Équipement pour la découpe plasma de séparation des métaux. Le principe et la technologie du coupage plasma du métal. Inconvénients du coupage plasma

16.06.2019

Bases du coupage plasma

Afin de comprendre les bases de la découpe du métal à l'aide de la méthode plasma, vous devez d'abord comprendre ce qu'est le plasma ? La qualité finale de la découpe dépendra de la compréhension de la conception du plasmatron et du principe de travail avec cet appareil.

Le traitement thermique des métaux par plasma dépend de certains paramètres un jet actif de liquide ou de gaz dirigé sous pression sur la surface de la zone traitée. Pour obtenir l'effet souhaité, le jet doit être réglé aux niveaux suivants :

Température - pour que le plasma apparaisse, l'air doit être chauffé presque instantanément jusqu'à 5 000 à 30 000 degrés. Fièvre obtenu en créant arc électrique. Lorsque la température requise est atteinte, le flux d’air est ionisé et change de propriétés, devenant électriquement conducteur. La technologie de traitement des métaux au plasma implique l'utilisation de déshumidificateurs qui éliminent l'humidité, ainsi que de systèmes d'injection d'air.
Vitesse - le jet est dirigé sur la surface du matériau sous haute pression. On peut dire que le coupage plasma du métal consiste à chauffer le matériau jusqu'à son point de fusion et à le souffler instantanément. Dans ce cas, la vitesse de fonctionnement du jet est d’environ 2 à 5 km/s.
Disponibilité circuit électrique. Vous ne pouvez tout apprendre sur la découpe du métal au plasma que dans la pratique. Mais certaines fonctionnalités doivent être prises en compte avant d'acheter l'installation. Ainsi, il existe des torches à plasma directes et indirectes. Et si pour le premier il est nécessaire que le matériau en cours de traitement soit connecté à un réseau électrique commun (agissant comme une électrode) et laisse passer l'électricité, alors pour le second ce besoin n'est pas nécessaire. Dans ce cas, le plasma pour couper le métal est obtenu à l'aide d'une électrode intégrée à l'intérieur du support. Cette option est utilisée pour les métaux et autres matériaux non conducteurs d’électricité.

Encore quelques-uns point important, dont il faut tenir compte, est que le découpage plasma de matériaux épais n'est pratiquement pas réalisé, car il est inefficace et entraîne des coûts financiers élevés.

Principe d'opération

Le principal principe de fonctionnement du coupage plasma des métaux peut être décrit comme suit :

Le compresseur fournit de l'air sous pression au brûleur de la torche à plasma.
Le flux d’air s’échauffe instantanément sous l’action du courant électrique sur lui. Compte tenu du chauffage, la masse d'air commence à laisser passer l'électricité à travers elle-même, ce qui entraîne la formation d'un plasma. Dans certains modèles de torches à plasma, des gaz inertes sont utilisés à la place du flux d'air.
Le découpage au plasma du métal, si nous l'examinons plus en détail, est réalisé par une méthode de chauffage rapide et étroitement ciblé de la surface à la température requise avec soufflage supplémentaire du matériau en fusion.
Au cours des travaux, certains déchets apparaissent inévitablement, notamment des déblais ou des résidus. matériau en feuille après avoir découpé les pièces requises, ainsi que les restes de métal en fusion et de tartre.

Puisque le processus est associé à un chauffage instantané du matériau traité pour état liquide, alors son épaisseur lors de la découpe doit être :

cuivre - 8 cm;
aluminium - jusqu'à 12 cm;
fonte - jusqu'à 9 cm;
alliage et acier au carbone - jusqu'à 5 cm.

Il existe deux méthodes principales de traitement des matériaux dont dépendront les caractéristiques du coupage plasma. À savoir:

Jet de plasma - dans dans ce cas l'arc apparaît directement dans le plasmatron. La méthode de traitement par jet plasma est universelle car elle permet de traiter des matériaux non métalliques. Le seul inconvénient est la nécessité de remplacer régulièrement les électrodes.
Arc plasma - cette option convient à tout type de métal pouvant conduire à travers lui-même électricité. En règle générale, le coupage à l'arc plasma est utilisé pour équipement industriel. La signification de cette méthode est que le plasma apparaît en raison d'un arc qui se produit directement entre la torche à plasma et la surface du matériau à traiter.

Le coupage au plasma fonctionne sur le principe du coupage à l'arc conventionnel, mais sans utiliser d'électrodes conventionnelles. De plus, l'efficacité de cette méthode de traitement dépend directement de l'épaisseur du matériau à traiter.

