Qu'est-ce que le découpage plasma des métaux.

) Le jet de plasma est appelé coupage plasma. Le flux de plasma est formé par le soufflage de gaz dans un arc électrique comprimé. Le gaz se réchauffe ensuite et s’ionise (se décompose en particules chargées négativement et positivement). La température du flux de plasma est d'environ 15 000 degrés Celsius.

Types et méthodes de découpe au plasma

La découpe plasma peut être :

• superficiel;
• partage

Dans la pratique, le découpage plasma par séparation a trouvé de nombreuses applications. La découpe de surface est extrêmement rarement utilisée.

La découpe elle-même s'effectue de deux manières :

• arc plasma. Lors de la coupe de l'acier à l'aide de cette méthode, le métal coupé est inclus dans un circuit électrique. Un arc se forme entre l'électrode en tungstène de la torche et la pièce.

• jet de plasma. Un arc se produit dans la fraise entre deux électrodes. Le produit à découper n'est pas inclus dans le circuit électrique.

Découpe plasma Surclasse l’oxygène. Mais si un matériau épais ou du titane est coupé, la préférence doit être donnée à la coupe à l'oxygène. Le découpage plasma est indispensable lors de la découpe (surtout).

Types de gaz utilisés pour le coupage plasma.

Les gaz utilisés pour former le plasma sont :

• actif - oxygène, air. Utilisé lors de la coupe de métaux ferreux
• inactif - azote, argon, . Utilisé pour couper les métaux et alliages non ferreux.

1. Air comprimé. Utilisé pour couper :

• cuivre et ses alliages – d'une épaisseur allant jusqu'à 60 mm ;
• l'aluminium et ses alliages – d'une épaisseur allant jusqu'à 70 mm ;
• acier – d’une épaisseur allant jusqu’à 60 mm.

1. Azote avec argon. Utilisé pour couper :

• acier fortement allié jusqu'à 50 mm d'épaisseur.

Appliquez ceci mélange gazeux Non recommandé pour couper le cuivre, l'aluminium et l'acier noir ;

1. Azote pur. Utilisé pour la découpe (h=épaisseur du matériau) :

• cuivre h égal à 20 mm ;
• laiton h égal à 90 mm;
• aluminium et ses alliages h égal à 20 mm ;
• aciers fortement alliés h égal à 75 mm, aciers faiblement alliés et bas carbone - h égal à 30 mm ;
• titane - n'importe quelle épaisseur.

1. Azote avec hydrogène. Utilisé pour couper :

• cuivre et ses alliages d'épaisseur moyenne (jusqu'à 100 mm) ;
• aluminium et alliages d’épaisseur moyenne – jusqu’à 100 mm.

Le mélange d'azote ne convient pas à la coupe de l'acier ou du titane.

1. Argon avec hydrogène. Utilisé pour couper :

• Cuivre, aluminium et alliages à base de ceux-ci d'une épaisseur de 100 mm et plus ;
• Acier fortement allié jusqu'à 100 mm d'épaisseur.

Il n'est pas recommandé d'utiliser de l'argon avec de l'hydrogène pour couper les aciers au carbone, à faible teneur en carbone et faiblement alliés, ainsi que le titane.

Équipement pour le coupage plasma : types et brèves caractéristiques.

Pour mécaniser le coupage plasma, des machines semi-automatiques et portables ont été créées diverses modifications.

1. peut fonctionner avec des gaz actifs et inactifs. L'épaisseur du matériau coupé varie de 60 à 120 mm.

• Consommation de gaz:

1. air – de 2 à 5 m3/heure ;
2. argon – 3 m3/heure ;
3. hydrogène – 1 m3/heure ;
4. azote – 6 m3/heure.

• Vitesse de déplacement – ​​de 0,04 à 4 m/min.
• Pression du gaz de fonctionnement – ​​jusqu'à 0,03 MPa.
• Le poids des machines semi-automatiques est de 1,785 à 0,9 kg, selon la modification.

2. Les machines portables utilisent de l’air comprimé.

• L'épaisseur du matériau à découper ne dépasse pas 40 mm.
• Consommation d'air comprimé – de 6 à 50 m3/heure ;
• Refroidissement des torches à plasma – avec de l'eau ou de l'air.
• Vitesse de déplacement – ​​de 0,05 à 4 m/min.
• Pression du gaz de fonctionnement – ​​jusqu'à 0,4 – 0,6 MPa.
• Le poids des machines portables peut aller jusqu'à 1,8 kg, selon la modification.
• Les torches à plasma refroidies à l'eau ne peuvent fonctionner qu'à des températures positives environnement.
• Les machines semi-automatiques et portables sont adaptées à un usage industriel.

Pour découpe manuelle Deux ensembles sont disponibles :

• KDP-1 avec torche à plasma RDP-1 ;
• KDP-2 avec plasmatron RDP-2.

Découpe plasma

L'appareil KDP-1 est utilisé pour couper l'aluminium (jusqu'à 80 mm), les aciers inoxydables et fortement alliés (jusqu'à 60 mm) et le cuivre (jusqu'à 30 mm).

Courant de fonctionnement maximum – 400 A.

La tension maximale en circuit ouvert de l'alimentation est de 180 V.

La torche à plasma RDP-1 fonctionne avec de l'azote, de l'argon ou un mélange de ces gaz avec de l'hydrogène.

La torche à plasma RDP-1 est refroidie avec de l'eau, elle peut donc être utilisée à des températures supérieures à 0 degré Celsius.

L'appareil KDP-2 est inférieur au premier en termes de puissance d'arc (seulement 30 kW). L'avantage de ce modèle est que la torche plasma RDP-2 est refroidie par air. En conséquence, le kit peut être utilisé sur en plein airà n'importe quelle température ambiante.

Ensemble complet d'appareils de coupe manuels :

• torche à plasma coupante;
• paquet de câbles et de tuyaux ;
• collectionneur;
• plus léger pour exciter l'arc de coupe.

Les kits de découpe plasma manuel sont produits sans télécommande. Cette solution de conception est rationnelle pour effectuer une quantité limitée de travaux avec une charge d'équipement ne dépassant pas 40 à 50 %. Mais pendant leur fonctionnement, ils doivent être équipés de redresseurs et de convertisseurs de soudage.

