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Découpe plasma à air bricolage

De plus en plus, dans les petits ateliers privés et les petites entreprises, des machines de découpe plasma sont utilisées à la place des broyeurs et autres appareils. La découpe plasma à l’air vous permet d’effectuer des coupes droites et bouclées de haute qualité, d’aligner les bords de la tôle, de faire des ouvertures et des trous, y compris bouclés, dans des pièces métalliques et d’autres travaux plus complexes. La qualité de la coupe obtenue est tout simplement excellente, elle s’avère lisse, propre, pratiquement exempte de scories et de bavures, et également soignée. Presque tous les métaux peuvent être traités avec la technologie de coupage plasma à l’air, ainsi que les matériaux non conducteurs tels que le béton, les carreaux de céramique, le plastique et le bois. Tous les travaux sont effectués rapidement, la pièce est chauffée localement, uniquement dans la zone de coupe, de sorte que le métal de la pièce ne change pas de géométrie en raison d’une surchauffe. Même un débutant sans expérience en soudage peut manipuler un appareil de découpe plasma, ou comme on l’appelle aussi, un découpeur plasma. Mais pour que le résultat ne déçoive pas, cela ne fait toujours pas de mal d’étudier le dispositif de découpe au plasma, de comprendre son principe de fonctionnement et d’étudier également la technologie permettant de travailler avec un dispositif de découpe au plasma à air.

Dispositif de découpe au plasma à air

La connaissance du dispositif de découpe au plasma permettra non seulement d’effectuer un travail plus consciemment, mais également de créer un analogue fait maison, ce qui nécessite non seulement des connaissances plus approfondies, mais également une expérience d’ingénierie souhaitable.

La machine de découpe plasma à air se compose de plusieurs éléments, notamment :

  • Source de courant;
  • Plasmatron;
  • Paquet de câble-tuyau ;
  • Compresseur d’air.

Source de courant pour un découpeur plasma, il sert à convertir la tension et à fournir un certain courant à la torche/torche à plasma, en amorçant ainsi un arc électrique. La source d’alimentation peut être un transformateur ou un onduleur.

Éléments plasmatron

Plasmatron – l’élément principal de l’appareil de coupage air-plasma, c’est dans celui-ci que se déroulent les processus grâce auxquels le plasma apparaît. Le plasmatron se compose d’une buse, d’une électrode, d’un corps, d’un isolant entre une buse et une électrode, et de canaux d’air. Les éléments tels que l’électrode et la buse sont des consommables et nécessitent un remplacement fréquent.

Diagramme du plasmatron

Électrode dans le plasmatron c’est une cathode et sert à exciter un arc électrique. Le métal le plus couramment utilisé pour fabriquer des électrodes pour plasmatrons est l’hafnium..

Buse a une forme conique, comprime le plasma et forme un jet de plasma. S’échappant du canal de sortie de la buse, le jet de plasma touche la pièce et la coupe. Les dimensions de la buse affectent les caractéristiques du découpeur plasma, ses capacités et la technologie de son utilisation. Le diamètre de buse le plus courant est de 3 à 5 mm. Plus le diamètre de la buse est grand, plus le volume d’air par unité de temps est important, plus il peut passer à travers lui-même. La largeur de la coupe dépend de la quantité d’air, ainsi que de la vitesse du découpeur plasma et de la vitesse de refroidissement de la torche plasma. La longueur de buse la plus courante est de 9 à 12 mm. Plus la longueur de la buse est longue, plus la coupe est nette. Mais une buse trop longue est plus susceptible d’être détruite, par conséquent, la longueur optimale est augmentée d’une taille égale à 1,3 – 1,5 du diamètre de la buse. Il convient de garder à l’esprit que chaque valeur actuelle correspond à la taille de buse optimale, ce qui garantit une combustion d’arc stable et des paramètres de coupe maximum. Réduire le diamètre de la buse et le rendre inférieur à 3 mm est peu pratique, car la ressource de l’ensemble du plasmatron est considérablement réduite.

Buses de découpe plasma

Compresseur fournit de l’air comprimé à la torche à plasma pour la formation du plasma. Dans les appareils de coupage plasma à air, l’air agit à la fois comme gaz plasmagène et comme gaz protecteur. Il existe des appareils avec un compresseur intégré, en règle générale, ils sont de faible puissance, ainsi que des appareils avec un compresseur d’air externe..