Précision et rapidité de coupe

Comme pour toute autre méthode traitement thermique, lors du coupage plasma, une certaine fusion du métal se produit, ce qui affecte la qualité de la coupe. Il existe d'autres caractéristiques qui sont caractéristiques de cette méthode. À savoir:

Fusion des bords - quels que soient les modes de traitement des matériaux utilisés et le professionnalisme de l'artisan qui effectue le travail, il est impossible d'éviter une légère fusion de la surface au tout début des travaux.
Cône - compte tenu des performances de l'installation et du professionnalisme du technicien, la conicité peut varier entre 4 et 12 degrés.
Rapidité de travail - la découpe conventionnelle du métal à l'aide d'un plasmatron est effectuée rapidement et avec une faible consommation d'énergie. Selon GOST et spécifications techniques équipement manuel, la vitesse de découpe au plasma ne dépasse pas 6500 mm/min.
Caractéristiques de coupe - la vitesse et la qualité de la coupe dépendront des opérations spécifiques à effectuer. Par conséquent, la coupe de tronçonnage de mauvaise qualité est la plus rapide à réaliser, les machines principalement manuelles étant capables de couper du métal jusqu'à 65 mm. Pour le traitement façonné des pièces, des épaisseurs de matériau allant jusqu'à 45 mm sont possibles.

La qualité du travail dépendra largement du niveau de professionnalisme du maître. Une coupe précise et nette avec un écart minimal par rapport aux dimensions requises ne peut être réalisée que par un travailleur ayant une formation spécialisée. Sans préparation nécessaire Il est peu probable qu'il soit possible de réaliser une coupe bouclée.

Traitement des alliages non ferreux

Lors du traitement des métaux non ferreux, ils sont utilisés différentes manières découpe en tenant compte de la densité du matériau, de son type et d'autres indicateurs techniques. Pour couper des métaux non ferreux, les recommandations suivantes doivent être respectées :

Découpe d'aluminium- pour des matériaux jusqu'à 7 cm d'épaisseur, de l'air comprimé peut être utilisé. Son utilisation est peu pratique lorsque la densité du matériau est faible. Une découpe de haute qualité de tôles d'aluminium jusqu'à 2 cm est obtenue à l'aide d'azote pur et d'une épaisseur de 7 à 10 cm à l'aide d'hydrogène et d'azote. Le découpage plasma de l'aluminium d'une épaisseur supérieure à 10 cm est réalisé à l'aide d'un mélange d'hydrogène et d'argon. Il est recommandé d'utiliser la même composition pour l'acier fortement allié à parois épaisses et le cuivre.
Couper les aciers inoxydables- l'utilisation d'air comprimé n'est pas recommandée pour les travaux, compte tenu de l'épaisseur du matériau, on peut utiliser de l'azote pur ou des mélanges avec de l'argon ; Il faut tenir compte du fait que acier inoxydable est assez sensible à l'action du courant alternatif, ce qui peut entraîner une modification de sa structure et un démantèlement plus rapide. La découpe de l'acier inoxydable est réalisée à l'aide d'une installation utilisant le principe de l'action indirecte.

Domaine d'utilisation du coupage plasma

L’utilisation des plasmatrons est si populaire pour une raison. Avec une opération relativement simple, ainsi que le coût peu élevé de l'équipement manuel (contrairement à d'autres appareils de coupe), des performances élevées peuvent être obtenues en ce qui concerne la qualité de la coupe obtenue.

L'utilisation du coupage plasma des métaux s'est généralisée dans les domaines de production suivants :

Construction de structures métalliques.
Traitement du métal laminé - à l'aide du plasma, vous pouvez couper presque tous les types de métaux, y compris ferreux, réfractaires et non ferreux.
Divers domaines industrie, construction aéronautique, construction d'immobilisations bâtiments, construction mécanique, etc. - dans tous ces domaines, il est impossible de se passer de l'utilisation de découpeurs plasma.
Traitement des pièces et forgeage artistique. À l’aide d’un découpeur plasma, vous pouvez créer des pièces de presque n’importe quelle complexité.

Utiliser des machines de découpe plasma réglages manuels ne l'a pas remplacé. Ainsi, découpe plasma artistique permet de réaliser des pièces uniques qui correspondent exactement à l’intention de l’artiste d’utilisation comme ornements décoratifs escaliers, garde-corps, clôtures, garde-corps, etc.

