Vous êtes-vous déjà demandé comment les structures en acier massif sont découpées avec une telle précision ? Le découpage au gaz, un procédé remarquable mais souvent méconnu, a révolutionné l'industrie de la fabrication métallique. Dans cet article, nous allons nous pencher sur la science qui sous-tend le découpage au gaz, explorer ses applications et découvrir comment il a transformé la façon dont nous façonnons et créons avec le métal. Préparez-vous à être surpris par la puissance et la polyvalence de cette technologie de pointe !
L'oxycoupage, également connu sous le nom d'oxycoupage à la flamme ou oxyacétylénique, est un procédé de découpe thermique très efficace, largement utilisé dans la fabrication d'équipements. Cette méthode exploite la réaction exothermique entre l'oxygène pur et le métal chauffé pour créer des coupes précises dans les matériaux ferreux.
La simplicité et la facilité d'utilisation des équipements d'oxycoupage les rendent particulièrement adaptés au traitement de l'acier au carbone et de l'acier faiblement allié. Il excelle dans la réalisation de coupes précises de lignes droites, de cercles et de formes complexes, avec la capacité de traiter une large gamme d'épaisseurs de matériaux, généralement de 5 mm à 300 mm.
Les progrès récents de la technologie CNC, des systèmes de suivi photoélectrique et des buses de coupe à haute performance ont considérablement amélioré le potentiel d'automatisation de l'oxycoupage. Ces innovations ont permis d'améliorer la précision de la coupe, d'accroître la productivité et de réduire la dépendance à l'égard de l'opérateur.
Le procédé d'oxycoupage utilise un chalumeau qui mélange un gaz combustible (généralement de l'acétylène) avec de l'oxygène pour générer une flamme à haute température. Cette flamme préchauffe le métal au point de coupe jusqu'à sa température d'allumage (environ 870 °C pour l'acier doux). Ensuite, un jet d'oxygène pur est dirigé vers la zone préchauffée, ce qui déclenche une réaction d'oxydation rapide. L'oxyde fondu qui en résulte est expulsé du trait de scie par la force du jet d'oxygène, ce qui permet d'obtenir une coupe nette.
Pour une performance de coupe optimale, la pureté de l'oxygène doit être supérieure à 99,5%. Bien que l'acétylène soit le gaz combustible préféré en raison de sa température de flamme élevée (3160°C) et de son efficacité de coupe, d'autres gaz combustibles tels que le propane, le gaz naturel ou le gaz MAPP peuvent être utilisés dans des applications spécifiques ou lorsque l'acétylène n'est pas disponible.
La torche de coupe est l'élément essentiel de l'équipement d'oxycoupage. Sa conception influence la vitesse de coupe, la qualité et l'efficacité globale. Les chalumeaux modernes intègrent souvent des caractéristiques telles que le préchauffage à flammes multiples, des buses à grande vitesse et des conceptions ergonomiques pour améliorer les performances et le confort de l'opérateur.
Les systèmes d'oxycoupage vont des installations manuelles portables utilisant des bouteilles de gaz aux machines automatisées sophistiquées. Les systèmes avancés peuvent comprendre plusieurs têtes de coupe, une commande numérique par ordinateur (CNC) et un logiciel CAO/FAO intégré pour les opérations de coupe complexes. Ces systèmes automatisés sont particulièrement utiles dans les scénarios de production de masse, car ils permettent d'augmenter le rendement et la cohérence.
Les principaux avantages de l'oxycoupage sont les suivants
Toutefois, il est important de noter que l'oxycoupage est limité aux matériaux ferreux et peut ne pas convenir aux applications de haute précision ou à la découpe de matériaux minces (moins de 5 mm), pour lesquels la découpe au plasma ou au laser serait plus appropriée.
