Principe du coupage plasma
Dans une machine de coupe plasma, le plasma est obtenu par la compression de gaz (de type air, oxygène, argon, l’hydrogène, l’azote ou mélanges) au travers d’une buse de faible diamètre, placée à l’intérieur de la torche. Le gaz est ensuite soumis à un arc électrique créé entre une électrode et la pièce à découper. C’est la combinaison de l’énergie thermique de l’arc électrique et de l’énergie cinétique du gaz plasma qui permettent de faire fondre le matériau et d’expulser le métal fondu, avec des températures portées aux environs de 20 000°C et un jet de plasma pouvant atteindre la vitesse du son.
Grâce aux technologies avancées, les coupeurs plasma se sont miniaturisés, jusqu’à devenir un outil pour les professionnels, les artisans et les bons bricoleurs.
Utilisables sur une large gamme de métaux : acier, laiton, cuivre ou aluminium.
Economiques en consommables, lorsqu’ils utilisent l’air
D’une vitesse de découpe supérieure à celle des découpes laser ou de l’oxycoupage
les postes de découpe plasma peuvent dans de nombreux cas remplacer avantageusement les chalumeaux ou autres appareils de coupe thermique.
Poste de coupage plasma : comment choisir ?
Le choix d'un coupeur plasma se fait en fonction :
. de l’épaisseur à couper
. de la qualité attendue ( rectitude de la coupe sur la tranche, limitation de la bavure…)
. de la vitesse de coupe, en privilégiant une fourchette de 30 à 40 cm / minutes.
La capacité de coupe dépend de la longueur (ou tension) de l’arc, exprimée en Volt (V), alors que la vitesse d'avance est quant à elle conditionnée par l’intensité de l’arc, exprimée en ampère (A).
La qualité du courant est aussi un élément à prendre en compte. Le procédé de coupage plasma requiert une source de courant continu (c.c.), afin de fournir l’énergie nécessaire à la création et au maintien de l’arc plasma après l’ionisation. La tension en circuit ouvert se trouve généralement entre 240 et 400 V c.c.. Le courant de sortie (intensité de courant) et les kilowatts globaux de la source de courant déterminent la capacité de vitesse et d’épaisseur de coupe du système.
D'une manière générale :
. Les machines monophasées 230V sont limitées à environ 10mm d'épaisseur.
. Les coupeurs plasma avec compresseurs intégrés sont limités à 3 ou 4mm ; le compresseur ayant une capacité de refroidissement de la torche limitée, sur une longue durée d'utilisation.
. Les postes de découpe triphasés permettent d'intervenir sur des épaisseurs plus importantes.
Bon à savoir : en choisissant un coupeur légèrement surdimensionné , vous éviterez la sur consommation de pièces d'usure.
Torche, buse, tuyère, électrode : Des composants qui comptent
Parmi les éléments conditionnant également la qualité de la découpe :
. la conception de la torche, qui sert à conduire l'électricité
. la qualité des pièces d'usure (matériau et forme ) : buses, tuyères, électrodes
La torche
La torche sert de porteur pour la buse, la tuyère et l’électrode. Outre la création et le maintien de l’arc plasma, c'est elle qui sert au refroidissement de ces pièces (soit par air, soit eau). Sa conception conditionne donc la qualité et la rapidité de découpe, mais aussi l’usure plus ou moins rapide des consommables qu’elle accueille et qui servent à créer l’arc.
Torche air ou torche eau, quelle différence ?
- Les torches refroidies au liquide utilisent un circuit de générateur à haute fréquence permettant de produire une tension en c.a. de 5 000 à 10 000 volts à environ 2 MHz. Cette tension crée un arc de grande intensité dans la torche pour ioniser le gaz, produisant ainsi le plasma.
- Les torches plasma à air utilisent généralement une électrode en mouvement ou la technologie « d’amorçage à rétro-soufflage » afin d’ioniser le gaz. Pour ce type de torche, l’air tient 2 rôles distincts : d’une part, la création et le maintien de l’arc Plasma pour la découpe, d’autre part le refroidissement des consommables.
Les consommables
Soumis à de très fortes chaleurs pendant la découpe, les buses, tuyères, électrodes at autres consommables vont se détériorer au fur et à mesure des utilisations, et influer sur la pression et la qualité de coupe. Leur remplacement plus ou moins fréquent et rapide conditionne la conservation d'une qualité de coupe optimale.
L'électrode : Elle transfère le courant de l’alimentation vers la tuyère pour créer le plasma. Son diamètre est à choisir en fonction de la torche. S'usant rapidement, ce consommable doit être remplacé quand le cratère devient trop important.
La tuyère : C'est elle qui permet la circulation de l’air de coupe qui, lors du court-circuit avec l’électrode, va former le Plasma. Son changement s'impose dès que l'orifice n'est plus rond.
Le diffuseur : Il permet de bien réguler l’air et uniformise le débit. À changer dès qu'il est déformé ou si ses orifices sont obstrués.
La buse de protection : Permettant la circulation de l’air pour le refroidissement de la torche, la buse de torche plasma a pour mission de protéger l’électrode et la tuyère. Généralement en cuivre et recouverte d’un isolant, elle s’use sous l’effet des fortes températures et des projections de métal en fusion.
Notre conseil : lors de l'achat du poste à découper plasma, pensez à constituer un stock de buses, tuyères et électrodes compatibles avec le poste, en prévision de l'usure normale des composants (déformation ou impacts importants).