Paquet de câble-tuyau se compose d’un câble électrique reliant la source d’alimentation et la torche à plasma, ainsi que d’un tuyau d’alimentation en air du compresseur à la torche à plasma. Que se passe-t-il exactement à l’intérieur de la torche à plasma, nous examinerons ci-dessous.

Le principe de fonctionnement de la machine de découpe plasma à air

L’installation de coupage plasma air fonctionne selon le principe décrit ci-dessous. Après avoir appuyé sur le bouton d’allumage, situé sur la poignée de la torche à plasma, un courant haute fréquence est fourni de la source d’alimentation à la torche à plasma. En conséquence, un arc électrique de veille s’allume. Du fait que la formation d’un arc électrique entre l’électrode et la pièce est directement difficile, la pointe de la buse agit comme l’anode. La température de l’arc pilote est de 6 000 à 8 000 ° C et la colonne d’arc remplit tout le canal de la buse.

Quelques secondes après l’allumage de l’arc pilote, l’air comprimé commence à s’écouler dans la chambre de la torche à plasma. Il traverse l’arc électrique en service, s’ionise, se réchauffe et augmente de 50 à 100 fois son volume. La forme de la buse du plasmatron est rétrécie vers le bas, grâce à quoi l’air est comprimé, un flux s’en forme, qui sort de la buse à une vitesse proche de celle du son – 2 – 3 m / s. La température de l’air chauffé ionisé s’échappant de la sortie de la buse peut atteindre 20 000 – 30 000 ° C. La conductivité électrique de l’air à ce moment est approximativement égale à la conductivité électrique du métal traité..

Plasma vient d’appeler l’air ionisé chauffé, s’échappant de la buse de la torche à plasma. Dès que le plasma atteint la surface du métal en cours de traitement, l’arc de coupe de travail est allumé, auquel point l’arc pilote est éteint. L’arc de coupe chauffe la pièce au point de contact, localement, le métal commence à fondre, et une coupure apparaît. Le métal en fusion s’écoule sur la surface de la pièce et se solidifie sous forme de gouttes et de petites particules, qui sont immédiatement emportées par le flux de plasma. Cette méthode de coupage plasma à l’air est appelée arc plasma aigu (arc direct), car le métal traité est inclus dans le circuit électrique et constitue l’anode de l’arc de coupe..

Découpe à l'arc plasma et au jet de plasma

Dans le cas décrit ci-dessus, l’énergie de l’un des points proches de l’électrode de l’arc, ainsi que le plasma de la colonne et de la torche qui en découle, est utilisée pour couper la pièce. La découpe au plasma utilise un arc DC à polarité droite.

La découpe de métal à l’arc plasma est utilisée dans de tels cas : si vous devez fabriquer des pièces avec des contours façonnés à partir de tôle, ou pour fabriquer des pièces avec des contours droits, mais pour ne pas avoir à traiter les contours en plus, pour couper des tuyaux, des bandes et tiges, pour découper des trous et des ouvertures en détail et d’autres.

Mais il existe également une autre méthode de coupage plasma – le coupage par jet de plasma. Dans ce cas, l’arc de coupe s’allume entre l’électrode (cathode) et la pointe de la buse (anode), et la pièce n’est pas incluse dans le circuit électrique. Une partie du plasma est évacuée de la torche à plasma sous forme de jet (arc indirect). En règle générale, cette méthode de coupe est utilisée pour travailler avec des matériaux non métalliques et non conducteurs – béton, carreaux de céramique, plastique.

L’alimentation en air de la torche à plasma d’action directe et d’action indirecte s’effectue de différentes manières. La découpe plasma nécessite alimentation en air axiale (directe). La découpe au jet de plasma nécessite alimentation en air tangentielle.

Alimentation en air de la torche à plasma

Une alimentation en air tangentielle ou vortex (axiale) du plasmatron est nécessaire pour que le spot cathodique soit situé strictement au centre. Si l’alimentation en air tangentielle est perturbée, le déplacement du spot cathodique, et avec lui l’arc plasma, est inévitable. En conséquence, l’arc à plasma ne brûle pas de manière stable, parfois deux arcs s’allument simultanément et l’ensemble de la torche à plasma tombe en panne. Le coupage plasma à l’air fait maison n’est pas capable de fournir une alimentation en air tangentielle. Puisque pour éliminer les turbulences à l’intérieur de la torche à plasma, des buses de forme spéciale sont utilisées, ainsi que des chemises.