Le coupage au gaz, également appelé oxycoupage, est un procédé de coupage thermique qui utilise une combinaison de gaz combustible et d'oxygène pour couper les métaux. Le mécanisme consiste à préchauffer le métal jusqu'à sa température d'allumage, puis à l'oxyder rapidement à l'aide d'un flux d'oxygène de haute pureté. Ce processus crée une coupe continue et précise à travers la pièce à usiner.
Le mécanisme de coupe se déroule selon les étapes suivantes :
Pour que la coupe de gaz soit réussie, les conditions suivantes doivent être remplies :
Les machines de découpe au gaz sont des systèmes automatisés qui remplacent les chalumeaux de découpe manuelle, offrant une productivité accrue, une qualité de coupe supérieure, une réduction de la fatigue de l'opérateur et une meilleure rentabilité dans les processus de fabrication des métaux.
1) Machine de découpe au gaz semi-automatique :
Ce système comprend un chariot compact et automoteur qui guide la buse de coupe le long d'une trajectoire prédéterminée. Le mouvement du chariot est automatisé, mais la trajectoire doit être réglée manuellement, ce qui permet d'équilibrer l'automatisation et le contrôle par l'opérateur.
2) Machine de découpe de profilés au gaz :
a) Type de portique : Il utilise une structure de portique robuste où la buse de coupe se déplace le long du profil de la pièce à l'aide de mécanismes de roue conçus avec précision, ce qui garantit la stabilité et la précision des opérations de coupe complexes.
b) Type à bras articulé : Il utilise un système de bras articulé qui pivote pour guider la buse de coupe, offrant ainsi une plus grande flexibilité pour la coupe de profils complexes, particulièrement adaptés aux formes courbes ou irrégulières.
3) Machine de découpe au gaz à suivi photoélectrique :
Ce système avancé intègre des capteurs photoélectriques qui détectent et suivent des modèles ou des gabarits pré-dessinés. La torche de découpe est automatiquement guidée le long du profil, ce qui permet une découpe automatisée de haute précision de formes complexes avec une intervention minimale de l'opérateur.
4) Machine de découpe au gaz CNC :
La commande numérique par ordinateur (CNC) est une méthode de contrôle sophistiquée dans laquelle des instructions numériques régissent les opérations de la machine. Dans les systèmes d'oxycoupage CNC, un ordinateur interprète et exécute les trajectoires de coupe programmées, en contrôlant des paramètres tels que le mouvement de la torche, la vitesse de coupe et le débit de gaz. Cette technologie permet :
Les machines modernes de découpe au gaz à commande numérique intègrent souvent une commande multi-axes, permettant des coupes en biseau et un profilage en trois dimensions, ce qui accroît encore leurs capacités dans les processus de fabrication métallique avancés.
Le processus de découpe au gaz comprend principalement la pression de l'oxygène de coupe, la vitesse de coupe, l'efficacité de la flamme de préchauffage, l'angle d'inclinaison de la buse de coupe et de la pièce à usiner, et la distance entre la buse de coupe et la pièce à usiner.
1) Pression de l'oxygène de coupe :
Elle est influencée par l'épaisseur de la pièce, le type de buse de coupe et la pureté de l'oxygène.
Lors de la découpe de matériaux fins, un taille de la buse de coupe et une pression d'oxygène plus faible.
La pureté de l'oxygène a un impact significatif sur la vitesse de coupe, la consommation de gaz et la qualité de la coupe.
2) Vitesse de coupe :
Elle dépend de l'épaisseur de la pièce et de la forme de la buse de coupe. Plus l'épaisseur augmente, plus la vitesse de coupe diminue.
La vitesse de coupe ne doit être ni trop rapide ni trop lente, car elle peut entraîner une traînée excessive et des coupes incomplètes.
L'exactitude de la vitesse de coupe est principalement évaluée en fonction de la quantité de traînée dans la coupe.
3) Efficacité de la flamme de préchauffage :
Une flamme neutre ou légèrement oxydante est utilisée pour le préchauffage lors du découpage au gaz, et une flamme carburante ne doit pas être utilisée.