Avantages et inconvénients

Presque aucun production industrielle, qui est en quelque sorte lié au métal laminé, ne peut se passer de la découpe du métal. Coupe trous précis, découpe décorative figurée, découpe rapide en flans tôle- tout cela peut être fait assez rapidement à l'aide d'une torche à plasma. Les avantages de cette méthode sont les suivants :

Économique- la méthode plasma présente un avantage significatif par rapport aux méthodes standards de traitement des matériaux. Il n’y a qu’une seule limitation, liée à l’épaisseur du matériau. Il est économiquement peu rentable et peu pratique de couper de l'acier d'une épaisseur supérieure à 50 mm à l'aide d'une torche à plasma.
Mobilité des unités portatives plasma.
Grande vitesse traitement des pièces et productivité. Contrairement à la méthode conventionnelle des électrodes, la vitesse de travail augmente de 5 à 12 fois.
Coupez tous types de métaux (cuivre, aluminium, acier, inox, titane, etc.).
Sécurité.
Précision- les déformations dues à la charge thermique sont presque imperceptibles et ne nécessiteront par la suite pas traitement supplémentaire. Dans ce cas, la précision du coupage plasma est de 0,24 à 0,34 mm.

Tous ceux-ci avantages du coupage plasma expliquez pourquoi cette méthode est si populaire non seulement à des fins de production, mais aussi pour les besoins domestiques.

Mais, parlant des avantages, il faut noter certains points négatifs :

Exigences claires concernant le traitement des pièces. Le capitaine doit respecter strictement l'angle d'inclinaison de la fraise compris entre 10 et 50 degrés. Le non-respect de cette règle accélérera l’usure des composants et affectera également la qualité de la coupe.
Limitations liées à l'épaisseur de la coupe. Même avec un équipement puissant, la densité la plus élevée du matériau traité ne peut pas dépasser 10 cm.
En plus, équipement de travail très complexe, ce qui rend absolument impossible l'utilisation simultanée de deux couteaux connectés à une seule unité.

Comparaison de la découpe laser et plasma

La différence entre le plasma et découpe au laser le métal consiste dans les méthodes d'action sur la surface du matériau. L'équipement laser offre une vitesse de traitement et une productivité plus élevées, et une fois le travail terminé, le pourcentage de fusion est plus faible. L'inconvénient des appareils laser est leur prix élevé, et aussi que l'épaisseur du matériau à traiter ne doit pas dépasser 2 cm.

Une torche à plasma, contrairement à un laser, est beaucoup moins chère et a également un diamètre plus large. Fonctionnalité et le champ d'application.

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. Caractéristiques d'un jet de plasma formé sur équipement spécial, vous permettent de l'utiliser pour couper 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 vous permettent d'obtenir une coupe très lisse, fine et précise, ce qui est 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 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 ; 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 est constituée de ensemble standard 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 de 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. Pour éviter défauts similaires, appliquer divers appareils: supports et 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.

L'air ou l'azote peuvent être utilisés comme gaz de travail et de refroidissement lors de l'utilisation d'un équipement manuel. 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 ces appareils qui fonctionnent sur CC. 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 dispositifs, caractérisés par un haut rendement et assurant une grande stabilité de l'arc électrique, qui sont utilisés pour équiper petites industries et 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. Un grand avantage des onduleurs réside dans leurs dimensions compactes, qui les rendent 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.

Coupe de métal - processus technologique diviser une pièce monolithique en parties distinctes. Opération en cours mécaniquement(découpe, sciage), jet d'eau (suspension d'eau et de matériau abrasif) ou thermique (chauffage).

Le dernier type est le découpage du métal à l’oxygène gazeux, au laser et au plasma.

Qu’est-ce que le coupage plasma ? Il s'agit du traitement de produits métalliques, où un jet de plasma sert de coupeur.

Le plasma est un flux de gaz ionisé chauffé à plusieurs milliers de degrés. Contient des particules avec des charges positives et négatives. Possède des propriétés quasi neutres. Autrement dit, dans un volume infinitésimal, la charge totale est équilibrée et égale à zéro.

Cependant, la présence de radicaux libres signifie que le plasma est conducteur d’électricité. La combinaison d'une température élevée, d'une conductivité électrique et d'une vitesse d'écoulement élevée (supérieure à la vitesse du son) a permis au siècle dernier de développer et de créer des équipements plasma pour couper le métal.

Principe de fonctionnement

Comment fonctionne le plasma - deux méthodes de traitement des pièces métalliques sont utilisées :

le coupage à action directe ou coupage à l'arc plasma des métaux ;
par influence indirecte.

Coupeur direct

Un arc électrique est amorcé entre le coupeur (unité cathodique) et le produit (anode). La cathode (électrode) est placée à l’intérieur d’un boîtier doté d’une buse. Le gaz, sous pression, passant devant l'électrode, s'échauffe jusqu'à des températures élevées et est ionisé. Une vitesse d'écoulement élevée est créée lors du passage de la buse. Un arc électrique fait fondre le métal. Le gaz chaud assure l'évacuation de la zone de chauffe.