L’air comprimé est utilisé pour le coupage plasma à l’air de ces métaux :

  • Cuivre et alliages de cuivre – pas plus de 60 mm d’épaisseur;
  • Aluminium et alliages d’aluminium – jusqu’à 70 mm d’épaisseur;
  • Acier jusqu’à 60 mm d’épaisseur.

Mais l’air ne peut pas être utilisé pour couper le titane. Nous examinerons plus en détail les subtilités du travail avec une machine de découpe plasma à air manuelle ci-dessous..

Comment choisir une machine de découpe plasma à air

Pour faire le bon choix d’un découpeur plasma pour les besoins d’un ménage privé ou d’un petit atelier, vous devez savoir exactement dans quel but il sera utilisé. Avec quelles pièces vous devrez travailler, quel matériau, quelle épaisseur, quelle est l’intensité de charge de l’appareil et bien plus encore.

Pour un atelier privé, un onduleur peut très bien convenir, car de tels appareils ont un arc plus stable et un rendement 30% plus élevé. Les transformateurs conviennent au travail avec des pièces plus épaisses et ne craignent pas les chutes de tension, mais en même temps, ils sont plus lourds et moins économiques.

La gradation suivante est constituée des coupeurs au plasma à action directe et indirecte. Si vous envisagez de ne couper que des pièces métalliques, vous avez besoin d’un appareil à action directe.

Pour un atelier privé ou des besoins ménagers, il est nécessaire d’acheter un découpeur plasma manuel avec un compresseur intégré ou externe, conçu pour une certaine intensité de courant.

Courant de coupe au plasma et épaisseur du métal

Paramètres de découpe du métal avec un coupeur plasma

L’intensité du courant et l’épaisseur maximale de la pièce sont les principaux paramètres de choix d’une machine de découpe plasma à air. Ils sont interconnectés. Plus l’alimentation électrique du découpeur plasma peut fournir de courant, plus la pièce à usiner peut être traitée avec cette machine..

Lorsque vous choisissez un appareil pour vos besoins personnels, vous devez savoir exactement quelle épaisseur de la pièce sera traitée et à partir de quel métal. Dans les caractéristiques des coupeurs au plasma, l’intensité maximale du courant et l’épaisseur maximale du métal sont indiquées. Mais faites attention au fait que l’épaisseur du métal est indiquée en supposant que le métal ferreux sera traité, et non pas l’acier non ferreux et non inoxydable. Et l’intensité du courant n’est pas indiquée nominalement, mais au maximum, avec ces paramètres, l’appareil peut fonctionner pendant très peu de temps.

Différents métaux nécessitent un ampérage différent pour couper. Les paramètres exacts peuvent être vus dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1. Ampérage requis pour couper divers métaux.

Ampérage requis pour couper divers métaux

Par exemple, si vous envisagez de couper une pièce en acier d’une épaisseur de 2,5 mm, vous avez besoin d’une intensité de courant de 10 A. Et si la pièce est en métal non ferreux, par exemple en cuivre d’une épaisseur de 2,5 mm , alors l’intensité du courant doit être de 15 A. Pour que la coupe soit de bonne qualité , il faut prendre en compte une certaine réserve de marche, il est donc préférable d’acheter un découpeur plasma conçu pour un courant de 20 A.

Pour une machine de découpe plasma à air, le prix dépend directement de sa puissance – le courant de sortie. Plus l’ampérage est élevé, plus l’appareil est cher..

Mode de fonctionnement – cycle de service (DC)

Le mode de fonctionnement de l’appareil est déterminé par l’intensité de sa charge. Sur tous les appareils, un paramètre tel que le temps d’activation ou le cycle de service est indiqué. Qu’est-ce que ça veut dire? Par exemple, si PV = 35% est indiqué, cela signifie que le découpeur plasma peut fonctionner pendant 3,5 minutes, puis il doit être laissé refroidir pendant 6,5 minutes. Le cycle de service est conçu pour 10 minutes. Il existe des appareils avec un rapport cyclique de 40 %, 45 %, 50 %, 60 %, 80 %, 100 %. Pour les besoins domestiques, où l’appareil ne sera pas utilisé en permanence, des appareils avec un facteur de marche de 35% à 50% sont suffisants. Pour la découpe à la machine CNC, des coupeurs plasma avec un rapport cyclique = 100 % sont utilisés, car ils assurent un fonctionnement continu tout au long du quart de travail..

