectez l'Air. Connectez le compresseur d'air externe au découpeur plasma. Cela permet de s'assurer que le flux de plasma reste sous haute pression. Pour sécuriser les connexions, retirez la bride extérieure de la connexion de la prise et insérez la connexion enfichable.

Étape 4 :Allumez la climatisation. Allumez le flux d'air. Dans ce cas, faites pivoter le levier de 90 degrés de la perpendiculaire au conduit d'air vers l'alignement.

Étape 5 :Fixez la pince de mise à la terre. Placez le métal que vous utilisez sur la table et fixez la pince de mise à la terre près de l'endroit où vous souhaitez couper.

Étape 6 :Allumez la machine. Allumez la machine en réglant l'interrupteur derrière l'appareil sur ON.

Étape 7 :Définissez le courant. Dans ce cas, nous le réglons sur 25 pour une feuille de 18 ga.

Étape 8 :Coupez le métal. Utilisez la gâchette du pistolet pour activer le découpeur plasma. Notez que la gâchette a une sécurité qui doit être levée avant de pouvoir appuyer sur la gâchette. Tenez la défonceuse (extrémité de la buse) près du métal et utilisez les lignes directrices entourant la buse pour tracer les gabarits, le cas échéant.

Étape 9 :Éteignez la machine. Lorsque vous avez fini de couper votre métal, éteignez la machine.

Étape 10 :déconnectez la pince de mise à la terre. Débranchez la pince de masse du métal sur lequel vous travaillez.

Étape 11 :Désactivez la diffusion. Dans ce cas, coupez l'air en faisant pivoter le levier de 90 degrés de l'alignement à la perpendiculaire à la ligne.

Étape 12 :Enroulez tous les flexibles. Enveloppez la ligne du pistolet à plasma, la ligne aérienne et la ligne au sol.

Conseils de découpe au plasma pour améliorer les résultats

Si vous tenez compte de quelques conseils et bonnes pratiques lors du choix et de l'utilisation d'un découpeur plasma, vous pouvez améliorer les résultats.

Astuce 1 :Choisissez le bon découpeur plasma

Certains des facteurs clés à prendre en compte lors du choix d'un découpeur plasma sont la puissance de sortie, la vitesse de coupe, la puissance d'entrée, le cycle de service, le poids et la taille. Lorsque vous choisissez votre machine, pensez aux tâches que vous effectuez le plus souvent.

Astuce 2 :Lisez le manuel

Lisez attentivement le manuel d'instructions pour vous familiariser avec le fonctionnement sûr et correct de votre découpeur plasma. Cela vous aidera à optimiser les capacités de votre découpeur plasma et à promouvoir une utilisation sûre de la machine.

Astuce 3 :Faites attention à la configuration

Fixez la pince de mise à la terre uniquement sur du métal propre. Si nécessaire, éliminez la rouille ou la peinture, car elles obstruent le flux d'électricité.

Placez également la pince de masse aussi près que possible de la coupe ou, si possible, de la pièce elle-même. Vérifiez vos câbles pour les points usés, les connexions desserrées ou tout ce qui pourrait interférer inutilement avec la circulation du courant.

Pour régler l'ampérage ou la chaleur de l'unité de coupe au niveau correct, effectuez quelques coupes d'entraînement avec un ampérage élevé. Vous pouvez alors réduire le courant en fonction de votre vitesse de conduite. Si l'ampérage est trop élevé ou si votre vitesse de conduite est trop lente, le matériau coupé peut devenir chaud et accumuler la gale.

Astuce 4 :Tracez le chemin avant de couper

Tracez le chemin que vous voulez couper sans appuyer sur la gâchette. Pour les coupes longues, pratiquez vos mouvements avant d'appuyer sur la gâchette pour vous assurer d'avoir suffisamment de liberté de mouvement pour effectuer une coupe continue. S'arrêter et redémarrer au même endroit est difficile et entraîne généralement des irrégularités dans le bord de coupe.

Vous pouvez également faire un motif découpé avec le même matériau que celui avec lequel vous travaillerez. De cette façon, vous vous assurerez que vous utilisez les bons paramètres et la bonne vitesse de croisière.

Conseil 5 :Utilisez la bonne technique 

Utilisez votre main non coupante comme support pour votre autre main. Cela stabilise votre main de coupe, permet une liberté de mouvement dans toutes les directions et aide à maintenir un espacement constant de 1/16 "à 1/8". Notez que la plupart des gens trouvent plus facile de tirer une lampe de poche vers leur corps que de la repousser.