Cependant, il ne faut pas oublier que du point de vue de la sécurité, pour la découpe manuelle, la tension à vide de la source d'alimentation ne doit pas dépasser 180 V.

Découpe plasma de métaux à faire soi-même : quelques subtilités du procédé.

• Le début du processus de découpe du métal est considéré comme le moment de l’initiation de l’arc plasma. Une fois la découpe commencée, il est nécessaire de maintenir une distance constante entre la buse de la torche plasma et la surface du matériau. Elle doit être comprise entre 3 et 15 mm.
• Il est nécessaire de s'efforcer de garantir que le courant est minimal pendant le fonctionnement, car avec une augmentation du courant et du débit d'air, la durée de vie de la buse et de l'électrode de la torche à plasma diminue. Cependant, le niveau actuel doit garantir des performances de coupe optimales.
• La plupart opération complexe est en train de percer des trous. La difficulté réside dans la formation éventuelle d'un double arc et la défaillance de la torche à plasma. Par conséquent, lors du poinçonnage, la torche à plasma doit être surélevée de 20 à 25 mm au-dessus de la surface métallique. La torche à plasma n'est abaissée en position de travail qu'après avoir percé le métal. Lorsque vous percez des trous dans des feuilles épaisses, les experts recommandent d'utiliser écrans de protection avec des trous d'un diamètre de 10-20 mm. Des écrans sont placés entre le produit et la torche plasma.
• Pour la découpe manuelle des aciers fortement alliés, l'azote est utilisé comme gaz plasmagène.
• Lors de la découpe manuelle de l'aluminium à l'aide d'un mélange argon-hydrogène, la teneur en hydrogène ne doit pas dépasser 20 % pour augmenter la stabilité de l'arc.
• La découpe du cuivre est réalisée à l'aide de mélanges contenant de l'hydrogène. Mais le laiton nécessite de l'azote ou un mélange azote-hydrogène. Dans le même temps, la coupe du laiton est 20 % plus rapide que celle du cuivre.
• Après la coupe, le cuivre doit être nettoyé sur une profondeur de 1 à 1,5 mm. Pour le laiton, cette exigence n'est pas obligatoire.

Aujourd’hui, il est difficile d’imaginer l’industrie lourde sans le recours au soudage et au découpage des métaux. La plupart des entreprises industrielles impliquées dans le traitement des produits métalliques utilisent une méthode de découpe spéciale : le plasma.

Le coupage plasma est un processus de traitement de matériaux dans lequel l'élément de coupe est un jet de plasma.

Peu de gens savent comment découper du métal au plasma de leurs propres mains et quelles sont les principales étapes de ce processus. Le plus souvent, l'épaisseur des produits traités est inférieure à 20 cm. C'est pour couper du métal de cette épaisseur que l'on utilise des appareils à plasma.

Caractéristiques des produits de découpe au plasma

Ceux qui utilisent un coupeur d’oxygène pour séparer le métal savent que le coupage au plasma diffère de cette méthode à bien des égards. Ici, au lieu d'un gaz de coupe, un jet de plasma est utilisé. Comme pour le soudage conventionnel, le coupage plasma utilise arc électrique. Il s'enflamme directement entre la surface de l'objet et l'électrode. Le gaz fourni devient du plasma. Un fait intéressant est que la température de ces derniers peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de degrés (de 5 à 30 mille). Dans ce cas, la vitesse du jet atteint souvent 1 500 m/s. Le coupage plasma du métal convient aux produits jusqu'à 20 cm d'épaisseur. Quant au gaz fourni à la buse, il se décline en plusieurs types : actif et inactif.

La première catégorie comprend l'oxygène et un mélange d'air, la seconde comprend l'azote, l'hydrogène ainsi que certains gaz inertes, comme l'argon. Le choix d'un gaz ou d'un autre dépend du métal. S'il s'agit d'un métal ferreux, il est alors recommandé d'utiliser des gaz actifs. Les inactifs conviennent mieux aux métaux non ferreux (aluminium, cuivre) et à leurs alliages. Le découpage plasma manuel peut être effectué en surface et en séparation. Ce dernier est utilisé beaucoup plus souvent. Il faut savoir que cette méthode de découpe du métal est la plus automatisée. Le découpage au plasma implique l'utilisation de machines automatiques (programmables) spéciales.

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Côtés positifs et négatifs

Le coupage au plasma a ses avantages et côtés négatifs. Les avantages incluent tout d’abord la possibilité d’utiliser des équipements pour couper n’importe quel métal. Ceci est obtenu grâce à l'augmentation de la température dans espace de travail. Deuxièmement, un aspect important est la vitesse élevée. Cela garantit la meilleure productivité. Troisièmement, le découpage au plasma est idéal pour découper des produits de diverses formes géométriques. Ceci ne peut pas être réalisé en utilisant la méthode du gaz simple. Quatrièmement, grande importance a le fait qu'une telle découpe du métal est précise et rapide. Ici, la probabilité de recevoir des produits de mauvaise qualité est considérablement réduite, puisque le travail est automatisé.

Cinquièmement, tout le monde sait qu’une simple coupure d’oxygène peut constituer un danger pour les humains et les autres. Le découpage au plasma est le moins dangereux. Sixièmement, ces travaux peuvent être effectués aussi bien à l'extérieur que sous l'eau. Il est également important que le coût par m de matériau soit beaucoup plus faible, c'est pourquoi le coupage au plasma est de plus en plus utilisé dans les grandes installations industrielles. Pour ce qui est de aspects négatifs Ce procédé, l'équipement est assez coûteux, cette technique est donc rarement utilisée à la maison.

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Quel appareil choisir

Le découpage plasma du métal commence par la préparation de l'équipement. Pour ce faire, vous devrez sélectionner appareil de haute qualité. Il existe 2 types d'équipements : l'onduleur et le transformateur. Les onduleurs sont familiers à beaucoup car ils sont utilisés pour le soudage. Ils ont remplacé les transformateurs. Les unités onduleurs sont de petite taille, compactes, esthétiques et consomment moins d’énergie. Lors de l'achat d'équipement, vous devez faire attention à des caractéristiques telles que la durée de fonctionnement et la puissance. L'inconvénient d'un tel appareil est qu'il est assez sensible aux surtensions du réseau.

