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Machines CNC de coupage plasma


Qu'est-ce que le plasma?


Qu'est-ce que le plasma? Le quatrième état de la matière

Une description usuelle du plasma consiste en le décrire comme le quatrième état de la matière. Lorsque nous discutons des trois états de la matière, nous pensons normalement aux solides, aux liquides et aux gaz. Quant à l'élément commun, l'eau, ces trois états sont la glace, l'eau et la vapeur. La différence entre ces états concerne leurs niveaux d'énergie. Lorsque nous ajoutons l'énergie dans une forme de chaleur à de la glace, elle fond et devient de l'eau. Lorsque nous ajoutons davantage d'énergie, l'eau se vaporise en hydrogène et en oxygène, et prend la forme de vapeur. Avec l'ajout d'énergie à la vapeur, ces gaz deviennent ionisés. Ce processus d'ionisation rend le gaz conducteur. Ce gaz conducteur et ionisé est appelé plasma


Comment le plasma coupe le métal

Le processus de coupage plasma, utilisé dans la coupe de métaux conducteurs, utilise ce gaz conducteur pour transférer l'énergie d'une source de courant électrique en passant par une torche plasma sur le matériel à couper.

Ce système de coupage arc plasma de base est composé d'une source de courant, d'un circuit d'amorçage de l'arc et d'une torche. Ces composants de système fournissent l'énergie électrique, la capacité d'ionisation et le contrôle des processus nécessaires pour rendre des coupes hautement efficaces et de grande qualité à partir d'une variété de matériaux différents.

L'alimentation électrique est une source de courant continu (c.c.). La tension en circuit ouvert se trouve typiquement entre 240 et 400 V c.c. Le courant de sortie (intensité de courant) de la source de courant détermine la capacité de vitesse et d'épaisseur de coupe du système. La fonction principale de la source de courant est de fournir l'énergie appropriée pour maintenir l'arc plasma après l'ionisation.

Le circuit d'amorçage de l'arc est un circuit de générateur à haute fréquence produisant une tension en c.a. entre 5 000 et 10 000 volts à environ 2 mégahertz. Cette tension est utilisée pour la création d'un arc de grande intensité dans la torche pour ioniser le gaz, produisant ainsi le plasma.

La torche sert de porteur pour le consommable et l'électrode, et refroidit ces pièces (soit par le gaz ou par l'eau). La buse et l'électrode compriment et maintiennent le jet de plasma.


Ordre de fonctionnement de coupage plasma

La source de courant et le circuit d'amorçage de l'arc sont liés à la torche par des fils et câbles de connexion. Ces fils et câbles fournissent le flux de gaz approprié, le flux de courant électrique et la fréquence élevée de la torche pour démarrer et maintenir le processus.

1. Un signal de démarrage est envoyé à la source de courant. Ceci active la tension en circuit ouvert et le flux de gaz vers la torche simultanément (voir la figure 2). La tension en circuit ouvert peut se mesurer de l'électrode (-) à la buse (+). Il faut remarquer que la buse est connectée sur le courant positif de la source par un transistor et un relais (relais de l'arc pilote), et le métal à couper (la pièce à couper) est directement connecté sur le courant positif. Le gaz coule dans la buse et s'échappe de l'orifice. Il n'y a pas d'arc en ce moment puisqu'il n'y a aucune trajectoire de courant pour la tension c.c.

2. Une fois que le flux de gaz est stabilité, le circuit de haute fréquence est activé. La haute fréquence se dissout entre l'électrode et la buse dans la torche de façon à ce que le gaz ait à passer dans cet arc avant de sortir de la buse. L'énergie transférée de l'arc de haute fréquence vers le gaz rend le gaz ionisé, donc conducteur. Ce gaz conducteur crée une trajectoire de courant entre l'électrode et la buse, entraînant la formation d'un arc plasma. Le flux du gaz pousse l'arc dans l'orifice de la buse, créant ainsi un arc pilote.

3. Présumant que la buse se trouve près de la pièce à couper, l'arc pilote s'accrochera à la pièce à couper, puisque la trajectoire de courant positif (à la source de courant) n'est pas restreinte par une résistance comme l'est la connexion positive à la buse. Le flux de courant à la pièce à couper est détecté de façon électronique à la source de courant. Lorsque ce flux de courant est détecté, la haute fréquence est désactivée et le relais de l'arc pilote s'ouvre. L'ionisation de gaz est maintenue avec l'énergie de l'arc c.c. principal.

4. La température de l'arc plasma fait fondre le métal, perce la pièce à couper et le flux de gaz à vitesse rapide enlève le matériel fondu du fond de la saignée coupée. À ce moment, le mouvement de la torche est initié et le processus de coupe débute.





Variations du processus de coupage plasma

Coupage plasma conventionnel

Ce processus utilise normalement un gaz simple (généralement air ou azote) qui refroidit et produit le plasma.

La plupart de ces systèmes ont une capacité en dessous de 100 ampères, pour couper des matériaux d'une épaisseur de moins de 5/8 po.

Utilisés principalement dans les applications manuelles.

Coupage double gaz et plasma

Ce processus utilise deux gaz; un pour le plasma et l'autre en tant que gaz de protection.

Ce gaz de protection est utilisé pour protéger la région de coupe de l'atmosphère, produisant ainsi un bord coupé plus net. C'est probablement la variation la plus populaire, puisque plusieurs différentes combinaisons de gaz peuvent être utilisées pour produire la meilleure qualité de coupe possible sur un matériau donné.



Coupage plasma protecteur d'eau

C'est une variation du processus à double gaz où l'eau prend la place du gaz de protection.

Elle produit un refroidissement de la buse et de la pièce à couper amélioré avec une meilleure qualité de coupe sur l'acier inoxydable.

Ce processus ne s'applique qu'aux applications mécaniques.




Coupage plasma à injection d'eau

Ce processus utilise un gaz simple pour le plasma et se sert de l'eau soit de façon radiale ou en tourbillon directement injectée dans l'arc pour améliorer la compression de l'arc, donc la densité de l'arc et la température augmentent.

Ce processus est utilisé entre 260 et 750 ampères pour un coupage de haute qualité sur plusieurs matériaux et épaisseurs.

Ce processus ne s'applique qu'aux applications mécaniques.




Coupage plasma de précision

Ce processus rend une qualité de coupe supérieure sur des matériaux plus minces (moins de 1/2 po) à des vitesses plus lentes. Cette qualité améliorée est le résultat de l'utilisation de la dernière technologie pour comprimer l'arc au maximum, augmentant la densité de l'énergie de façon importante.

Les vitesses plus lentes sont requises pour permettre au dispositif de faire des courbes plus nettes.

Ce processus ne s'applique qu'aux applications mécaniques.

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