Leçon 6.3CouperChapitre 6 · Découpe et usinage non conventionnel

Découpe plasma

Un jet de gaz surchauffé fond à travers une plaque conductrice

La découpe plasma tranche la plaque de métal avec un arc électrique comprimé en un fin jet de gaz surchauffé. C'est le cheval de bataille pour la tôle d'acier d'environ 3 à 50 mm d'épaisseur : châssis de remorques, bâtis de machines, supports et travaux de réparation. Un appareil portatif tient dans un coffre de voiture ; une table plasma CNC découpe des pièces dans une tôle entière.

Photo : Devaes, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Torche plasma coupée en deux au-dessus d'une tôle, coupe de côté le long de la découpeLa figure est une coupe de côté le long de la découpe, avec la torche ouverte ; la torche se déplace vers la gauche. Les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Fermer le circuit. Une pince relie la tôle au pôle positif d'une alimentation en courant continu (comme celui d'une batterie). L'électrode à l'intérieur de la torche est le pôle négatif.
Commencer par un arc pilote. De l'air comprimé, ou un autre gaz, tourbillonne dans la torche. Un petit arc pilote (une étincelle d'amorçage) entre l'électrode et la buse en transforme une partie en plasma, un gaz conducteur d'électricité.
Comprimer l'arc. Le trou étroit de la buse comprime l'arc et le gaz en un jet fin et très rapide, à environ 20 000 °C en son cœur.
Atteindre la tôle. Quand le jet touche la tôle, l'arc saute sur le métal et le plein courant de coupe le traverse, souvent de dizaines à centaines d'ampères. Le métal fond sur toute son épaisseur.
Le chasser. Le jet chasse le métal fondu par le bas de la découpe sous forme d'étincelles, généralement dans une table à eau qui capte aussi les fumées. Un peu de métal colle au bord inférieur sous forme de scories (perles resolidifiées).
Suivre la trajectoire. Un portique CNC déplace la torche le long du contour et garde sa hauteur constante ; avec une torche portative, une personne la guide.

Chiffres clés

Matériaux: Tout métal qui conduit l'électricité : acier doux et inoxydable, aluminium, cuivre, laiton
Pièces typiques: Supports, plaques d'assise, brides, goussets, pièces de châssis, découpes de ferraille et de démolition
Taille de pièce: Tôle typiquement de 1 à environ 50 mm d'épaisseur ; les tables CNC font souvent 1,5 × 3 m et bien plus
Précision: Typiquement environ ±0,5 mm ; les torches à arc fin (haute définition) font mieux
État de surface: Plus rugueux que le laser, avec un léger biseau, des scories sur le bord inférieur et une zone affectée thermiquement plus large (une bande changée par la chaleur)
Taille de série adaptée: De réparations uniques à des séries de pièces en tôle sur tables CNC
Coût d'outillage et de machine: Pas d'outillage, mais l'électrode et la buse s'usent ; appareils portatifs à partir de quelques centaines de dollars, tables CNC à partir de dizaines de milliers
Vitesse: Plusieurs mètres par minute dans de l'acier de 6 à 12 mm, plus rapide que le laser en tôle épaisse

Atouts et limites

Atouts

Rapide et peu coûteuse dans la tôle d'acier moyenne et épaisse
Machines peu coûteuses, y compris des appareils portatifs
Coupe l'inox et l'aluminium, ce qu'une flamme oxy-combustible ne peut pas faire
Les têtes à chanfreiner coupent des bords inclinés prêts à souder

Limites

Uniquement les métaux conducteurs d'électricité
Saignée plus large (1,5 à 4 mm) et moins précise que le laser ou le jet d'eau
Bords légèrement biseautés et scories qu'il faut piquer ou meuler
L'arc lumineux, les fumées et le bruit demandent des écrans et une aspiration

Où on l'utilise

Construction métalliquePlaques d'assise, goussets, supports pour bâtiments et ponts
Engins lourds et agriculturePlaques de châssis, godets, cadres pour tracteurs et remorques
Construction navaleTôles de coque et raidisseurs, souvent avec des têtes à chanfreiner
CVC et gainesRaccords de gaines découpés dans de la fine tôle galvanisée
Réparation, ferraille et démolitionDécoupes portatives sur site, démontage de structures en acier

Comment le reconnaître

Un bord coupé légèrement hors d'équerre, souvent plus d'équerre d'un côté de la coupe que de l'autre.
Des perles de scories, du métal resolidifié, le long du bord inférieur, ou des marques de meuleuse là où elles ont été retirées.
Des lignes de traînée courbes sur la face de coupe qui retardent vers le bas, et une bande bleue ou couleur paille à côté de la coupe.
Des trous légèrement coniques ou avec une petite alvéole là où la coupe a commencé (le point de perçage).

À comparer avec

Découpe laser6.2des bords plus nets et plus précis et une saignée plus étroite, mais plus lent et plus cher en tôle épaisse.Découpe au jet d'eau6.4pas de chaleur et coupe tout matériau, mais bien plus lent et plus coûteux par mètre de coupe.Soudage à l'arc7.1le même genre de puissance et d'arc, utilisé pour assembler le métal au lieu de le couper.

À regarder

Messer Cutting · L'arc, le gaz et la torche, expliqués simplement

Hypertherm EMEIA · Quand le plasma bat une flamme de gaz, et quand il ne le fait pas

Westermans International · Une coupe CNC haute définition et la qualité de son bord, de près

Bueno's Handyworks · Une torche portative qui coupe dans un petit atelier

Voir de vraies photos

Wikipédia : Découpe plasma — principe, torches portatives et CNC, découpe en biseau et de tubes, histoire
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À retenir

Un arc comprimé par une petite buse transforme le gaz en jet de plasma qui fait fondre et chasse le métal.
La tôle fait partie du circuit électrique, donc le plasma ne coupe que les métaux conducteurs.
Meilleur rapport qualité-prix dans la tôle d'acier de quelques millimètres à quelques centimètres d'épaisseur ; plus rugueux que le laser.