Veuillez noter que lors du travail avec la découpe manuelle au plasma air, il est nécessaire de déplacer la torche ou d’aller à l’autre extrémité de la pièce. Tous ces intervalles sont comptés dans le temps de refroidissement. De plus, la durée de la mise en marche dépend de la charge de l’appareil. Par exemple, dès le début du quart de travail, même un découpeur plasma avec un cycle d’utilisation de 35% peut fonctionner sans interruption pendant 15 à 20 minutes, mais plus il est utilisé souvent, plus le temps de fonctionnement continu sera court..

Découpe plasma à l’air bricolage – technologie de travail

Nous avons choisi le découpeur plasma, nous nous sommes familiarisés avec le principe de fonctionnement et l’appareil, il est temps de commencer à travailler. Afin de ne pas faire d’erreurs, pour commencer, il ne fait pas de mal de se familiariser avec la technologie de travail avec une machine de découpe plasma à air. Comment se conformer à toutes les mesures de sécurité, comment préparer l’appareil pour le fonctionnement et choisir la bonne intensité de courant, puis comment allumer l’arc et maintenir la distance requise entre la buse et la surface de la pièce.

Veiller à la sécurité

Mesures de sécurité lors du travail avec un découpeur plasma

Le coupage plasma à l’air est associé à un certain nombre de dangers : courant électrique, températures plasma élevées, métal chaud et rayonnement ultraviolet.

Mesures de sécurité lors du travail avec un découpeur plasma:

  • Il est nécessaire de travailler avec un équipement spécial: lunettes noires ou visière de soudeur (classe 4 – 5 d’assombrissement du verre), gants serrés sur les mains, pantalons en tissu dense sur les jambes et chaussures fermées. Lors de l’utilisation de la torche, des gaz peuvent être générés qui constituent une menace pour la fonction pulmonaire normale, par conséquent, un masque ou un respirateur doit être porté..
  • Le découpeur plasma est connecté au réseau via un RCD.
  • Les prises de courant, le support ou la table de travail et les objets environnants doivent être bien mis à la terre.
  • Les câbles d’alimentation doivent être en parfait état, aucun dommage au bobinage n’est autorisé.

Le fait que le réseau doive être conçu pour la tension indiquée sur l’appareil (220 V ou 380 V) va de soi. Sinon, le respect des mesures de sécurité aidera à éviter les blessures et les maladies professionnelles..

Préparation de la machine de découpe plasma à air pour le fonctionnement

Comment connecter tous les éléments de la machine de découpe plasma à air est décrit en détail dans les instructions de l’appareil, passons donc immédiatement à d’autres nuances:

  • L’appareil doit être installé de manière à ce qu’il y ait accès à l’air. Le refroidissement du corps du découpeur plasma vous permettra de travailler plus longtemps sans interruption et d’éteindre moins souvent l’appareil pour le refroidissement. L’emplacement doit être tel que des gouttes de métal en fusion ne tombent pas sur l’appareil..
  • Le compresseur d’air est connecté au découpeur plasma via un séparateur d’humidité et d’huile. Ceci est très important, car des gouttelettes d’eau ou d’huile piégées dans la chambre de la torche à plasma peuvent entraîner la défaillance de l’ensemble de la torche à plasma ou même son explosion. La pression de l’air fourni à la torche à plasma doit correspondre aux paramètres de l’appareil. Si la pression est insuffisante, l’arc plasma sera instable et s’éteindra souvent. Si la pression est excessive, certains éléments de la torche à plasma peuvent devenir inutilisables..
  • S’il y a de la rouille, du tartre ou des taches d’huile sur la pièce à traiter, il est préférable de les nettoyer et de les éliminer. Bien que la découpe plasma à l’air vous permette de couper des pièces rouillées, il vaut toujours mieux jouer la sécurité, car des vapeurs toxiques sont libérées lorsque la rouille est chauffée. Si vous envisagez de couper des conteneurs dans lesquels des matériaux combustibles ont été stockés, ils doivent être soigneusement nettoyés.