L'équipement de coupe de type transformateur est le plus fiable et le plus durable. Une particularité des transformateurs est qu’à puissance élevée, ils peuvent être utilisés pour la découpe automatisée. La méthode manuelle est également utilisée. Si la découpe du métal est censée être effectuée dans un atelier privé ou dans des installations industrielles, il est alors plus conseillé d'acheter un appareil de type transformateur. Il est également largement utilisé dans la construction automobile. Il ne faut pas oublier que tout découpage plasma est un plaisir coûteux.

L'appareil ne sera pas bon marché. Un critère important Lors du choix de l'équipement, l'épaisseur de coupe maximale est prise en compte. Pour les métaux non ferreux (cuivre), c'est toujours moins. Si dans passeport technique Si l'épaisseur maximale est de 10 mm, cet indicateur s'applique aux métaux non ferreux.

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Caractéristiques du coupage plasma à arc manuel

La méthode manuelle est souvent utilisée pour couper des produits métalliques. Sa particularité est qu'il n'est pas obligatoire hautement qualifié pour couper le produit. Le travail peut être effectué par n'importe qui, connaissant toutes les principales étapes du processus. En achetant un découpeur plasma, vous pouvez couper non seulement du métal, mais également du carrelage, du bois et d'autres matériaux. Découpe plasma manuellement commence par une inspection des équipements, des buses, des électrodes. La buse et les électrodes doivent être solidement fixées. Pour économiser des matériaux, il est conseillé d'amorcer l'arc le plus rarement possible. Pour que l'appareil commence à fonctionner, de l'air comprimé doit lui être fourni.

Pour cela, vous pouvez utiliser des bouteilles remplies d'air, un compresseur ou connecter l'équipement à une canalisation centrale (si la découpe est effectuée dans conditions industrielles). Les appareils les plus fiables sont équipés d'un dispositif de contrôle spécial, à l'aide duquel l'air entrant est distribué dans l'appareil.

La prochaine étape est la mise en place du matériel. Pour ce faire, vous devez sélectionner la bonne intensité de courant. Il est préférable de commencer la coupe avec un courant élevé. Dans ce cas, plusieurs tests de coupe sont effectués. Un mode mal sélectionné peut entraîner une surchauffe du métal et des éclaboussures. À mode optimal Lors de la combustion d'un arc, la ligne de coupe doit être lisse et le métal ne doit pas être déformé.

S'il est nécessaire de couper un matériau en feuille, la buse du brûleur est placée près de la surface du métal. Pour ce faire, allumez le bouton d'alimentation de l'appareil. Peu de temps après, l'arc pilote devrait s'allumer, suivi de l'arc de coupe. L'arc doit être dirigé selon un angle de 90° par rapport au métal. Le brûleur se déplace de haut en bas. Si le coupage plasma automatique a une vitesse élevée, alors avec la méthode manuelle, la torche doit être déplacée lentement. À la fin du travail, il est conseillé d'arrêter brièvement l'avancée de la torche pour terminer la découpe.

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Couper divers métaux

Couper un métal particulier peut avoir ses propres caractéristiques. Aujourd'hui, la coupe est plus souvent utilisée matériau en feuille. Il est généralement représenté par l'acier. Il est souvent nécessaire de découper de l'aluminium. Si le soudage de ce métal est difficile en raison de la formation d’un film protecteur sous forme d’oxyde d’aluminium à sa surface, la découpe de l’aluminium est assez simple. Il est important de rappeler ici qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser de l’air et des gaz actifs.

Le découpage plasma de l'aluminium est réalisé à l'argon ou à l'azote.

L'argon et l'azote sont des éléments chimiquement moins actifs. Par conséquent, pendant le processus de coupe et de chauffage du métal, aucun film d'oxyde ne se forme dessus. Un autre matériau courant est l’acier. Dans cette situation, la découpe s'effectue sans utilisation de gaz de protection. Le coupage plasma à l'arc aérien est excellent pour les produits fabriqués en en acier inoxydable. C'est le plus manière abordable Coupe

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Découpe au jet plasma

Contrairement à la méthode à l'arc, lors de la découpe au jet de plasma, le métal ne participe pas à la formation d'un circuit électrique. L'arc électrique lui-même est présent, mais il se forme directement entre l'intérieur de la buse et l'électrode. Un tel arc électrique est nécessaire à la formation du plasma. Cela permet de découper des matériaux non conducteurs de l’électricité. Le plasma dans cette situation est à grande vitesse. Le plus souvent, cette méthode est utilisée pour séparer les matériaux en feuille. Quant à l'utilisation d'électrodes, les électrodes à base de divers alliages de tungstène conviennent au coupage plasma.

Il ne faut pas oublier que pour découper des matériaux à l'aide d'un flux plasma, il faut disposer outils nécessaires et matériaux. Ils comprennent des appareils de coupe, des sources courant électrique, salopette, chaussures, masque, mitaines, marteau, ciseau, brosse métallique. Souvent, pour effectuer de tels travaux, une machine de découpe plasma est fabriquée à la main. En termes de puissance, il ne peut pas être inférieur à celui d'usine.

La découpe des métaux au plasma est bien adaptée à la découpe des aciers fortement alliés. Cette méthode est supérieure aux coupeuses à gaz en raison de sa zone de chauffage minimale, qui permet de réaliser une coupe rapidement, mais d'éviter la déformation de la surface due à la surchauffe. Contrairement aux méthodes de découpe mécaniques (« meuleuse » ou machine), elles sont capables de découper la surface selon n'importe quel motif, obtenant ainsi des formes solides uniques avec un minimum de déchets de matériaux. ? Quelle est la technologie du processus de découpe ?

Le coupage plasma du métal et ses principes de fonctionnement reposent sur l'amplification de l'arc électrique par accélération avec du gaz sous pression. Cela augmente plusieurs fois la température de l'élément de coupe, contrairement à la flamme propane-oxygène, qui permet une coupe rapide sans permettre à la conductivité thermique élevée du matériau de transférer la température au reste du produit et de déformer la structure.

