Cours sur la découpe Plasma – Découpeur plasma.

Le cours qui suit concerne la découpe PLASMA.

  • Fonctionnement du procédé
  • Gaz plasmagènes
  • Torches pour la découpe PLASMA
  • Avantages et inconvénients du PLASMA
  • Autres procédés de découpe
  • Les risques en coupage thermique

Objectifs : L’élève après cette leçon, devra être capable :
– donner le principe du découpage par PLASMA
– de démarrer un banc de découpe PLASMA en vue de couper avec ce procédé
– de régler la machine pour effectuer une coupe correcte

1) Principe  :

Le PLASMA est un procédé de découpe par fusion localisée dans lequel le jet de gaz ou d’air comprimé chasse le métal porté à une température de fusion. La température générée par l’arc électrique est voisine de 18000°C. Le terme PLASMA est utilisé lorsque la matière gazeuse n’est plus composée d’atomes et de molécules, mais d’ions et d’électrons. Ces derniers apparaissent lors de la scission des molécules et des atomes. Cet état est atteint lorsque plusieurs conditions sont réunies (gaz, pression, température élevée). On nomme PLASMA, le quatrième état de matière.


Arc PLASMA
Arc PLASMA



2) Fonctionnement du PLASMA :

a) Création d’un arc électrique: Entre une électrode en tungstène ou en zirconium et la pièce à couper, un arc électrique est créé. L’arc est très localisé.

b) Ouverture du gaz ou du mélange plasmagène : Grace à une convection forcée au travers d’un orifice de faible diamètre, l’arc et le gaz sont dirigés sur une zone très précise. Le gaz devenu PLASMA dont le débit est suffisant, permet de chasser le métal en fusion.

c) Découpe: Après l’amorçage et le début de la coupe, il suffira de garder une hauteur constante, manuellement ou automatiquement sur certaines installations (machines de découpes) et de se déplacer pour effectuer la découpe voulue

Consultez ici les vidéos de découpage PLASMA

3) Gaz plasmagènes :

– air comprimé
– oxygène
– azote
– argon/hydrogène (mélange binaire)
– argon/hydrogène/azote (mélange ternaire)

Les gaz plasmagènes ont pour role de faciliter l’amorçage de l’arc électrique et aussi de réduire l’usure des buses et des tuyères. Certaines torches PLASMA utilisent aussi en plus d’un vortex de gaz, un vortex d’eau pour concentrer davantage le jet de PLASMA


4) Différentes torches pour la découpe PLASMA:


Torche avec électrode tungstène et écoulement laminaire
Torche avec électrode tungstène et écoulement laminaire

Torche avec électrode en Zirconium et écoulement en Vortex
Torche avec électrode en Zirconium et écoulement en Vortex

5) Avantages et inconvénients du PLASMA:

Les installations PLASMA ont pour avantage de pouvoir découper des épaisseur fines et des matériaux inoxydables, à la différence du procédé par oxycoupage. En effet, tous les matériaux conducteurs d’électricité pourront ètre utilisés par le PLASMA. Concernant les épaisseurs, il y a peu de contraintes de nos jours. Avec ce procédé, il est possible de couper jusqu’à environ 70 mm sur certaines installations. La précision du PLASMA est appréciable. Grace à la fusion localisée, la déformation est plus faible est permet des précision de 0,2 mm environ sur des installations récentes.


6) Autres procédés de découpe:

Le PLASMA permet d’effectuer des découpes sur les matériaux mais d’autres procédés éxistent pour effectuer le même travail, avec leurs avantages et leurs inconvénients (prix d’achat des machines plus élevés, couts d’entretiens plus importants, précision, épaisseurs, matériaux, vitesses, etc. Parmi les alternatives au PLASMA, on peut citer:
– l’oxycoupage
– le poinçonnage par commande numérique
– la découpe LASER
– la découpe par jet d’eau

– l’oxycoupage :
Banc d'oxycoupage avec plusieurs torches
– la découpe LASER
Decoupe laser
– la découpe par jet d’eau:
Decoupe par jet d'eau
– le poinçonnage par commande numérique:
Decoupage par poinçonnage grignotage CN

7) Les risques sur les bancs de découpe par PLASMA:

La sécurité sur un banc de découpe PLASMA sera primordiale. Les risques sont assez nombreux.
– du fait, de l’intense lumière dégagée par l’arc électrique, vous risquez le coup d’arc si vous n’utilisez pas une cagoule ou un masque.
– la chaleur dégagée par l’arc électrique nécessite à l’opérateur de se prémunir contre les brulures thermiques en portant des gants.
– certaines installations peuvent ètre bruyantes et nécessiteront le port d’un casque anti-bruit.
– les évacuations de fumées seront mise en route pour éviter de respirer les poussières et les fumées engendrées par la coupe.
– lors de la manutention des tôles, les chaussures de sécurité protègeront le découpeur des éventuelles chutes.