Coupeur indirect

Cette méthode permet de traiter des métaux ordinaires, mais aussi ceux à faible conductivité électrique et diélectriques. Contrairement au schéma précédent, la source de l’étincelle électrique est placée dans la fraise. Seul le flux plasmatique a donc un impact sur les produits traités. Un tel équipement coûte beaucoup plus cher que les modèles à action directe.

Les deux types de découpeurs ont un nom scientifique et technique commun : plasmatron (littéralement générateur de plasma).

Avantages du traitement au plasma

Par rapport à d'autres types de traitement des métaux, cette méthode présente un certain nombre de propriétés de consommation :

la capacité de traiter des pièces constituées de divers métaux, ainsi que des produits non métalliques ;
la vitesse de traitement des petites épaisseurs (jusqu'à 50 mm) est 25 fois plus élevée qu'avec ;
l'échauffement local de la pièce ne se produit qu'au point d'impact, ce qui contribue à l'absence de contrainte thermique et de déformation du produit ;
coupe de métal propre et de haute qualité, - faible rugosité de surface sur le site de traitement ;
absence de substances et d'objets explosifs - gaz inflammables, bouteilles à pression, etc. ;
La méthode permet de réaliser des coupes géométriques complexes.

Quel équipement est utilisé

Pour couper le métal au plasma, les unités industrielles et usage domestique. Les premiers sont un complexe multifonctionnel complexe avec un processus automatisé (machines CNC). Les seconds sont de petits appareils fonctionnant à partir d'un réseau 220V ou 380 V.

La source de coupage plasma dans les appareils électroménagers est un onduleur (générateur de soudage) ou un transformateur. Le premier type est plus petit et plus pratique à utiliser. Le second a une grande fiabilité et une longue durée de vie. Le fluide de travail est de l'air atmosphérique préparé.

La puissance de l'unité manuelle est suffisante pour couper du métal jusqu'à 15 à 20 mm d'épaisseur. Certains modèles sont équipés d'une fonction d'allumage d'arc sans contact. Le package comprend une torche à plasma et un dispositif de préparation d'air.

Utilisé dans les ateliers à domicile, conditions production professionnelle et construction :

rivière à plasma de tôle;
transformation de produits cylindriques, y compris de tuyaux en acier ;
complexe de coupe formes géométriques, y compris les trous ;
transformation de produits en céramique et en pierre et d'autres types d'artisanat.

Ce type d’équipement est nettement supérieur en termes de fonctionnalité et de facilité d’utilisation à l’oxycoupage conventionnel. Non seulement en termes de taille, mais aussi en termes de sécurité.

Un modèle de plasmatron domestique est présenté sur la photo.

Propriétés technologiques

Industriel et appareils électroménagers unir principes généraux Travaux de découpe plasma :

créer un arc électrique ;
formation de gaz ionisé ;
création d'un flux de plasma à grande vitesse ;
l'effet de ce milieu actif sur le matériau à traiter.

Le coupage à l’arc plasma se caractérise par :

Température de départ. Les valeurs sont comprises entre 5 000 et 30 000°C. Déterminé par le type de matériau à traiter : valeurs inférieures utilisé pour les métaux non ferreux, les supérieurs - pour les aciers réfractaires.
Débit. Les valeurs varient de 500 à 1 500 m/s. Configuré pour un type de traitement spécifique :
- épaisseur de la pièce à usiner ;
- Type de materiel;
- type de coupe (droite ou courbe) ;
- durée de fonctionnement du plasmatron.
Gaz utilisé pour le coupage plasma. Lors du traitement des métaux ferreux (aciers), le groupe actif est l'oxygène (O2) et l'air. Pour les métaux et alliages non ferreux, - inactifs : azote (N2), argon (Ar), hydrogène (H2), vapeur d'eau. Cela s'explique par le fait que les métaux non ferreux sont oxydés par l'oxygène (ils commencent à brûler), un environnement gazeux protecteur est donc utilisé. De plus, en combinant la composition mélange gazeux, la qualité du traitement peut être améliorée.
Largeur de coupe. Il y a ici une séquence directe : à mesure que les indicateurs augmentent, la largeur de coupe augmente. Sa valeur est influencée par :
- épaisseur et type de métal ;
- diamètre de la buse ;
- force actuelle;
- consommation de gaz;
- vitesse de coupe.
Performance. Déterminé par la vitesse de traitement. Par exemple, pour les unités domestiques et selon GOST, la valeur ne dépasse pas 6,5 à 7 m/min (~0,11 m/sec). Cela dépend de l'épaisseur, du type de métal et de la vitesse du jet de gaz. Naturellement, à mesure que la taille augmente, la vitesse de traitement diminue.