Le découpage plasma du métal dans la vidéo donne idée générale sur le processus en cours. L'essence de la méthode est la suivante :

1. Source de courant (alimentée à partir de 220 V pour les petits modèles, et 380 V Pour installations industrielles, conçu pour les grandes épaisseurs de métal) produit la tension requise.
2. Le courant est transmis à travers les câbles jusqu'à la torche à plasma (la torche entre les mains du soudeur-coupeur). L'appareil contient une cathode et une anode - des électrodes entre lesquelles un arc électrique s'allume.
3. Le compresseur force un flux d'air qui est transmis par des tuyaux dans l'appareil. La torche à plasma est dotée de tourbillons spéciaux qui aident à diriger et à faire tourbillonner l'air. Le flux pénètre dans l’arc électrique, l’ionise et accélère plusieurs fois la température. Le résultat est du plasma. Cet arc est appelé arc pilote car il brûle pour maintenir le fonctionnement.
4. Dans de nombreux cas, on utilise un câble de travail connecté au matériau à couper. En rapprochant la torche plasma du produit, l'arc se referme entre l'électrode et la surface. Un tel arc est appelé arc de travail. La température élevée et la pression de l'air pénètrent à l'endroit requis dans le produit, laissant coupe fine et de petits dépôts qui peuvent être facilement éliminés en tapotant. Si le contact avec la surface est perdu, l'arc continue automatiquement à brûler en mode veille. Une application répétée sur le produit permet de continuer à couper immédiatement.
5. Une fois le travail terminé, le bouton du plasmatron est relâché, ce qui éteint tous les types d'arc électrique. Le système est purgé avec de l'air pendant un certain temps pour éliminer les débris et refroidir les électrodes.

L'élément de coupe est l'arc ionisé de la torche à plasma, qui permet non seulement de couper le matériau en pièces, mais également de le souder. Pour ce faire, utilisez un fil d'apport dont la composition est appropriée pour un type spécifique de métal, et au lieu de l'air ordinaire, un gaz inerte est fourni.

Types de coupage plasma et principes de fonctionnement

La coupe des métaux avec un arc ionisé à haute température présente plusieurs modifications selon l'approche utilisée et le but recherché. Dans certains cas circuit électrique, pour effectuer une découpe, doit être fermé entre la torche plasma et le produit. Il convient à toutes sortes de métaux conducteurs. Deux fils sortent de l'appareil, dont l'un va dans le brûleur et le second est fixé à la surface à traiter.

La deuxième méthode consiste à brûler un arc entre la cathode et l'anode, enfermées dans une buse de torche à plasma, et à pouvoir réaliser une coupe avec le même arc. Cette méthode Bien adapté aux matériaux incapables de conduire le courant. Dans ce cas, un câble provient de l'appareil menant au brûleur. L'arc brûle constamment en état de fonctionnement. Tout cela s'applique au découpage du métal au plasma pneumatique.

Mais il existe des modèles de découpeurs plasma dans lesquels la vapeur provenant du liquide versé est utilisée comme substance ionisante. Ces modèles fonctionnent sans compresseur. Ils disposent d'un petit réservoir pour remplir l'eau distillée, qui est fournie aux électrodes. En s'évaporant, une pression est créée, ce qui intensifie l'arc électrique.

Avantages des découpeurs plasma

Les principes de fonctionnement du coupage plasma par arc à haute température permettent d'obtenir de nombreux avantages par rapport aux autres types de coupage des métaux, à savoir :

• Capacité à traiter tout type d’acier, y compris les métaux à coefficient de dilatation thermique élevé.
• Couper des matériaux qui ne conduisent pas le courant électrique.
• Grande vitesse de travail.
• Facile à apprendre le processus de travail.
• Diverses lignes de coupe, y compris des formes bouclées.
• Haute précision de coupe.
• Traitement de surface ultérieur mineur.
• Moins de pollution environnementale.
• Sécurité pour le soudeur grâce à l'absence de bouteilles de gaz.
• Mobilité lors du transport d'équipements de petite taille et de petit poids.

Technologie de découpe plasma des métaux

Le fonctionnement du découpage plasma est montré dans la vidéo. Après avoir visionné quelques-unes de ces leçons, vous pouvez commencer à les essayer par vous-même. Le processus s'effectue dans l'ordre suivant :

1. Le produit à découper est positionné de manière à laisser un espace de plusieurs centimètres en dessous. Pour ce faire, des patins sont utilisés sous les bords, ou la structure est installée sur le bord de la table de manière à ce que la pièce à traiter soit au-dessus du sol.
2. Il est préférable de marquer la ligne de coupe avec un marqueur noir si le travail est effectué sur de l'inox ou de l'aluminium. Lorsqu'il faut couper du métal « noir », il est préférable de tracer un trait à la craie fine, plus clairement visible sur une surface sombre.
3. Il est important de s'assurer que le tuyau du chalumeau ne se trouve pas à proximité du site de coupe. Une surchauffe importante peut le détruire. Les soudeurs débutants peuvent ne pas le voir en raison de l'excitation et endommager l'équipement.
4. Portez des lunettes de sécurité. Si vous devez travailler longtemps, il est préférable d'utiliser un masque qui couvrira non seulement vos yeux, mais également tout votre visage des rayons ultraviolets.
5. Si la découpe est effectuée sur des supports exposés au sol, il convient alors de placer une feuille de métal afin que les éclaboussures n'abîment pas le revêtement de sol.
6. Avant de commencer les travaux, vous devez vous assurer que le compresseur a atteint une pression suffisante et que les modèles à eau ont chauffé le liquide à la température souhaitée.
7. En appuyant sur le bouton, l'arc est allumé.
8. La torche à plasma doit être tenue perpendiculairement à la surface à découper. Un petit angle de déviation par rapport à cette position est autorisé.
9. Il est préférable de commencer à couper par le bord du produit. Si vous devez commencer par le milieu, il est conseillé de percer un trou fin. Cela aidera à éviter la surchauffe et la dépression dans cet endroit.
10. Lors de la conduite d'un arc, il est nécessaire de maintenir une distance de 4 mm par rapport à la surface.
11. Pour cela, il est important de soutenir ses bras, ce qui se fait avec les coudes sur la table ou sur les genoux.
12. Lors d’une coupe, il est important de vérifier visuellement l’apparition d’un espace dans la zone traversée, sinon vous devrez recouper.
13. À la fin de la ligne de coupe, il faut veiller à ce que la pièce ne tombe pas sur vos pieds.
14. Relâcher le bouton arrête l'arc.
15. Une fine couche de laitier est battue le long des bords de la coupe avec un marteau. Si nécessaire, un nettoyage complémentaire du produit est effectué à l'aide d'une meule émeri.

