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Quelle est la meilleure méthode pour couper une tôle en acier

30/Septembre/2013

L'oxycoupage, le plasma, le laser ou le jet d'eau

Il existe de nombreux procédés de découpe des tôles d'acier doux. Certains conviennent à l'automatisation contrairement à d'autres. Certains conviennent à des tôles plus fines et d'autres des plus épaisses. Certains procédés sont plus rapides que d'autres. Il existe aussi une divergence de coûts et de précision. Cet article aborde rapidement les quatre procédés principaux utilisés sur les machines de coupe en forme CNC. Il compare les points forts et points faibles de chaque procédé puis donne quelques critères à étudier afin de décider celui qui conviendra le mieux à votre application.

Découpe à l'oxycoupage

La découpe à l’'oxycoupage, ou la découpe à la flamme est de loin le procédé le plus ancien pouvant être utilisé sur l'acier doux. Il est généralement perçu comme un procédé simple, son équipement et ses consommables sont relativement bon marché. Une torche d'oxycoupage est capable de couper des tôles très épaisses. Elle est principalement limitée par la quantité d'oxygène pouvant être fournie. Il n'est pas rare de pouvoir couper 36 voire 48 pouces d'acier à l'aide d'une torched’oxycoupage . Toutefois, lorsqu'il s'agit de coupage modèle de plaque d'acier, la grande majorité du travail est effectuée sur des plaques de 12 pouces d'épaisseur maximum.

Lorsqu'elle est bien réglée, une torche d’oxycoupage découpe une surface lisse et carrée. Une faible quantité de scorie se forme sur le bord inférieur, et le bord supérieur n'est que très légèrement arrondi par les flammes de préchauffe. Cette surface convient parfaitement à de nombreuses applications sans traitement supplémentaire.

L’oxycoupage est idéal pour les tôles d'une épaisseur supérieure à 2,5 cm. Il peut être utilisé sur toutes les épaisseurs inférieures jusqu'à 0,25 cm d'épaisseur mais avec difficulté. Il s'agit d'un procédé relativement lent frôlant les 50cmpar minute sur un matériau de 2,5 cm. Un des autresavantage de l’oxycoupage est que vous pouvez utiliser facilement plusieurs torches à la fois, augmentant ainsi votre productivité.

Coupage plasma

Le coupage plasma est un excellent procédé pour la découpe des tôles en acier doux, offrant des vitesses bien plus élevées que le coupage à l’oxycoupage, au détriment de la qualité des bordures. C'est pourquoi le plasma est délicat. Selon le courant decoupage , en général, la qualité des rebords est idéalement comprise entre 0,25cm et 3,8cm. La perpendicularité générale des rebords commence à en pâtir lorsque la plaque est très fine, ou à l'inverse très épaisse (hors de la plage mentionnée), même si l'homogénéité des rebords et les performances de l' scorie restent assez bonnes.

L'équipement au plasma peut être onéreux comparé à une torche d’oxycoupage , car un système complet exige une alimentation, un refroidisseur d'eau (sur les systèmes supérieurs à 100 A), une commande de gaz, des têtes de torche, des flexibles et câbles et la torche elle-même. Toutefois, la productivité accrue du plasma vs l’oxycoupage rentabilise en un rien de temps le coût du système.

Vous pouvez effectuer de la découpe au plasma avec plusieurs torches à la fois, mais le facteur coût supplémentaire est généralement limité à deux torches. Toutefois, certains clients optent pour trois voire quatre systèmes plasma sur une machine. Il s'agit généralement de fabricants de produits haut-de-gamme qui découpent un gros volume des mêmes pièces sur des lignes de production.

Découpe au laser

Le procédé de découpe laser convient à la découpe de l'acier doux d'une épaisseur variant d'environ 3,2 cm. Au-delà d'une barrière d'un 2,4 cm, tout doit être correct pour fonctionner avec fiabilité y compris le matériau (acier qualité laser) pureté du gaz, état de la tuyère, qualité du faisceau.

Le laser n'est pas un procédé très rapide, car sur l'acier doux il s'agit tout simplement d'un procédé de combustion qui utilise l'extrême chaleur d'un faisceau laser ciblé au lieu d'une flamme à préchauffage. Par conséquent, la vitesse est limitée par la vitesse de la réaction chimique entre le fer et l'oxygène. Le laser reste toutefois un procédé très précis. Il crée une largeur d'entaille très fine, et par conséquent, il peut découper des contours très exacts et des petits trous très précis. La qualité du rebord est généralement très bonne, avec des entailles et lignes extrêmement petites, des rebords très carrés et très peu, voire aucune scorie.

L'autre avantage du procédé laser est sa fiabilité. La durée de vie du consommable est très longue et l'automatisation de la machine excellente, si bien que de nombreuses opérations de découpe pourraient être effectuées dans le noir. Imaginez une situation où vous n'auriez qu'à : charger une plaque de 10’ x 40’ de 1/2” d'acier sur la table, appuyer sur le bouton démarrer, et puis le soir, rentrer chez vous. Le lendemain matin, vous trouverez des centaines de pièces coupées et prêtes à être déchargées.