Le maintien d'un écart de 1/16" à 1/8" augmente la capacité de coupe des petites machines et prolonge la durée de vie des consommables.

Utilisez une protection de remorquage si votre machine en est équipée. Cela permet de poser la torche sur la pièce tout en maintenant une distance optimale sans toucher le métal avec la pointe, ce qui nuit à la qualité de la coupe et à la durée de vie du consommable.

Commencez à couper en plaçant la torche aussi près que possible du bord du métal de base. Appuyez sur la gâchette pour démarrer le courant de polarisation. L'arc pilote s'allume, suivi de l'arc de coupe. Une fois que l'arc de coupe commence, déplacez lentement la torche sur le métal.

Ajustez votre vitesse pour que les étincelles de coupe sortent du fond du métal. À la fin d'une coupe, inclinez légèrement la torche vers la fin de la coupe ou faites une courte pause pour terminer la coupe. L'air de sillage reste peu de temps après le relâchement de la gâchette pour refroidir le brûleur et les pièces consommables.

Conseil 6 :Vérifiez les consommables

Si la pointe ou l'électrode est usée ou endommagée, la qualité de la coupe en sera affectée. Vérifiez donc régulièrement vos consommables. Si le trou de la pointe est irrégulier et/ou recouvert d'éclaboussures, jetez-le. Si la pointe de l'électrode forme un trou, jetez-la.

Les consommables s'usent à chaque coupe, mais des facteurs tels que l'humidité dans l'alimentation en air, la découpe de matériaux trop épais ou une mauvaise technologie augmentent la détérioration des consommables. Il est recommandé d'échanger la pointe et l'électrode pour obtenir la meilleure qualité de coupe possible.

Ne serrez pas trop le porte-consommable. Les pièces à l'intérieur doivent en fait se déplacer (se séparer) pour créer un arc. Utilisez simplement votre doigt pour serrer la tasse.

Conseil 7 :Surveillez la vitesse de déplacement

Plus vous irez vite (surtout avec de l'aluminium), plus votre coupe sera nette. Lorsque vous coupez des matériaux plus épais, réglez la machine à pleine puissance et variez votre vitesse de conduite. Avec un matériau plus fin, réduisez l'ampérage et passez à une pointe avec un ampérage inférieur pour créer un trait de scie étroit.

Avec une vitesse de déplacement raisonnable, l'arc doit émerger du matériau à un angle de 15 à 20 degrés par rapport au sens de déplacement. S'il descend tout droit, cela signifie que vous vous déplacez trop lentement. S'il revient, cela signifie que vous vous déplacez trop vite.

Si vous voyagez à la bonne vitesse et utilisez la bonne quantité de chaleur, vous obtiendrez une coupe très nette avec moins de gale sur le dessous de la coupe et peu ou pas de déformation du métal.

Conseil 8 :Suivez les procédures de sécurité

Pour une sécurité adéquate du plasma, la peau exposée doit être protégée. Vous aurez besoin de gants de soudage et d'une blouse de soudage ou d'autres vêtements ignifuges. Boutonnez les poignets, les poches et le col de la chemise pour éviter qu'ils ne prennent des étincelles.

Protégez vos yeux avec la bonne lentille d'ombre pour le découpeur plasma que vous prévoyez d'utiliser. Les instructions d'utilisation indiquent la couleur requise pour l'intensité du courant. Vous pouvez utiliser des lunettes de coupage plasma/oxycoupage conventionnelles ou un casque de soudage avec mode coupage.

Les procédures de sécurité doivent être suivies de près dans chaque application de coupage plasma.

Avantages de la découpe plasma

Inconvénients de la découpe au plasma

FAQ.

Qu'est-ce que la découpe plasma ?

La découpe au plasma (coupe à l'arc plasma) est un processus de fusion dans lequel un jet de gaz ionisé à des températures supérieures à 20 000 °C est utilisé pour faire fondre et expulser le matériau de la coupe. Cette chaleur fait fondre le métal et le flux de gaz l'éjecte de la coupe. Les gaz plasmagènes sont généralement de l'argon, de l'argon/hydrogène ou de l'azote.

Comment fonctionne la découpe plasma ?