Équipement utilisé

Pour réaliser le découpage plasma, divers appareils et appareils sont utilisés. La source de courant peut être de petite taille et contenir un transformateur, plusieurs relais et un oscillateur. Les petits modèles sont très compacts pour être transportés et travailler en hauteur. Ils sont capables de couper des métaux jusqu'à 12 mm d'épaisseur, ce qui est suffisant pour la plupart des types de travaux en production et à domicile. Les grands appareils ont une conception similaire, mais ont des paramètres plus puissants en raison de l'utilisation de matériaux de section plus grande et de valeurs de tension d'entrée accrues. Ces modèles sont transportés sur des chariots et le travail avec les produits est effectué avec une torche à plasma fixée à un support. Ils peuvent couper des matériaux jusqu'à 100 mm d'épaisseur.

Les plasmatrons des grands et des petits appareils sont conçus de la même manière, mais diffèrent par leur taille. Tous ont une poignée et un bouton de démarrage. Chacun possède une électrode en tige (cathode) et une buse interne (anode), entre lesquelles brûle un arc. Le tourbillonneur d'écoulement dirige l'air et accélère la température. L'isolant protège les pièces externes de la surchauffe et du contact prématuré des électrodes. Des buses externes sont installées en fonction de l'épaisseur à découper. Les pointes couvrent la buse des éclaboussures de métal en fusion. Divers accessoires peuvent être fixés à l'extrémité de la torche à plasma pour aider à maintenir la distance pendant le fonctionnement et à éliminer les dépôts de carbone des chanfreins. Le compresseur fournit de l'air par un tuyau et sa sortie est contrôlée par une vanne.

L'invention du coupage plasma a permis d'accélérer le travail avec de nombreux aciers alliés, et la précision de la ligne de coupe et la capacité de produire des formes courbes permettent d'obtenir une variété de produits pour processus de production. Comprendre le fonctionnement de l'appareil et l'essence du travail qu'il effectue vous aidera à maîtriser rapidement cette invention utile.

Récemment, l'utilisation du flux plasma pour la découpe de matériaux est devenue de plus en plus populaire. Le champ d'application de cette technologie est encore élargi par l'apparition sur le marché d'appareils portatifs utilisés pour effectuer le découpage plasma du métal.

L'essence du coupage plasma

Le coupage au plasma implique un échauffement local du métal dans la zone de séparation et sa fusion ultérieure. Un chauffage aussi important est obtenu grâce à l'utilisation d'un jet de plasma formé à l'aide d'un équipement spécial. La technologie pour produire un jet de plasma à haute température est la suivante.

• Initialement, un arc électrique se forme, qui s'allume entre l'électrode de l'appareil et sa buse ou entre l'électrode et le métal à couper. La température d'un tel arc est de 5 000 degrés.
• Après cela, du gaz est fourni à la buse de l'équipement, ce qui augmente la température de l'arc jusqu'à 20 000 degrés.
• Lorsqu'il interagit avec un arc électrique, le gaz est ionisé, ce qui conduit à sa transformation en un jet de plasma dont la température est déjà de 30 000 degrés.

Le jet de plasma résultant se caractérise par une lueur brillante, une conductivité électrique élevée et une vitesse de sortie de la buse de l'équipement (500 à 1 500 m/s). Un tel jet chauffe et fait fondre localement le métal dans la zone de traitement, puis il est découpé, ce qui est clairement visible même dans une vidéo d'un tel processus.

Dans des installations spéciales, divers gaz peuvent être utilisés pour produire un jet de plasma. Ceux-ci inclus:

• air ordinaire;
• oxygène technique;
• azote;
• hydrogène;
• argon;
• vapeur produite par l’eau bouillante.

La technologie de découpe des métaux utilisant le plasma consiste à refroidir la buse de l'équipement et à éliminer les particules de matériau en fusion de la zone de traitement. Ces exigences sont assurées par le débit de gaz ou de liquide fourni à la zone où s'effectue la découpe. Les caractéristiques du jet de plasma généré sur des équipements spéciaux permettent de l'utiliser pour découper des pièces métalliques dont l'épaisseur atteint 200 mm.

Les machines de découpe au plasma sont utilisées avec succès dans des entreprises de diverses industries. Avec leur aide, couper non seulement des pièces métalliques, mais aussi du plastique et Pierre naturelle. Grâce à ces capacités uniques et à leur polyvalence, ces équipements sont largement utilisés dans les usines de construction de machines et de construction navale, dans les entreprises de publicité et de réparation ainsi que dans le secteur des services publics. Un énorme avantage de l'utilisation de telles installations est qu'elles permettent d'obtenir une coupe très douce, fine et précise, ce qui constitue une exigence importante dans de nombreuses situations.

Équipement de découpe plasma

Sur marché moderne Il existe deux principaux types d’appareils disponibles pour couper le métal au plasma :

• dispositifs à action indirecte - la coupe est effectuée sans contact ;
• dispositifs à action directe - coupe par contact.

Le premier type d'équipement, dans lequel un arc est allumé entre l'électrode et la buse de la torche, est utilisé pour le traitement de produits non métalliques. De telles installations sont principalement utilisées dans diverses entreprises, vous ne les trouverez pas dans un atelier d'artisan à domicile ou dans un garage de réparateur.

Dans les appareils du deuxième type, un arc électrique est allumé entre l'électrode et la pièce elle-même, qui, bien entendu, ne peut être qu'en métal. Du fait que le gaz de travail dans de tels dispositifs est chauffé et ionisé dans tout l'espace (entre l'électrode et la pièce), le jet de plasma qu'ils contiennent a une puissance plus élevée. Ce type d’équipement peut être utilisé pour réaliser un découpage plasma manuel.

