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Guide de référence pour systèmes de coupage plasma de Hypertherm

Publié: le 13/07/2019 à 14:28 Dernière mise à jour: le 13/07/2019 à 14:28 Par: Dominique ADMIN Nombre de vues: 1175
Le coupage plasma est un procédé qui utilise un orifice de buse optimisé ionisé à très haute température pour étrangler un gaz qui permet de faire fondre et de sectionner des sections de métaux conducteurs.
Cet article technique est rédigé à partir de la documentation commerciale HYPERTHERM


1 - Le Plasma
Plasma : “le quatrième état de la matière”
Les trois premiers états de la matière sont solide,liquide et gaz. Pour l’eau, par exemple, ces états sont la glace, l’eau et la vapeur. Sous l’effet de l’énergie thermique, la glace passe d’un état solide à un état liquide et sous l’addition de
chaleur supplémentaire, elle se transforme en gaz (vapeur).
Lorsqu'une quantité importante de chaleur est ajoutée à un gaz, celui-ci se transforme en plasma, le quatrième état de la matière.


Définition du plasma
Un plasma est un gaz électriquement conducteur. La ionisation des gaz crée des électrons libres et des ions positifs parmi les atomes de gaz. Le gaz devient alors un conducteur électrique, à savoir un plasma.

Le plasma dans la nature
La foudre est un exemple de plasma naturel. Tout comme une torche au plasma, la foudre déplace l’électricité d’un lieu à un autre. Dans le cas de la foudre, les gaz présents dans l’air sont les gaz d’ionisation.

Coupage au plasma
Le coupage plasma est un procédé qui utilise un orifice de buse optimisé ionisé à très haute température pour étrangler un gaz qui permet de faire fondre et de sectionner des sections de métaux conducteurs.

2 - La sélection des gaz

Pour obtenir une coupe de qualité, il est essentiel de sélectionner le gaz approprié au matériau à couper.

2 - 1 Gaz plasma

Le gaz plasma est également appelé gaz de coupage.
Le gaz ionisé lors du processus de plasma sort par l’orifice de la buse.

Exemples


[*]Air Azote
[*]Oxygène Argon-hydrogène


2 - 2 Gaz de protection

Le gaz de protection est le gaz secondaire du processus plasma. Il entoure l’arc, sert à comprimer l’arc et à refroidir la torche, et crée l’environnement de coupage, un des facteurs de qualité du bord de coupe.

Exemples


[*]Air Air-méthane
[*]CO2 Azote
[*]Oxygène-Azote Méthane


2 - 3 Sélection du gaz approprié

La qualité du gaz est essentielle au bon fonctionnement des systèmes de coupage à l’arc plasma afin d’obtenir une qualité de coupe optimale. Les contaminants peuvent empêcher l’allumage de l’arc et causer une qualité de coupe
médiocre ainsi qu’une faible durabilité des pièces consommables. Les contaminants peuvent inclure des impuretés dans le gaz, de l’humidité, de la saleté, des contaminants du circuit de gaz ou des gaz indésirés (entrée d’air dans les systèmes O2, par exemple, ou le non respect des procédures de purge lors du changement de gaz).

2 - 4 Tableau de sélection des gaz appropriés

3 - Utilisation des tableaux de coupe

Les tableaux de coupe du manuel d’instructions donnent tous les paramètres nécessaires pour configurer votre système de coupage.
Les débits doivent toujours être réglés conformément aux tableaux de coupe, à moins que des remarques supplémentaires ne donnent des conseils de réglage pour améliorer la qualité de coupe.
Il peut s’avérer nécessaire de régler les vitesses de déplacement et les paramètres de distance torche-pièce/ tension de l’arc pour optimiser la qualité de coupe et les performances du système. Des sections ,ultérieures de ce manuel vous expliqueront comment faire ces réglages.
Purgez les gaz pendant au moins 1 minute après avoir changé les pièces consommables et avant de couper.