L'efficacité de la flamme de préchauffage est exprimée en termes de taux de consommation du gaz combustible par heure.
L'efficacité de la flamme de préchauffage est liée à l'épaisseur de la pièce.
4) Angle d'inclinaison de la buse de coupe et de la pièce :
L'angle d'inclinaison de la buse de coupe et de la pièce est principalement déterminé par l'épaisseur de la pièce.
L'angle d'inclinaison de la buse de coupe et de la pièce à usiner affecte directement la vitesse de coupe et la traînée.
Une inclinaison vers l'arrière peut réduire la traînée et augmenter la vitesse de coupe.
5) Distance entre la buse de coupe et la surface de la pièce :
La distance entre la buse de coupe et la surface de la pièce doit être déterminée en fonction de la longueur de la flamme de préchauffage et de l'épaisseur de la pièce, généralement entre 3 et 5 mm.
Lorsque δ<20mm, la flamme peut être plus longue et la distance peut être augmentée en conséquence.
Lorsque δ>=20mm, la flamme doit être plus courte et la distance peut être réduite.
6) Exigences de qualité des coupes de gaz :
La surface de la coupe au gaz doit être lisse et propre, avec des lignes grossières et fines régulières. Le laitier d'oxyde de fer produit pendant le découpage au gaz est facile à détacher. La fente de la découpe au gaz doit être étroite et régulière, et il ne doit pas y avoir de fonte de l'oxyde de fer. tôle d'acier des bords.
Critères d'évaluation et classement de la qualité de la coupe :
a) Rugosité de la surface: La rugosité de la surface correspond à la distance entre les pics et les vallées de la surface de coupe (moyenne de cinq points arbitraires), indiquée par G.
b) Planéité : La planéité fait référence au niveau d'irrégularité le long de la direction de coupe perpendiculaire à la surface de coupe. Elle est calculée en pourcentage de l'épaisseur δ de la plaque d'acier coupée, indiquée par B.
c) Degré de fusion du bord supérieur : Il s'agit de l'ampleur de la fusion ou de l'effondrement au cours du processus de découpe au gaz, qui se manifeste par la présence de coins effondrés et la formation de gouttelettes intermittentes ou continues ou de bandes fondues, indiquées par S.
d) L'accrochage du laitier : L'accrochage du laitier fait référence à l'oxyde de fer qui adhère au bord inférieur de la surface coupée. Il est classé en différentes catégories en fonction de l'importance de l'adhérence et de la difficulté d'élimination, indiquée par Z.
e) Espacement maximal des défauts : L'espacement maximal des défauts correspond à l'apparition de rainures sur la surface de coupe le long de la direction de la ligne de coupe en raison de vibrations ou d'interruptions, ce qui entraîne une diminution soudaine de la rugosité de la surface. La profondeur de la rainure est comprise entre 0,32 mm et 1,2 mm, et la largeur de la rainure ne dépasse pas 5 mm. Ces rainures sont considérées comme des défauts. L'espacement maximal entre les défauts est indiqué par Q.
f) Rectitude: La rectitude correspond à l'écart entre la ligne droite reliant les points de départ et d'arrivée le long de la direction de coupe et la surface de coupe du nuage en forme de couronne. Elle est indiquée par P.
g) Perpendicularité: La perpendicularité est l'écart maximal entre la surface de coupe réelle et la ligne perpendiculaire à la surface du métal coupé.
7) Causes et méthodes de prévention des défauts courants :
(1) Largeur excessive et surface rugueuse de la coupe :
Ce phénomène est dû à une pression d'oxygène de coupe trop élevée. Lorsque la pression de l'oxygène de coupe est trop faible, le laitier ne peut pas être évacué, ce qui le rend collant et difficile à éliminer.