Toute machine de découpe plasma fonctionnant selon le principe du contact se compose d'un ensemble standard de composants :

• source de courant;
• torche à plasma;
• câbles et tuyaux utilisés pour connecter la torche à plasma à la source d'alimentation et à la source d'alimentation en gaz de travail ;
• bouteille de gaz ou compresseur pour obtenir un jet d'air à la vitesse et à la pression requises.

L'élément principal de tous ces appareils est le plasmatron, qui distingue ces équipements des équipements de soudage conventionnels. Les torches plasma ou découpeurs plasma sont constituées des éléments suivants :

• buse de travail;
• électrode;
• un élément isolant très résistant à la chaleur.

L'objectif principal de la torche à plasma est de convertir l'énergie de l'arc électrique en l'énérgie thermique plasma. Le gaz ou mélange air-gaz sortant de la buse de la torche à plasma par un trou de petit diamètre traverse une chambre cylindrique dans laquelle est fixée l'électrode. C'est la buse du découpeur plasma qui fournit la vitesse et la forme requises du flux de gaz de travail et, par conséquent, le plasma lui-même. Toutes les manipulations avec une telle fraise sont effectuées manuellement par l'opérateur de l'équipement.

Étant donné que l'opérateur doit supporter le poids du découpeur plasma, il peut être très difficile de garantir haute qualité Coupe de métal. Souvent, les pièces produites par découpe plasma manuelle présentent des bords inégaux, des traces d'affaissement et de saccades. Afin d'éviter de tels inconvénients, divers dispositifs sont utilisés : des supports et des butées, qui permettent un mouvement fluide de la torche plasma le long de la ligne de découpe, ainsi qu'un écart constant entre la buse et la surface de la pièce à découper.

Comme gaz de travail et de refroidissement lorsqu'il est utilisé équipement manuel de l'air ou de l'azote peuvent être utilisés. Ce jet air-gaz est également utilisé pour souffler le métal en fusion hors de la zone de coupe. Lors de l'utilisation de l'air, il provient d'un compresseur et l'azote provient d'une bouteille de gaz.

Sources d'alimentation requises

Bien que toutes les alimentations pour découpeurs plasma fonctionnent sur courant alternatif, certaines peuvent la convertir en courant continu, tandis que d'autres peuvent l'amplifier. Mais plus haute efficacité avoir ces appareils qui fonctionnent au courant continu. Les installations fonctionnant au courant alternatif sont utilisées pour couper des métaux à point de fusion relativement bas, par exemple l'aluminium et ses alliages.

Dans les cas où une puissance trop élevée du jet de plasma n'est pas requise, des onduleurs conventionnels peuvent être utilisés comme sources d'énergie. Ce sont ces appareils, caractérisés par un rendement élevé et assurant une grande stabilité de l'arc électrique, qui sont utilisés pour équiper les petites industries et les ateliers à domicile. Bien entendu, il ne sera pas possible de découper une pièce de métal d'épaisseur considérable à l'aide d'une torche à plasma alimentée par un onduleur, mais c'est optimal pour résoudre de nombreux problèmes. Gros avantage Les onduleurs sont également de taille compacte, ce qui les rend faciles à transporter et à utiliser pour travailler dans des endroits difficiles d'accès.

Les alimentations de type transformateur ont une puissance plus élevée, grâce à laquelle une découpe manuelle et mécanisée du métal à l'aide d'un jet de plasma peut être effectuée. Un tel équipement se distingue non seulement par une puissance élevée, mais également par une fiabilité plus élevée. Ils n'ont pas peur des surtensions qui peuvent endommager d'autres appareils.

Toute source d'alimentation en possède une caractéristique importante, comme la durée d'activation (DS). Pour les alimentations à transformateur, le cycle de service est de 100 %, ce qui signifie qu'elles peuvent être utilisées toute la journée de travail, sans interruption pour le refroidissement ou le repos. Mais, bien entendu, de telles alimentations présentent également des inconvénients, dont le plus important est leur consommation d'énergie élevée.

Comment se déroule le découpage plasma manuel ?

La première chose que vous devez faire pour commencer à utiliser une machine de découpe plasma du métal est d’assembler tous ses éléments constitutifs. Après cela, l'onduleur ou le transformateur est connecté à la pièce métallique et au réseau de courant alternatif.

Utilisé lors du traitement des métaux conducteurs. Le matériau en cours de traitement reçoit de l'énergie d'une source de courant via un gaz ionisé. Le système standard comprend un circuit d'allumage et une torche qui fournissent la puissance, l'ionisation et le contrôle nécessaires à une coupe de qualité et haute performance d'une variété de métaux.

La sortie de la source de courant constant définit l'épaisseur et la vitesse du matériau et maintient l'arc.

Le circuit d'allumage est réalisé sous la forme d'un générateur de tension alternative haute fréquence de 5 à 10 000 V avec une fréquence de 2 MHz, qui crée un arc de haute intensité qui ionise le gaz à l'état de plasma.

Le cutter est un support pour les pièces consommables - buse et électrode - et assure le refroidissement de ces pièces avec du gaz ou de l'eau. La buse et l'électrode sont comprimées et supportent le jet ionisé.

Les systèmes manuels et mécanisés répondent à des objectifs différents et nécessitent des équipements différents. Seul l'utilisateur peut déterminer lequel est le mieux adapté à ses besoins.

La découpe de métal au plasma est un processus thermique dans lequel un faisceau chauffe un métal électriquement conducteur à une température supérieure à son point de fusion et élimine le métal en fusion à travers un trou pratiqué. Un arc électrique se produit entre l'électrode de la torche, à laquelle un potentiel négatif est appliqué, et la pièce à travailler avec un potentiel positif, et le matériau est coupé par un flux de gaz ionisé sous pression à une température de 770 à 1 400 °C. Un jet de plasma (gaz ionisé) est concentré et dirigé à travers une buse, où il est compacté et devient capable de fondre et de couper une grande variété de métaux. Il s’agit du processus de base pour le découpage plasma manuel et mécanisé.

Découpe manuelle

La découpe manuelle du métal au plasma est réalisée à l'aide d'appareils assez petits dotés d'une torche à plasma. Ils sont maniables, polyvalents et peuvent être utilisés pour effectuer diverses tâches. Leurs capacités dépendent de la solidité actuelle du système de coupe. Les paramètres des unités de coupe manuelles varient de 7-25 A à 30-100 A. Certains appareils autorisent cependant jusqu'à 200 ampères, mais ceux-ci ne sont pas largement utilisés. Dans les systèmes manuels, l’air industriel est généralement utilisé comme gaz plasmagène et de protection. Ils sont conçus pour s'adapter à une variété de tensions d'entrée, allant de 120 V à 600 V, et peuvent être utilisés sur des systèmes monophasés ou triphasés.