4 - Installation des pièces consommables

Sélectionnez les pièces consommables d’après le tableau de coupe approprié.
Installez les pièces consommables en utilisant les outils fournis dans votre nécessaire de pièces.
NE PAS SERRER EXCESSIVEMENT.
Lubrifiez tous les joints toriques consommables avec de la graisse à la silicone fournie dans le nécessaire de pièces consommables. N’en appliquez pas trop : un film est suffisant.
Appliquez le lubrifiant sur vos doigts ( juste assez pour les faire briller) puis lubrifiez les joints toriques.
Les électrodes et les buses doivent être remplacées ensemble. Les diffuseurs doivent être remplacés lorsque cela s’avère nécessaire, généralement tous les 5 à 10 changements d’électrode et de buse. Les protecteurs, les buses de protection, etc. ne doivent être remplacés que lorsqu'ils sont usés ou lorsque la qualité de coupe devient médiocre.
Protégez votre investissement : n’utilisez que des pièces Hypertherm d’origine.


5 - Enregistrement de la durée de vie des pièces consommables

Il est essentiel de noter la durabilité des pièces consommables et il est nécessaire de le faire à chaque fois que des pièces consommables sont remplacées.
Cela vous permet facilement de prévoir un problème de pièce consommable, ce qui facilite le dépannage.
Le tableau ci-dessous est un excellent exemple pour votre dossier.



6 - Durabilité des pièces consommables

La durabilité des pièces consommables peut être augmentée non seulement par une bonne configuration et un bon fonctionnement mais encore en suivant la procédure suivante :
La durabilité moyenne des pièces consommables dépend du nombre de perçage et de la longueur de la coupe. La durabilité des pièces consommables ne dépend pas que du nombre de perçages.
Reportez-vous à l’illustration ci-dessous.
1. Hauteur de perçage. Une bonne hauteur de perçage est essentielle à la durabilité des pièces consommables et à la qualité de coupe.
Elle permet, en outre, d’éviter les défauts d’allumages.
La hauteur de perçage doit être de 1,5 à 2 fois la bonne distance torche-pièce.
Un perçage trop proche de la plaque fait pénétrer des scories d’arc soufflées dans la torche. Ceci endommage les pièces consommables et peut abîmer la torche.
Un perçage trop haut cause un arc pilote excessif. Ceci entraîne une usure excessive de la buse.
Si vous utilisez le module Command THC d’Hypertherm, consultez le manuel d’instructions pour plus de renseignements sur le perçage et sur certaines de ses fonctions qui permettent de réduire la détérioration des pièces
consommables.
2. Réduction d’erreurs. Réduire les erreurs permet d’allonger considérablement la durée de vie des pièces consommables. Les erreurs sont généralement causées par le fait que la coupe ne commence ou ne s’arrête pas sur la plaque ou par l’utilisation de l’arc hors de la plaque. Ceci interrompt le processus LongLife.
Chaque erreur équivaut à environ 10 à 15 perçages sur la plupart des systèmes. Les systèmes HyPerformance, HyDefinition et HT4400 sont plus sensibles aux erreurs; chaque erreur égale plus de 15 perçages.
Les erreurs doivent être inférieures à 10 % du nombre de perçages.

7 - Qualité de coupes

Interprétation de la coupe
Quatre éléments de base permettent de déterminer une bonne qualité de coupe :


[*]Angle de biseau
[*]Niveaux de scorie
[*]Aspect de la coupe
[*]Lignes de traînée

(Acier doux – Coupage à l’O2 uniquement)

L’opérateur peut procéder aux réglages suivants pour améliorer la qualité de ces éléments :


[*]Hauteur de torche ou tension d’arc
[*]Vitesse de coupe


Rappel : les tableaux de coupe sont certes un point de départ, toutefois la vitesse de coupe et la hauteur de torche peuvent nécessiter des réglages pour certains matériaux.

Angle de biseau

En augmentant ou en diminuant la hauteur de la torche, l’angle de biseau peut être modifié.
Ceci est effectué en réglant la TENSION D’ARC sur les systèmes de coupage au plasma équipés de la commande de hauteur de torche. Si le système de coupage au plasma n’est pas équipé de THC, il doit être réglé manuellement.
Si l’angle n’est pas égal sur les quatre côtés, la torche ne sera pas forcément perpendiculaire à la plaque et devra être ajustée.