Qualité de traitement

La qualité de la coupe est un facteur important lors du traitement du métal, surtout s'il s'agit de découpe plasma de tuyaux. Déterminé par le mode de fonctionnement et la compétence de l'interprète. Le découpage à l'arc plasma est réglementé par GOST 14792-80. Norme de qualité internationale - ISO 9013-2002.

Les documents définissent les principaux critères :

Tolérance de perpendiculaire ou d'angularité. Affiche les écarts par rapport au plan perpendiculaire et de coupe à la surface de la pièce.
Fusion du bord supérieur. Les fissures aux points de traitement ne sont pas autorisées. Le bord supérieur peut être tranchant, fondu, en surplomb fondu.
Rugosité. Selon GOST, il est divisé en trois classes : 1, 2 et 3.

Types de coupage plasma

La technologie de coupage plasma des métaux est un ensemble de plusieurs méthodes. Le coupage à l’arc plasma est divisé en :

méthode air-plasma de découpe du métal;
plasma gazeux;
méthode de découpe laser-plasma.

Les deux premiers types sont similaires dans leur principe de fonctionnement : un arc électrique plus un flux ionisé de gaz chaud. La différence réside dans le fluide de travail. Dans le premier cas - de l'air, dans le second - une sorte de gaz ou de vapeur d'eau.

Selon la méthode de traitement des pièces jusqu'à 200 mm d'épaisseur, un équipement combiné est utilisé. Moderne installation industrielle combine un traitement thermique avec un jet de gaz ou l'utilisation d'une torche à plasma. Les machines de découpe sont équipées d'un module CNC (numéro contrôle logiciel). Ils coupent la tôle selon une trajectoire droite ou courbe.

Le coupage plasma manuel est un coupage à l’arc plasma classique. Les unités portatives (au niveau domestique) coupent le métal ferreux à l’aide d’un jet d’air ionisé. L'élargissement de la gamme de gaz entraîne une complication importante de l'équipement et une augmentation de son coût.

Laser-plasma

C'est une combinaison sur une seule machine. La découpe laser est utilisée pour des travaux avec des épaisseurs allant jusqu'à 6 mm. Les feuilles plus grandes sont traitées par découpe à l'arc plasma.

La découpe au laser et à la flamme, combinées sur une seule machine CNC, augmente la productivité. Vous permet de créer diverses lignes de découpe, y compris des trous de découpe.

La découpe laser ou plasma, combinée sur un seul appareil, permet un gain significatif d'espace de production. Le coupage à l’arc plasma est utilisé sur de grandes pièces. Laser - pendant le traitement petites pièces Avec exigences accruesà la précision de coupe.

La différence fondamentale entre la méthode laser et la méthode plasma réside dans la source de chaleur. Dans un laser, il s’agit d’un faisceau de lumière focalisé. La zone de contact est extrêmement réduite, il est donc possible d'obtenir un impact local sur la pièce. Grâce à cela, la largeur de coupe est petite et la qualité de coupe est supérieure à celle d'un plasmatron.

De ce fait, la découpe de tubes plasma perd progressivement du terrain là où elle est nécessaire. haute précision la découpe et la qualité accrue sont présentées jusqu'au bord du produit.

Traitement du titane

Le titane et ses alliages gagnent en popularité dans les industries spatiale, aéronautique, médicale et autres. La combinaison de résistance et de faible densité sont les principaux avantages de cette substance. Mais ce métal est chimiquement actif et réfractaire.

En raison de ces caractéristiques, il est difficile de le soumettre à un traitement mécanique et thermique. Vous ne pouvez pas utiliser d'outil coupant - le métal brûlerait. Ainsi, la découpe du titane est bien maîtrisée grâce à la méthode plasmatron et laser.

En plus de la découpe directe conventionnelle, la méthode plasma-laser permet le traitement spatial de pièces complexes. formes géométriques, par exemple, en associant plusieurs trous.

Un exemple de découpe plasma de métal à l'aide d'un plasmatron peut être vu dans la vidéo.

La découpe de matériaux à l'aide d'un flux plasma est une technologie de pointe, façon efficace leur traitement de qualité. Le découpage plasma manuel, réalisé avec un équipement approprié, élargit la portée de ce type de travaux.

2 Classification de base des équipements de coupage plasma

Tous les appareils de découpe plasma sont divisés en :

action indirecte – pour une coupe sans contact ;
action directe - pour le contact.

Le premier type de fraises est utilisé pour le traitement de matériaux non métalliques. Cette technique est spécifique et n'est pas demandée en dehors de la production. Dans la méthode sans contact, un arc électrique est allumé entre l'électrode et la buse de la torche à plasma.