Pour que la coupe soit lisse, parallèle, sans scories et sans affaissement, il est nécessaire de sélectionner la bonne intensité de courant et la bonne vitesse de coupe. Les tableaux ci-dessous montrent les paramètres de coupe optimaux pour divers métaux de différentes épaisseurs..

Tableau 2. Puissance et vitesse de découpe à l’aide de la machine de découpe plasma à air pour des pièces en divers métaux.

Paramètres de coupage plasma air

Au début, il sera difficile de sélectionner la vitesse de coupe, une expérience est requise. Par conséquent, dans un premier temps, vous pouvez vous concentrer sur la règle suivante: il est nécessaire d’entraîner la torche à plasma de manière à ce que des étincelles soient visibles sur l’envers de la pièce. Si aucune étincelle n’est visible, la pièce n’a pas été coupée. Veuillez également noter que diriger la torche trop lentement affecte la qualité de la coupe, des scories et un affaissement apparaissent dessus, et l’arc peut également brûler de manière instable et même s’éteindre..

Découpe plasma

Vous pouvez maintenant commencer le processus de coupe lui-même.

Allumage à l’arc plasma

Avant d’allumer l’arc, la torche à plasma doit être soufflée avec de l’air pour éliminer toute condensation et débris occasionnels. Pour ce faire, appuyez puis relâchez le bouton d’allumage de l’arc. L’appareil passe donc en mode purge. Après environ 30 secondes, vous pouvez appuyer sur le bouton d’allumage et le maintenir enfoncé. Comme déjà décrit dans le principe du découpeur plasma, un arc pilote (auxiliaire, pilote) s’allumera entre l’électrode et la pointe de la buse. En règle générale, il ne brûle pas plus de 2 secondes. Par conséquent, pendant ce temps, il est nécessaire d’allumer l’arc de travail (de coupe). La méthode dépend du type de plasmatron.

Si la torche à plasma est à action directe, il faut alors faire un court-circuit: après la formation de l’arc pilote, il faut appuyer sur le bouton d’allumage – l’alimentation en air s’arrête et le contact se ferme. Ensuite, la vanne d’air s’ouvre automatiquement, le flux d’air sort de la vanne, s’ionise, augmente de taille et supprime une étincelle de la buse de la torche à plasma. En conséquence, un arc de travail s’allume entre l’électrode et la pièce métallique..

Important! L’amorçage par contact de l’arc ne signifie pas que la torche à plasma doit être appliquée ou appuyée contre la pièce..

Allumage à l'arc plasma

Dès que l’arc de coupe est allumé, l’arc pilote s’éteint. S’il n’a pas été possible d’allumer l’arc de travail la première fois, vous devez relâcher le bouton d’allumage et l’appuyer à nouveau – un nouveau cycle commencera. L’arc de travail peut ne pas s’allumer pour plusieurs raisons : pression d’air insuffisante, montage incorrect de la torche à plasma ou autres dysfonctionnements..

Pendant le travail, il y a aussi des moments où l’arc de coupe est éteint. La raison, très probablement, est l’usure de l’électrode ou le non-respect de la distance entre la torche à plasma et la surface de la pièce..

Distance entre la torche torche et le métal

Découpe de métal avec un découpeur plasma avec arrêt à distance

La découpe manuelle air-plasma se heurte à la difficulté que la distance entre la torche/buse et la surface métallique doit être maintenue. Lorsque vous travaillez avec la main, c’est assez difficile, car même la respiration renverse la main et la coupe s’avère inégale. La distance optimale entre la buse et la pièce est de 1,6 à 3 mm, pour son respect, des butées de distance spéciales sont utilisées, car la torche à plasma elle-même ne peut pas être pressée contre la surface de la pièce. Les butées sont posées sur le dessus de la buse, puis la torche plasma repose sur la pièce et la coupe est faite.

Veuillez noter qu’il est nécessaire de tenir la torche à plasma strictement perpendiculairement à la pièce. L’angle de déviation admissible est de 10 à 50 °. Si la pièce est trop mince, la torche peut être tenue légèrement inclinée pour éviter de graves déformations dans le métal mince. Dans ce cas, le métal en fusion ne doit pas tomber sur la buse..

Le travail à faire soi-même avec la découpe air-plasma peut être effectué indépendamment, seulement il est important de se rappeler les précautions de sécurité, et aussi que la buse et l’électrode sont des consommables qui nécessitent un remplacement rapide.