Diminuer les scories
Scories sur le bord supérieur
Des projections apparaissent sur le bord supérieur des deux morceaux de la plaque.
Diminuez la tension par paliers de 5 volts (maximum) jusqu’à ce que les scories disparaissent. Se produit généralement uniquement avec les systèmes plasmas à l’air.
Scories de grande vitesse
Des scories fines qui se soudent au bord inférieur. Le nettoyage impose de buriner ou de meuler. Réduisez la vitesse de coupe pour diminuer les scories de grande vitesse.
Scories de basse vitesse
Des scories globulaires qui se forment en gros dépôts. Elles se détachent très facilement, en gros morceaux. Augmentez la vitesse de coupe pour diminuer les scories de basse vitesse.

Informations supplémentaires sur les scories
Le coupage de certains types de métal peut produire davantage de scories. Voici quelques exemples des traitements et des plaques plus difficiles à couper :


[*]Haute teneur en carbone
[*]Surfaces de métal propres
[*]Plaque grenaillée
[*]Aluminium
[*]Acier laminé à chaud
[*]Métal chaud
[*]Acier à haut silicium ou brûlant


Voici quelques exemples des types les plus faciles à couper :


[*]Acier laminé à froid
[*]Acier décapé à l’huile


Si la plaque présente une surface huileuse, rouillée ou écaillée, procédez au coupage après avoir retourné ce côté vers le bas.
Un coupage sous l’eau ou dans un manchon d’eau peut augmenter les niveaux de scories.

Aspect de la coupe
Lors du coupage de métaux autres que de l’acier doux avec O2, les lignes de traînée ne sont pas une bonne indication de la vitesse de coupe.
L’angle de biseau, les niveaux de scorie et l’aspect de la coupe doivent être pris en compte ensemble. Le lissé ou la rugosité de la surface et les niveaux de scories détermineront la bonne vitesse.
Une surface de coupe concave provient d’une distance torche-pièce trop faible ou de pièces consommables usées.
Une surface de coupe convexe vient d’une distance torche-pièce trop haute ou de pièces consommables usées.


Interprétation des lignes de traînée
Acier doux – Coupage à l’O2 uniquement
L’utilisation des lignes de traînée est un excellent moyen de déterminer les bonnes vitesses de coupe.
Les lignes doivent généralement être inclinées d’environ 10 à 15 degrés par rapport à la coupe.
Si les lignes sont plus verticales, la vitesse est trop faible.
Si les lignes sont plus inclinées, la vitesse est trop élevée.


8 - Effets de la vitesse de coupage sur la tension d'arc

Lorsque la vitesse de coupage augmente, la tension d’arc diminue et vice-versa.
La vitesse de coupage change :


[*]Au début et à la fin d’un angle*
[*]Au début et à la fin d’une coupe*
[*]Lors du coupage de cercles et de contours*

* Ceci provoque des scories dans les angles et dans les
contours
Réaction de THC
La torche plonge lorsque la vitesse diminue**
La torche s’écarte lorsque la vitesse augmente**
** THC doit être coupée ou “verrouillée” si la vitesse diminue.

9 - Direction de coupage

En raison de l’action de diffusion du gaz plasma, un côté de la coupe aura toujours un angle en biseau. C’est le “mauvais côté” de la coupe.
Pour obtenir le biseau minimum sur vos pièces, la torche doit se déplacer dans la bonne direction. Le “bon côté” est sur la droite lorsque la torche s’écarte de vous. Reportez vous à l’illustration.
La direction de diffusion peut être inversée en utilisant des diffuseurs différents sur certains modèles pour obtenir les résultats opposés (par exemple pour couper des pièces symétriques).


Dans le sens des aiguilles d’une montre : coupez le bord extérieur de la pièce. La pièce tombe.
Dans le sens inverse des aiguilles d’une montre : coupage du trou intérieur. La chute tombe.

10 - Qu'est-ce qui détermine la qualité de coupe?