Le plasma portatif pour couper le métal est généralement utilisé dans les ateliers impliqués dans le traitement de matériaux minces, les services d'usine Entretien, ateliers de réparation, points de collecte de ferraille, lors de travaux de construction et d'installation, dans la construction navale, les ateliers de réparation automobile et les ateliers d'art. En règle générale, il est utilisé pour couper les excédents. Un découpeur plasma typique de 12 A coupe une couche de métal maximale de 5 mm à une vitesse d'environ 40 mm par minute. L'appareil de 100 ampères coupe une couche de 70 mm à des vitesses allant jusqu'à 500 mm/min.

Généralement, un système manuel est sélectionné en fonction de l'épaisseur du matériau et de la vitesse de traitement souhaitée. Un appareil qui délivre un ampérage élevé fonctionne plus rapidement. Cependant, lors de coupes avec un ampérage élevé, il devient plus difficile de contrôler la qualité du travail.

Traitement mécanique

La découpe mécanisée des métaux au plasma est réalisée sur des installations qui, en règle générale, sont beaucoup plus grandes que les installations manuelles et est utilisée en combinaison avec tables de découpe, y compris avec un bain-marie ou avec une plate-forme équipée de divers entraînements et moteurs. De plus, les systèmes mécanisés sont équipés d'une commande CNC et d'un contrôle de la hauteur du jet de la tête de coupe, qui peut inclure une hauteur de torche et un contrôle de tension prédéfinis. Les systèmes de découpe plasma mécanisés peuvent être installés sur d'autres équipements de travail des métaux, tels que des presses à estamper ou des systèmes robotisés. La taille de la configuration mécanisée dépend de la taille de la table et de la plateforme utilisée. La machine de découpe peut être inférieure à 1 200 x 2 400 mm et supérieure à 1 400 x 3 600 mm. De tels systèmes ne sont pas très mobiles, donc avant l'installation, tous leurs composants doivent être fournis, ainsi que leur emplacement.

Exigences d'alimentation

Les alimentations standard ont une plage de courant maximale de 100 à 400 A pour l’oxycoupage et de 100 à 600 A pour l’azote. De nombreux systèmes fonctionnent dans une plage inférieure, par exemple de 15 à 50 A. Il existe des systèmes de coupage à l'azote avec des ampérages de 1 000 A et plus, mais ils sont rares. La tension d'entrée des systèmes plasma mécanisés est de 200 à 600 V dans un réseau triphasé.

Besoins en gaz

L'air comprimé, l'oxygène, l'azote et un mélange d'argon et d'hydrogène sont couramment utilisés pour couper l'acier doux, l'acier inoxydable, l'aluminium et divers matériaux exotiques. Leurs combinaisons servent de gaz plasmagènes et auxiliaires. Par exemple, lors de la découpe de l'acier doux, le gaz de départ est souvent de l'azote, le gaz plasmagène est de l'oxygène et l'air comprimé est utilisé comme gaz auxiliaire.

L'oxygène est utilisé sur l'acier au carbone doux car il produit des coupes de haute qualité dans des matériaux jusqu'à 70 mm d'épaisseur. L'oxygène peut également agir comme gaz plasmagène pour l'acier inoxydable et l'aluminium, mais le résultat n'est pas tout à fait précis. L'azote sert de plasma et de gaz d'assistance car il offre d'excellentes performances de coupe sur pratiquement tous les types de métaux. Il est utilisé à des courants élevés et permet de traiter des tôles laminées jusqu'à 75 mm d'épaisseur et comme gaz auxiliaire pour le plasma d'azote et d'argon-hydrogène.

L'air comprimé est le gaz le plus courant, qu'il soit plasmatique ou auxiliaire. Lorsqu'une coupe à faible courant est effectuée tôle jusqu'à 25 mm d'épaisseur, laisse une surface oxydée. Lors de la découpe avec de l'air, de l'azote ou de l'oxygène, c'est un gaz auxiliaire.

Un mélange d'argon et d'hydrogène est généralement utilisé pour traiter l'acier inoxydable et l'aluminium. Fournit une coupe de haute qualité et est nécessaire pour la découpe mécanisée de tôles d'une épaisseur supérieure à 75 mm. Le dioxyde de carbone peut également être utilisé comme gaz auxiliaire lors de la découpe du métal au plasma d'azote, car il lui permet de travailler avec la plupart des matériaux et garantit une bonne qualité.

Des mélanges azote-hydrogène et du méthane sont également parfois utilisés dans le processus de coupage au plasma.

Que faut-il d'autre ?

Le choix du plasma et des gaz auxiliaires ne sont que deux des décisions critiques qui doivent être prises en compte lors de l'installation ou de l'utilisation d'un système plasma motorisé. Les réservoirs de gaz peuvent être achetés ou loués et sont disponibles dans une variété de tailles et nécessitent des conditions de stockage appropriées. L'installation du système nécessite une quantité importante de câblage électrique et de tuyauterie pour le gaz et le liquide de refroidissement. En plus du système plasma mécanisé lui-même, vous devez sélectionner une table, une machine de découpe, une CNC et un THC. Les OEM proposent généralement une variété d’options matérielles adaptées à n’importe quelle configuration d’appareil.

La mécanisation est-elle nécessaire ?

En raison de la complexité de la sélection d’un processus de coupage plasma mécanisé, un temps considérable doit être consacré à la recherche de diverses configurations et critères du système. Veuillez noter:

• types de pièces qui seront découpées ;
• nombre de produits industriels dans un lot ;
• vitesse et qualité de coupe souhaitées ;
• coût des consommables.
• le coût total de fonctionnement de la configuration, y compris l'électricité, le gaz et la main d'œuvre.