Les coupeurs au plasma fonctionnent en envoyant un arc électrique à travers un gaz qui passe à travers une ouverture resserrée. L'ouverture restreinte (buse) à travers laquelle le gaz passe le fait passer à grande vitesse, comme l'air passant à travers une entreprise dans un carburateur. Ce gaz à grande vitesse traverse le métal en fusion.

Pourquoi utilise-t-on la découpe plasma ?

La torche éblouissante d'un découpeur plasma se trouve dans la plupart des ateliers de fabrication de métaux. Utilisée pour trancher d'énormes feuilles de métal de n'importe quelle épaisseur, cette technique est utilisée pour fabriquer toutes sortes d'objets métalliques tels que des portails, des panneaux de signalisation et des sculptures.

Combien de temps dure un découpeur plasma ?

La durée de vie typique d'un ensemble de consommables devrait être d'environ 1 à 3 heures pour environ 120 A de coupe mécanisée, c'est dans la fonction du métier. Couper à un courant plus faible peut allonger la durée de vie des consommables.

À quelle profondeur un découpeur plasma peut-il couper ?

En règle générale, une torche à plasma portative peut couper jusqu'à 38 mm (1,5 pouces) d'épaisseur de plaque d'acier. Alors que si vous avez besoin de quelque chose d'un peu plus puissant, une torche industrielle à contrôleur informatique peut couper de l'acier jusqu'à 150 mm (6 pouces) d'épaisseur. Vous devez également tenir compte du type de métal que vous coupez.

Est-ce qu'un découpeur plasma peut couper du métal rouillé ?

Le plasma peut couper n'importe quel métal électriquement conducteur, y compris l'acier inoxydable, l'acier doux, l'aluminium, etc., sans préchauffage. Le plasma est également excellent pour couper du métal peint, sale ou même rouillé.

Un découpeur plasma peut-il souder ?

Avec la bonne conception de la torche, une injection d'azote-eau, moins coûteuse que d'autres gaz, peut bien fonctionner lors de la découpe au plasma de l'aluminium et de l'acier inoxydable pour le soudage ultérieur. Le processus implique une électrode entourée d'azote, qui est chauffée par un arc électrique pour former le plasma.

Est-ce qu'un découpeur plasma est meilleur qu'une torche ?

Le plasma ne nécessite pas que le métal soit préchauffé avant la coupe, ce qui permet de gagner du temps, et les coupeurs au plasma surpassent également les torches oxy-combustible lors de la coupe de métaux empilés. Des vitesses plus rapides peuvent être atteintes sur des métaux plus fins avec du plasma, avec une distorsion du métal minimale ou nulle.

Que faut-il pour le coupage plasma ?

La découpe au plasma nécessite deux éléments de base - l'air et l'électricité - donc la prochaine question à se poser est de savoir quel type de puissance d'entrée est disponible. Plusieurs coupeurs plasma de 30 ampères, tels que le Spectrum® 375 X-TREME™, fonctionnent avec une alimentation de 120 ou 240 volts.

Quels sont les avantages et les inconvénients de la découpe plasma ?

Avantages de la découpe au plasma Inconvénients de la découpe au plasma
Large gamme de matériaux, y compris l'acier inoxydable et l'aluminium Généralement limité à une plaque de 50 mm (air-plasma)
HAZ étroite Bruit lors de la coupe de sections épaisses
Faible coût des consommables (air) Fumées lors de la coupe à l'air
Idéal pour ce matériau en feuille Arc éblouissant lors de la coupe dans l'air
Faible dégagement de fumée lors de la coupe sous l'eau Coûts des consommables (électrode et buse)
Bord de coupe de haute qualité  

Quelle est la différence entre l'oxycoupage et le coupage plasma ?

La découpe au plasma est rendue possible en introduisant de l'électricité dans l'air comprimé pour créer un gaz plasma ionisé et déséquilibré. L'oxycoupage est l'endroit où une flamme de gaz oxygène-combustible préchauffe le matériau à sa température d'inflammation, puis un puissant jet d'oxygène est dirigé vers le matériau.

Combien coûte le découpeur plasma ?

Selon le type, la taille et les caractéristiques, une machine de découpe plasma CNC peut coûter entre 15 000 $ et 300 000 $. C'est une large gamme, mais la grande majorité des machines à plasma CNC vendues aujourd'hui sont bien en dessous de la barre des 100 000 $.

