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Coupage plasma à l'argon pur ou avec mélange d'hydrogène (H2)

Coupage plasma

Tous les matériaux conducteurs peuvent être coupés au plasma

Coupage plasma à l'argon pur ou avec mélange d'hydrogène (H₂)

Le découpage au plasma est une alternative thermique particulièrement appropriée aux matériaux métalliques inaptes à l'oxycoupage. Divers gaz de coupe sont employés comme gaz plasma, tels l’argon pur ou en mélange avec de l’hydrogène.

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Comprendre le coupage plasma

Le découpage au plasma consiste à fondre par le jet de plasma le matériau métallique et qui sera expulsé de l'entaille de coupe par les hautes températures et l'énergie cinétique du jet. Grâce à ce procédé, tous les matériaux conducteurs comme les aciers non alliés, faiblement alliés et fortement alliés, le nickel, le cuivre, le laiton, l'aluminium et leurs alliages, se laissent aisément couper.

Un arc électrique généré dans un gaz ionisé entre une électrode négative (cathode) et la pièce à couper (anode) est soumis à un rétrécissement considérable par forçage à travers une buse de faible section. L’énergie thermique (température atteignant 30 000°C) et l’énergie cinétique (vitesse supersonique > Mach 1) libérées par le jet de plasma produisent la fusion quasi instantanée du matériau à couper dans toute son épaisseur. Le métal fondu est simultanément expulsé sous la forme d’un panache de gouttelettes se déplaçant à grande vitesse.

Représentation schématique d’un chalumeau à plasma

Mettre en œuvre le découpage plasma

Les procédés de découpe plasma selon le chalumeau

Les procédés de découpe plasma selon le chalumeau

Dans la profession, nous parlons « du » procédé de coupage plasma, ce qui donne l’impression que cette technique de coupage utilise une seule technologie. En réalité, pour un soudeur professionnel, le coupage plasma est composé d’un grand nombre de procédés qui diffèrent par le type et le nombre de gaz ou fluides utilisés et le mode d’utilisation des chalumeaux.

On utilisera tel ou tel procédé de coupage plasma en fonction du type ou de la composition du matériau à découper d’une part, et de la qualité des pièces et des objectifs financiers et de productivité, d’autre part.

Chaque procédé comporte des chalumeaux ou des éléments de chalumeau correspondants qui doivent être utilisés en stricte conformité avec les instructions du fabricant. L’utilisation d’un gaz ou mélange de gaz, de pièces de rechange ou d’éléments de chalumeau qui ne sont pas recommandés par le fabricant sera préjudiciable au résultat du coupage et risque d’endommager les équipements ou de provoquer un accident qui peut gravement blesser les opérateurs.

Caractéristiques techniques du coupage plasma

Chaque gaz de découpage se distingue par des propriétés différentes.
Divers gaz de coupe sont employés comme gaz plasma, principalement l'argon et le mélange argon-hydrogène. 

La gamme d'Air Liquide en Belgique

Air Liquide dispose d’une gamme de mélanges de gaz, les mélanges argon-hydrogène étant les plus souvent utilisés. En raison de sa grande enthalpie, la part d'hydrogène conduit à de meilleures qualités de coupe et à des rendements de coupe plus élevés. La haute densité de l'argon est un élément intéressant.

La part d'hydrogène se détermine en fonction du matériau à découper et de son épaisseur. En lieu et place de l'argon ou d'un mélange argon-hydrogène, on peut également employer l'azote comme gaz plasma, en y additionnant de l'hydrogène. Les performances et qualités de coupe sont toutefois plus faibles.

La sélection du gaz ou du mélange à utiliser se fera selon l’installation plasma, le domaine d’application et le matériau métallique.

En savoir plus sur les matériaux conducteurs

Coupage plasma et matériaux conducteurs

La technique de découpage plasma permet de couper les matériaux électroconductibles. À l'origine, elle a été mise au point pour pouvoir découper les matériaux qui, en raison de leur composition chimique, ne pouvaient pas se découper au découpage autogène: cela concernait surtout les aciers fortement alliés, l'aluminium et le cuivre. Très rapidement le procédé s'est imposé pour être utilisé sur une plus large gamme de ces matériaux conducteurs.

Aciers faiblement alliés

Aciers dont aucun des éléments d'addition ne dépasse la teneur de 5% en masse.

Aciers fortement alliés

Aciers dont au moins un élément d'addition dépasse la teneur de 5% en masse.