La taille, la forme et le nombre de pièces produites peuvent déterminer la production requise équipement industriel- type de CNC, table et plateforme. Par exemple, la production de pièces petite taille peut nécessiter une plate-forme avec un lecteur spécialisé. Les entraînements à crémaillère, les servos, les amplificateurs d'entraînement et les capteurs utilisés sur les plates-formes déterminent la qualité de coupe et vitesse maximum systèmes.

La qualité et la vitesse dépendent également de la CNC et des gaz utilisés. Un système mécanisé avec courant et débit de gaz réglables en début et en fin de coupe réduira la consommation de matière. De plus, CNC avec une grande capacité de mémoire et une sélection réglages possibles(par exemple, la hauteur de la torche à la fin de la coupe) et un traitement rapide des données (communications entrée/sortie) réduiront les temps d'arrêt et augmenteront la vitesse et la précision du travail.

En fin de compte, la décision d’acheter ou de mettre à niveau un système de coupage plasma mécanisé par rapport à un système manuel doit être prise en connaissance de cause.

Découpe plasma du métal : équipement

Hypertherm Powermax45 - appareil portable avec un grand nombre composants standards basés sur un inverseur, c'est-à-dire un transistor bipolaire à grille isolée. Il est très facile de travailler avec, qu'il s'agisse de couper de l'acier fin ou des tôles de 12 mm d'épaisseur à 500 mm/min ou de 25 mm à 125 mm/min. L'appareil est capable de générer une puissance de coupe élevée divers types matériaux conducteurs tels que l'acier, l'acier inoxydable et l'aluminium.

Le système électrique présente un avantage par rapport aux analogues. Tension d'entrée - Courant monophasé 200-240 V d'une puissance de 34/28 A d'une puissance de 5,95 kW. Les variations de tension d'entrée secteur sont compensées par la technologie Boost Conditioner, qui permet à la torche d'afficher des performances accrues à basse tension, lorsque la puissance d'entrée fluctue et lorsqu'elle est alimentée par un générateur. Les composants internes sont efficacement refroidis à l'aide du système PowerCool, offrant des performances, une durée d'exécution et une fiabilité accrues de l'appareil. Un autre caractéristique importante Ce produit est doté d'une connexion de torche FastConnect qui facilite une utilisation mécanisée et augmente la polyvalence.

La torche Powermax45 présente une conception à double angle qui prolonge la durée de vie de la buse et réduit la durée de vie de la buse. Elle est dotée d'un flux conique, qui augmente la densité d'énergie de l'arc pour réduire considérablement les scories et produire un coupage plasma de haute qualité. Prix ​​​​Powermax45 - 1 800 $.

Hobart Force aérienne 700i

La Hobart AirForce 700i possède la capacité de coupe la plus élevée de cette gamme : une épaisseur de coupe nominale de 16 mm à une vitesse de 224 mm/min et une épaisseur de coupe maximale de 22 mm. Par rapport aux analogues, le courant de fonctionnement de l'appareil est inférieur de 30 %. Le découpeur plasma convient aux stations-service, aux ateliers de réparation et à la construction de petits bâtiments.

L'appareil est doté d'un onduleur léger mais puissant, d'un fusible de démarrage ergonomique, d'une consommation d'air efficace et d'un faible coût. consommables torches, ce qui permet un découpage plasma sûr, de haute qualité et peu coûteux. L'AirForce 700i coûte 1 500 $.

L'ensemble comprend une torche manuelle ergonomique, un câble, 2 embouts de rechange et 2 électrodes. La consommation de gaz est de 136 l/min à une pression de 621-827 kPa. Le poids de l'appareil est de 14,2 kg.

La sortie de 40 A offre des performances de découpe de tôle exceptionnelles – plus rapides que les appareils mécaniques, à gaz et plasma d'autres fabricants.

Miller Spectrum 625 X-treme

Miller Spectrum 625 X-treme - petit appareil, suffisamment puissant pour couper différents types d'acier, d'aluminium et d'autres métaux conducteurs.

Il est alimenté par une tension secteur alternative de 120-240 V, s'adaptant automatiquement à la tension fournie. La conception légère et compacte rend l'appareil très portable.

Grâce à la technologie Auto-Refire, l'arc est contrôlé automatiquement, éliminant ainsi le besoin d'appuyer constamment sur un bouton. L'épaisseur de coupe nominale à 40 A est de 16 mm à 330 mm/min et l'épaisseur de coupe maximale est de 22,2 mm à 130 mm/min. Consommation électrique - 6,3 kW. Le poids de l'appareil en version manuelle est de 10,5 kg et avec une machine de découpe - 10,7 kg. L'air ou l'azote est utilisé comme gaz plasmagène.

La fiabilité du Miller 625 est assurée par la technologie Wind Tunnel. Grâce au ventilateur haute vitesse intégré, la poussière et les débris ne pénètrent pas à l'intérieur de l'appareil. Les indicateurs LED fournissent des informations sur la pression, la température et la puissance. Le prix de l'appareil est de 1 800 $.

Lotos LTP5000D

Lotos LTP5000D est un appareil plasma portable et compact. Avec un poids de 10,2 kg, vous n'aurez aucun problème à le déplacer. Le courant de 50 ampères produit par le convertisseur numérique et le puissant transistor MOSFET assurent une coupe efficace de l'acier doux de 16 mm et de l'acier inoxydable ou de l'aluminium de 12 mm.

L'appareil s'adapte automatiquement à la tension et à la fréquence du réseau. La longueur du tuyau est de 2,9 M. L'arc auxiliaire n'entre pas en contact avec le métal, ce qui permet d'utiliser l'appareil pour couper des matériaux rouillés, non traités et peints. L'appareil est sûr à utiliser. L'air comprimé utilisé pour la découpe n'est pas nocif pour l'homme. Et le boîtier solide et résistant aux chocs protège l'appareil de manière fiable de la poussière et des débris. Prix ​​​​Lotos LTP5000D - 350 $.

Lors de l’achat d’un découpeur plasma, vous devez toujours donner la priorité à la qualité. Méfiez-vous de la tentation d’acheter un appareil bon marché et de mauvaise qualité, car il s’usera rapidement. long terme entraînera des coûts beaucoup plus élevés. Bien sûr, il ne faut pas non plus payer trop cher, il y en a des assez décents options budgétaires sans accessoires et haute puissance cela ne sera peut-être jamais nécessaire.