Un découpeur plasma peut-il découper la peinture ?

Vérifiez la connexion de terre à la pièce à usiner. Bien que le plasma puisse couper le métal peint, il nécessite une connexion solide sur une partie propre de la pièce aussi proche que possible de la zone de travail.

Est-ce qu'un découpeur plasma est plus chaud que le soleil ?

La chaleur d'un découpeur plasma peut atteindre une température impressionnante de 25 000 degrés Celsius. Pour mettre cela en perspective, il fait plus chaud que la surface du soleil qui se situe à une température confortable de 5 505 degrés Celsius.

Un découpeur plasma peut-il couper l'aluminium ?

Oui, comme pour tout métal électriquement conducteur, la découpe plasma de l'aluminium n'est pas seulement possible, elle est très efficace. Pour les non-initiés, la découpe plasma est un processus qui projette un jet de gaz ionisé à grande vitesse à travers un orifice.

Avez-vous besoin de gaz pour la découpe plasma ?

Oui. Tous les systèmes de coupage plasma, y ​​compris les coupeurs plasma à air, utilisent du gaz.

Avez-vous besoin d'un compresseur d'air pour un découpeur plasma ?

Les coupeurs au plasma ont besoin d'une pression d'air pour couper dans un processus en deux étapes. Tout d'abord, l'arc chauffe le métal jusqu'à ce qu'il soit semi-gazeux. Deuxièmement, le plasma est forcé par des jets d'air pour terminer la coupe. Par conséquent, tous les coupeurs au plasma ont besoin d'un compresseur d'air pour générer une pression d'air suffisante pour la tâche.

Quelle épaisseur de métal un découpeur plasma de 50 ampères peut-il couper ?

Ce découpeur plasma à onduleur a une puissance de 50 ampères, capable de couper une plaque d'acier jusqu'à 1/2 pouce d'épaisseur.

Pouvez-vous souder de l'aluminium avec un découpeur plasma ?

L'aluminium découpé au plasma peut créer des soudures parfaites. En utilisant un tel couteau, vous pouvez garder la surface du métal à l'extérieur de la zone de soudage modérément fraîche. En outre, cela aide à prévenir la distorsion ou les dommages à la peinture qui accompagnent généralement les coupe-flammes. Les coupeurs au plasma soudent avec précision et rapidité les pièces en aluminium ensemble.

Combien de pression d'air faut-il pour faire fonctionner un découpeur plasma ?

Pour la majorité de la gamme de produits Everlast, la pression d'air requise pour faire fonctionner les torches se situe entre 55 et 70 psi. Les coupures à faible ampérage nécessiteront moins de pression d'air pour un fonctionnement plus stable, parfois jusqu'à 45 psi environ, sinon l'arc sera soufflé.

Un découpeur plasma peut-il couper des boulons ?

Ils peuvent également être utilisés pour couper presque tout ce qui est en métal, y compris l'acier, l'acier inoxydable et l'aluminium. Vous pouvez même les utiliser pour couper des écrous et des boulons rouillés comme vous le feriez avec un chalumeau à gaz, mais beaucoup plus rapidement et avec des résultats plus propres.

Peut-on découper la fonte avec un découpeur plasma ?

Vous pouvez couper la fonte avec une torche de découpe au plasma, mais ce n'est pas la meilleure méthode à utiliser. Si vous avez besoin de couper de la fonte, vos meilleures options sont d'utiliser soit une fraise à pression ou un outil avec une lame de diamant.

Pouvez-vous couper des barres d'armature avec un découpeur plasma ?

Torches plasma ou oxy-acétylène - Ces outils sont souvent utilisés pour couper le métal, mais je trouve qu'ils laissent beaucoup de "scories" ou de déchets autour de la coupe que je dois ensuite nettoyer avec la meuleuse pour couper une surface lisse à souder. Le plasma a également mis beaucoup de temps à couper les barres d'armature et a utilisé une quantité importante d'électricité.

Pouvez-vous découper au plasma sous l'eau ?

Lors de la découpe au plasma sous l'eau, l'eau absorbe la grande majorité de la fumée du plasma. Au lieu de gonfler des nuages ​​de fumée qui doivent être capturés par un dépoussiéreur coûteux, une nappe phréatique émet généralement une petite bouffée occasionnelle qui se dissipe rapidement.


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