Prévention : Réglez la pression de l'oxygène de coupe à un niveau approprié pour la largeur de coupe et la rugosité de surface souhaitées.
(2) Surface irrégulière ou fonte des bords :
Ce phénomène est dû à une intensité excessive de la flamme de préchauffage ou à un manque d'efficacité de l'appareil. coupe lente vitesse. Une intensité insuffisante de la flamme de préchauffage peut entraîner des interruptions dans le processus de coupe et une surface irrégulière.
Prévention : Veillez à ce que l'intensité de la flamme de préchauffage soit appropriée pour obtenir une coupe régulière et homogène.
(3) Traînée excessive après la coupe :
Ce phénomène se produit lorsque la vitesse de coupe est trop rapide, ce qui entraîne une traînée excessive et des coupes incomplètes. Dans les cas les plus graves, le laitier peut s'envoler vers le haut et provoquer une surchauffe.
Prévention : Régler la vitesse de coupe à un niveau approprié pour obtenir une coupe correcte sans traînée excessive.
8) Moyens d'améliorer la qualité de la surface de la coupe :
(1) Pression d'oxygène de coupe appropriée :
Une pression d'oxygène de coupe excessive peut entraîner une coupe plus large et une surface rugueuse, tout en gaspillant de l'oxygène. Une pression d'oxygène de coupe insuffisante peut entraîner l'agglutination des scories et rendre leur élimination difficile.
Solution : Réglez la pression de l'oxygène de coupe à un niveau approprié pour la qualité de coupe souhaitée.
(2) Intensité correcte de la flamme de préchauffage :
Une intensité excessive de la flamme de préchauffage peut entraîner la fusion des arêtes de la surface coupée, tandis qu'une intensité insuffisante peut provoquer des interruptions dans le processus de coupe et une surface irrégulière.
Solution : Veillez à ce que l'intensité de la flamme de préchauffage soit suffisante pour obtenir une coupe lisse et régulière.
(3) Vitesse de coupe appropriée :
Une vitesse de coupe trop rapide peut entraîner une traînée excessive, des coupes incomplètes et la projection du laitier vers le haut, ce qui entraîne une surchauffe. Lorsque la vitesse de coupe est trop lente, les bords de la plaque d'acier peuvent fondre, gaspiller du gaz, et les plaques plus fines peuvent subir une déformation et une adhérence excessives, ce qui rend difficile le nettoyage après la coupe.
Solution : Réglez la vitesse de coupe à un niveau approprié pour la qualité de coupe souhaitée.
Avantages de l'oxycoupage
Inconvénients de l'oxycoupage
Largement utilisé dans la fabrication de l'acier pour le découpage de précision des tôles et la préparation des biseaux de soudure, ce qui permet des processus d'assemblage efficaces dans la construction métallique et la fabrication d'équipements lourds.
Très efficace pour retirer les systèmes d'obturation des pièces coulées à grande échelle, il est capable de traiter des épaisseurs substantielles de plus de 300 mm. Il est donc très utile pour les opérations de fonderie et la production de composants industriels lourds.
Principalement utilisé pour couper différentes qualités d'acier au carbone et d'acier faiblement allié, il offre une solution rentable pour les matériaux de forte épaisseur pour lesquels d'autres méthodes de coupe peuvent être moins efficaces ou moins économiques.
Lors du traitement d'aciers à haute teneur en carbone ou d'aciers faiblement alliés susceptibles d'être trempés, des précautions particulières sont nécessaires pour éviter le durcissement des arêtes ou la fissuration :
Le découpage au gaz est largement utilisé dans les secteurs de la construction navale, de la construction et de la démolition, où sa capacité à découper des tôles épaisses et des formes irrégulières est avantageuse.
Dans la fabrication de tuyaux, le découpage au gaz est utilisé pour créer des biseaux et des coupes de selle précis, facilitant un ajustement correct dans la construction de pipelines et la fabrication d'appareils à pression.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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