Dispositifs à action directe coupés divers métaux. Lorsque vous travaillez avec eux, la pièce à couper est incluse dans schéma électrique appareil à plasma, et un arc électrique est allumé entre celui-ci et l'électrode située dans la buse. Le flux de gaz ionisé est chauffé dans toute la zone comprise entre son point de sortie et la surface de la pièce - le jet de plasma a une plus grande puissance que dans les appareils du premier type. Le plasma manuel est réalisé uniquement à l'aide d'un équipement de ce genre, Méthode de contact.

3 Appareils pour le coupage manuel au plasma des métaux

Ils se composent d'une torche à plasma, d'une source d'alimentation, d'un ensemble de câbles et de tuyaux avec lesquels la torche à plasma est connectée à la source d'alimentation et bouteille de gaz ou un compresseur. Torche à plasma (coupeur plasma) – élément principal un tel équipement. Parfois, par erreur, l'ensemble de l'appareil est appelé ainsi. Cela peut être dû au fait que les sources d'alimentation utilisées pour les découpeurs plasma ne diffèrent pas des appareils similaires et peuvent être utilisées avec du matériel de soudage. Et le seul élément qui distingue appareil à plasma d'un autre appareil, et est un plasmatron. Ses principaux composants :

buse;
électrode;
isolant résistant à la chaleur situé entre eux.

Une torche à plasma est un équipement qui convertit l'énergie d'un arc électrique en énergie thermique du plasma. À l'intérieur de son corps se trouve une chambre cylindrique avec un canal de sortie (buse) de très petit diamètre. Une électrode est installée à l'arrière de la chambre, qui sert à former un arc électrique. La buse est responsable de la vitesse et de la forme du flux de plasma. Une machine de découpe plasma manuelle est utilisée pour couper le métal manuellement : l'opérateur tient la torche plasma dans ses mains et la déplace sur la ligne de découpe.

Étant donné que l'outil de travail est constamment suspendu et peut donc être soumis à des mouvements dus aux mouvements involontaires de l'interprète, cela affecte invariablement la qualité de la coupe. La coupe peut être inégale, avec des affaissements, des traces de à-coups, etc. Pour faciliter et améliorer la qualité du travail, des supports et butées spéciaux sont placés sur la buse de la torche à plasma. Ils permettent de placer l'équipement directement sur la pièce et de le guider le long de la ligne de coupe. Dans ce cas, l'écart entre le métal et la buse répondra toujours aux exigences.

À coupe manuelle Le gaz plasmagène et protecteur (pour le refroidissement de la buse et l'élimination des produits de coupe) peut être de l'air ou de l'azote. Ils sont alimentés depuis la ligne principale, un cylindre ou un compresseur intégré à l'équipement.

4 Sources d'alimentation pour machines de découpe plasma portatives

Toutes les sources d'alimentation pour les appareils portables fonctionnent sur secteur à courant alternatif. La plupart d'entre eux convertissent l'électricité reçue en tension continue, tandis que les autres ne servent qu'à amplifier le courant alternatif. Cette répartition est due au fait que les torches à plasma fonctionnant en courant continu ont un rendement plus élevé. Courant alternatif utilisé dans un certain nombre de cas - par exemple, pour couper l'aluminium et ses alliages.

La source d'alimentation peut être un onduleur ou un transformateur qui fournit un courant élevé au plasmatron. Les onduleurs sont généralement utilisés dans les petites industries et à la maison. Ils ont des dimensions et un poids plus petits et sont beaucoup plus économes en énergie que les transformateurs. Les onduleurs sont le plus souvent inclus dans appareil manuel Pour . Aux avantages appareils onduleurs incluent l'efficacité, qui est 30 % supérieure à celle des transformateurs, et une combustion stable de l'arc électrique, ainsi que la compacité et la capacité d'effectuer des travaux dans des endroits difficiles d'accès.

Les inconvénients sont les limitations de puissance (le courant maximum est généralement de 70 à 100 A). En règle générale, les machines à onduleur sont utilisées pour couper des pièces d'épaisseur relativement faible.

Les alimentations à transformateur tirent leur nom des transformateurs basse fréquence utilisés dans leur conception. Ils ont des dimensions et un poids beaucoup plus grands, mais en même temps, ils peuvent avoir une puissance plus élevée que les sources onduleurs. Les appareils transformateurs sont utilisés pour la découpe manuelle et mécanisée de métaux de différentes épaisseurs. Ils sont plus fiables car ils ne tombent pas en panne lors des surtensions. La durée de leur activation est supérieure à celle de appareils onduleurs, et peut atteindre des valeurs de 100 %.