L’échantillon de coupe démontre les capacités de l’équipement de coupage des métaux. Quand on évalue la douceur de la coupe, l’angle de chanfrein et des quantités de scories, on peut observer la représentation précise du succès potentiel de ce procédé. Toutefois, l’échantillon de coupe ne peut pas et ne devrait pas être le seul facteur déterminant dans la décision d’achat en raison des nombreux paramètres qui touchent la qualité de la pièce coupée. Il est essentiel de bien comprendre tous les facteurs qui contribuent à obtenir une coupe réussie avant de prendre la
décision d’acheter.
Le processus de coupage plasma est directement influencé par quatre facteurs primaires :


[*]Machine de coupage (table XY, presse à poinçonner, etc.)*
[*]Dispositif de contrôle du mouvement (CNC)
[*]Variables du procédé (pureté du gaz, vitesse de coupe, variabilité du matériau, etc.)
[*]Système de coupage plasma (source de courant, torche, etc.)


Aujourd’hui, il y a de nombreux fabricants de système de coupage sur le marché qui produisent une variété de types différents de machines. Par conséquent, les résultats peuvent varier. Les échantillons de coupe fournis par Hypertherm représentent la qualité de coupe que l’on peut obtenir sur un seul type de machine de coupage et n’indiquent pas les résultats d’autres équipements de coupage.
Hypertherm recommande fortement que l’on obtienne un échantillon de coupe qui a été effectué avec un équipement représentatif de la machine de coupage prise en compte. Ce n’est qu’à ce moment-là qu’une détermination plus précise des résultats escomptés est possible

11 - Coupage de trous

Il peut être très difficile de couper des trous internes au plasma. Les dimensions minimum du trou, en supposant des caractéristiques excellentes de contrôle de mouvement, sont les suivantes :

HyPerformance/HyDefinition (O2 sur acier doux)


[*]Plaque < 3 mm (1/8") : 4,7 mm (3/16")
[*]> 3 mm (1/8") : 1,5 fois l’épaisseur du matériau
[*]Classique (O2 sur l’acier doux)
[*]Plaque de 3 à 13 mm (1/8" à 1/2") : 2 fois l’épaisseur du matériau
[*]Épaisseur supérieure à 13 mm (1/2") : 1,5 fois l’épaisseur du matériau


Pour de meilleurs résultats :


[*]Coupez l’option THC
[*]Réduisez la vitesse
[*]Faites une approche perpendiculaire au côté
[*]Minimisez juste assez la sortie de coupe pour que la pièce tombe


12 - La maintenance du matériel

Pour optimiser les performances, minimiser les coûts d’exploitation généraux et prolonger la vie de votre système de coupage plasma Hypertherm, un programme de maintenance préventive doit être suivi.
La page suivante décrit brièvement le programme de maintenance minimum recommandé.

Tous les jours


[*]Vérifiez la pression de gaz d’admission.
[*]Vérifiez le réglage de débit de gaz.
[*]Vérifiez les températures et pressions de liquide de refroidissement.
[*]Inspectez la torche et remplacez les pièces consommables usées, si nécessaire.

Une fois par semaine


[*]Nettoyez l’alimentation à l’air comprimé ou avec un aspirateur.
[*]Vérifiez que les ventilateurs de refroidissement fonctionnent correctement.
[*]Nettoyez les filetages de la torche et la bague de courant.
[*]Vérifiez le niveau de liquide de refroidissement.

Une fois par mois


[*]Inspectez les connexions de câblage desserrées.
[*]Inspectez l’usure du contacteur principal.
[*]Inspectez le relais de l’arc pilote.
[*]Inspectez le filtre à air sur le panneau avant du système, si votre système en est équipé.
[*]Vérifiez le fonctionnement des commutateurs de débit de liquide de refroidissement.
[*]Faites un essai du débit de liquide de refroidissement.
[*]Faites un essai pour rechercher d’éventuelles de fuite de gaz.
[*]Inspectez les connexions de câble.
[*]Inspectez l’éclateur.

Deux fois par an


[*]Vidangez et rincez le circuit principal de liquide de refroidissement.
[*]Remplacez la cartouche du filtre de liquide de refroidissement.
[*]Remplacez le liquide de refroidissement par du liquide de refroidissement Hypertherm d’origine.

Une fois par an


[*]Remplacez le relais de l’arc pilote.


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Par: Dominique ADMIN

Commentaires (2)

26/11/2014 08:56:08 - Helvète
Super article!
Merci ;)

15/05/2018 18:20:30 - Chaleurmaintenance
Article très explicite merci beaucoup