La durée de commutation (DS) a un impact direct sur les spécificités du travail avec l'équipement. Par exemple, si le découpage plasma manuel du métal, dont l'équipement a un rapport cyclique de 40 %, a duré 4 minutes sans interruption, alors il faut alors accorder 6 minutes de repos à l'appareil pour qu'il refroidisse. Des appareils avec un cycle de service de 100 % sont utilisés en production, où l'appareil est utilisé tout au long de la journée de travail. Désavantage importantéquipement de transformateur – consommation d’énergie élevée.

5 Principe de fonctionnement des machines de découpe plasma manuelles

Une fois l'installation de coupage plasma manuel assemblée (toutes les connexions et connexions de ses éléments ont été réalisées), la pièce métallique est reliée à l'appareil (onduleur ou transformateur) avec le câble prévu à cet effet. L'équipement est connecté au réseau électrique, la torche à plasma est amenée au matériau à traiter à une distance allant jusqu'à 40 mm et l'arc électrique pilote (initiateur d'ionisation) est allumé. Ensuite, l'alimentation en gaz est ouverte.

Après avoir reçu un jet de plasma à haute conductivité électrique, au moment de son contact avec le métal, un arc électrique de travail (coupage) se forme. Dans le même temps, l'opératrice s'éteint automatiquement. L'arc de travail maintient la continuité du processus d'ionisation du gaz fourni et de formation d'un flux de plasma. Si, pour une raison quelconque, il s'éteint, vous devez alors arrêter l'alimentation en gaz, rallumer l'appareil à plasma et allumer l'arc pilote, puis allumer le gaz.

Plusieurs sont utilisés pour couper les métaux diverses méthodes différant les uns des autres par leur coût et leur efficacité. Certaines méthodes sont utilisées exclusivement à des fins industrielles, d’autres peuvent également être utilisées dans la vie quotidienne.

Ce dernier inclut le découpage plasma des métaux. L'efficacité du coupage plasma est limitée par l'expérience du maître et le choix correct de l'installation.

Qu’est-ce que la découpe de métal au plasma ?
Sur quoi repose le principe de travail ?
Quels domaines d'application cette méthode de découpe de matériaux a-t-elle ?

Bases de la découpe de métal au plasma

Pour comprendre les bases de la découpe du métal à l'aide de la méthode plasma, vous devez d'abord comprendre ce qu'est le plasma ? La qualité du résultat final dépend d'une bonne compréhension du fonctionnement du plasmatron et des principes de son utilisation.

Le traitement thermique des métaux par plasma dépend des paramètres du jet de gaz ou de liquide dirigé sous pression sur la surface à traiter. Pour obtenir les résultats requis, le jet est ajusté aux caractéristiques suivantes :

Vitesse - le jet est dirigé sous haute pression sur la surface du matériau. On peut dire que le coupage plasma du métal consiste à chauffer le métal jusqu'à son point de fusion et à le souffler rapidement. La vitesse de fonctionnement du jet est de 1,5 à 4 km par seconde.
Température - pour que le plasma se forme, il est nécessaire de chauffer l'air presque instantanément à 5 000-30 000°C. La température élevée est obtenue en créant un arc électrique. Après avoir atteint température requise flux d'air ionise et modifie ses propriétés, acquérant la conductivité électrique. La technologie de découpe des métaux au plasma implique l'utilisation de systèmes d'injection d'air, ainsi que de déshumidificateurs qui éliminent l'humidité.
Présence d'un circuit électrique. Tout ce qui concerne la découpe du métal au plasma ne peut être appris que par la pratique. Mais certaines fonctionnalités doivent être prises en compte avant même d'acheter l'installation. Ainsi, il existe des plasmatrons à influence indirecte et directe. Et si pour ce dernier il faut que le matériau en cours de traitement transmette l'électricité et soit inclus dans le courant général réseau électrique(agissant comme une électrode), alors pour le premier, ce besoin n'est pas nécessaire. Dans ce cas, le plasma pour couper le métal est obtenu à l'aide d'une électrode intégrée à l'intérieur du support. Cette méthode est utilisée pour les métaux et autres matériaux non conducteurs d’électricité.

Un autre point important à considérer est que le découpage plasma de métal épais n'est pratiquement pas effectué, car il entraîne une augmentation des coûts de matériaux et est inefficace.

Caractéristiques et principe de la découpe des métaux au plasma

Le principe de fonctionnement de base du coupage plasma des métaux peut être décrit comme suit :

Étant donné que le processus est associé au chauffage instantané du matériau découpé à l'état liquide, l'épaisseur du métal lors de la découpe est :

aluminium jusqu'à 120 mm;
cuivre 80 mm;
acier au carbone et allié jusqu'à 50 mm ;
fonte jusqu'à 90 mm.

Il existe deux méthodes principales de traitement des matériaux qui déterminent les caractéristiques du coupage plasma. À savoir:

Arc plasma - la méthode convient à tous les types de métaux capables de conduire le courant électrique. Généralement, le coupage à l’arc plasma est utilisé pour les équipements industriels. L'essence de la méthode est que le plasma est formé en raison d'un arc qui apparaît directement entre la surface du matériau traité et la torche à plasma.
Jet de plasma - dans ce cas, l'arc se produit dans la torche à plasma elle-même. L'option de traitement par jet plasma est plus polyvalente et permet de découper des matériaux non métalliques. Le seul inconvénient est la nécessité de remplacer périodiquement les électrodes.

Le découpage plasma du métal fonctionne comme un arc ordinaire, mais sans utiliser d'électrodes conventionnelles. Mais l'efficacité de la méthode de traitement est directement proportionnelle à l'épaisseur du matériau traité.

Vitesse et précision de la découpe des métaux au plasma

Comme pour tout autre type de traitement thermique, lors du coupage plasma du métal, une certaine fusion du métal se produit, ce qui affecte la qualité de la coupe. Il existe d'autres caractéristiques caractéristiques de cette méthode. À savoir:

La qualité du travail dépend en grande partie du professionnalisme de l'artisan. Coupe nette et précise avec un écart minimal par rapport à tailles requises ne peut être effectué que par un employé ayant une formation spécialisée. Sans préparation appropriée, il est peu probable que vous puissiez réaliser une découpe de figurine.

Découpe plasma de métaux non ferreux

Lors du traitement des métaux non ferreux, ils sont utilisés différentes façons découpe en fonction du type de matériau, de sa densité et autres caractéristiques techniques. Pour couper des alliages non ferreux, les recommandations suivantes doivent être respectées.

Où est utilisée la découpe de métal au plasma ?

Ce n’est pas pour rien que l’utilisation des torches à plasma est si populaire. Avec une opération relativement simple et un faible coût d’installation manuelle (par rapport à d’autres équipements de coupe), il est possible d’atteindre des niveaux élevés de qualité de coupe.

L'utilisation du coupage plasma du métal s'est généralisée dans les domaines de production suivants :

L’utilisation de machines de découpe plasma n’a pas remplacé les installations manuelles. Ainsi, la découpe artistique du métal au plasma permet de réaliser des pièces uniques qui correspondent exactement au plan de l'artiste, à utiliser comme décorations décoratives pour les clôtures et les escaliers, ainsi que les garde-corps, les clôtures, etc.

Découpe de métaux au plasma - avantages et inconvénients

Presque rien ne peut se passer de la découpe du métal entreprise industrielle, d'une manière ou d'une autre liée au métal laminé. Découpe rapide de matériaux en feuilles en flans, décoratifs coupe de silhouette métal au plasma, découpe de trous précis - tout cela peut être fait assez rapidement à l'aide d'une torche à plasma. Les avantages de la méthode sont les suivants :

Haute productivité et rapidité de traitement des pièces. Par rapport à la méthode conventionnelle à l’électrode, il est possible d’effectuer 4 à 10 fois plus de travail.
Rentable - la méthode plasma est bien meilleure que méthodes standards traitement des matériaux. Les seules restrictions sont liées à l'épaisseur du métal. Il n'est ni pratique ni économique de couper de l'acier d'une épaisseur supérieure à 5 cm à l'aide du plasma.
Précision - les déformations dues au traitement thermique sont presque invisibles et ne nécessitent aucun traitement supplémentaire par la suite.
Sécurité.

Tous ces avantages du coupage plasma des métaux expliquent pourquoi cette méthode est si populaire non seulement à des fins industrielles mais aussi domestiques.

Mais en parlant des avantages, il faut noter quelques aspects négatifs :

Limitations liées à l'épaisseur de coupe. Même avec des installations puissantes, la densité maximale de la surface traitée ne peut pas dépasser 80-100 mm.
Exigences strictes concernant le traitement des pièces. Le capitaine est tenu de respecter strictement l'angle d'inclinaison de la fraise de 10 à 50 degrés. Le non-respect de cette exigence compromettra la qualité de la coupe et accélérera l’usure des composants.

Comparaison de la découpe plasma et laser du métal

La différence entre la découpe laser du métal et la découpe plasma réside dans les méthodes utilisées pour influencer la surface du matériau.

Les systèmes laser offrent une plus grande productivité et une plus grande rapidité de traitement des pièces, tandis qu'après l'opération, le pourcentage de fusion est plus faible. Moins équipement laser est son prix élevé, et également que l'épaisseur du matériau à couper doit être inférieure à 20 mm.

Comparé à un laser, un plasmatron a un coût inférieur, plus large champ applications et fonctionnalités.