Étant donnée la complexité du transport de faisceau, les lasers au CO2 ne permettent pas de découper avec plusieurs torches sur la même machine. Toutefois, grâce à des fibres laser, il est possible de découper avec plusieurs têtes.

Découpe au jet d'eau

La découpe au jet d'eau permet d'obtenir une bonne découpe de l'acier doux et de donner une découpe lisse et extrêmement précise. La précision de la découpe au jet d'eau peut dépasser celle de la découpe au laser car les bords sont plus lisses et ne sont pas déformés par la chaleur. Par ailleurs, le jet d'eau n'implique pas de contrainte d'épaisseur contrairement à la découpe laser et plasma. La limite pratique de la découpe au jet d'eau se situe autour de 15 à 20cm, étant donnée le temps nécessaire pour couper cette épaisseur et la tendance du jet d'eau à dévier.

L'inconvénient de la découpe au jet d'eau est son coût de fonctionnement. Les coûts des équipements de départ sont généralement un peu plus élevés que ceux du plasma car une pompe à multiplicateur coûte cher. Toutefois, ils ne sont pas aussi élevés que ceux des équipements laser. Malgré tout, le prix par heure de la découpe au jet d'eau est bien plus élevé, d'abord à cause du coût des grenats abrasif qui rentre dans la découpe.

La découpe au jet d'eau permet de découper à l'aide de plusieurs têtes, action pouvant même être effectuée à l'aide d'une seule pompe à multiplicateur. Toutefois, chaque tête de découpe supplémentaire exige un débit d'eau supplémentaire qui requiert soit une pompe plus grande, soit un orifice plus petit.

Critères de décision

Sur quels critères vous basez-vous pour décider du procédé à utiliser ?

1. Commencez par l'épaisseur :

  • L'épaisseur du matériau est inférieure à 0,20 cm, utilisez le laser.
  • L'épaisseur du matériau est inférieure à 0,31cm, utilisez le plasma ou le laser.
  • L'épaisseur du matériau est inférieure à 0,63cm, utilisez le jet d'eau, le plasma ou le laser.
  • L'épaisseur du matériau est supérieure à 20cm, utilisez l’oxycoupage
  • L'épaisseur du matériau est supérieure5cm, utilisez l’oxycoupage ou le jet d'eau.
  • L'épaisseur du matériau est supérieure à 3,17cm, utilisez le plasma, l'oxycoupage ou le jet d'eau.

2. Précision et qualité des bords :

•  Acceptez-vous la qualité des bords découpés au plasma ? La plupart des produits fabriqués à partir de plaques d'acier peuvent tout à fait être soudés au plasma.

•  Acceptez-vous la zone thermiquement affectée de l’oxycoupage du plasma ou du laser ? Sinon, utilisez le jet d'eau.


3. Selon vous quel est le facteur le plus important ? La productivité ou le coût ?

  • Si le taux de production est le facteur le plus important, évitez la découpe au jet d'eau.
  • Si un faible investissement de départ et des coûts de fonctionnement réduits sont les facteurs les plus importants, intéressez-vous plutôt à l'oxy-gaz.

Disjoncteurs :

Tolérance pour les opérations secondaires

  • Tolérez-vous l'apparition occasionnelle d'scorie sur la partie inférieure de la plaque ? Sinon, utilisez le jet d'eau ou le laser.
  • Les opérations secondaires exigent-elles des orifices parfaitement ronds ? Sinon, utilisez le jet d'eau ou le laser.

Outils multiples

Les pièces permettent-elles une découpe à 2 ou 4 torches voire plus ? L'oxycoupage devient alors plus intéressant que le coupage plasma ou laser. La découpe à plusieurs torches plasma est possible, mais devient onéreuse lorsqu'il s'agit du premier investissement pour l'ensemble de cet équipement. Grâce à la découpe au jet d'eau, plusieurs tuyères peuvent être utilisées avec une seule pompe à multiplicateur si cette dernière présente un débit suffisamment élevé pour soutenir plusieurs têtes. La découpe laser se limite traditionnellement à une seule tête de découpe. Aujourd'hui, la fibre laser ouvre la porte à la découpe à plusieurs têtes.

La découpe multi-procédé

La découpe multi-procédé, ou l'utilisation de deux procédés de découpe sur la même pièce, est une notion qui sème le trouble dans les calculs de coûts. Les procédés que la logique associe le plus sont la découpe au jet d'eau et au plasma, ou la découpe au jet d'eau et à l'oxycoupage. Grâce à la nouvelle technologie de fibre optique, il est désormais possible d'associer le laser au plasma ou le laser à l'oxycoupage. L'avantage de la découpe multi-procédés, c'est de pouvoir utiliser le procédé le plus lent et le plus précis pour les contours, et de basculer sur le procédé le plus rapide et économique pour les autres parties. Le résultat produit des pièces avec toute la précision nécessaire, à un coût bien plus faible que si vous aviez utilisé le procédé haute précision pour couper l'ensemble de la pièce.

Résumé

La plage d'épaisseur associée aux fonctionnalités de ces quatre procédés rend le choix difficile pour n'importe quelle pièce d'acier doux. Par conséquent, les fabricants ou les centres de services spécialisés dans l'acier qui ont besoin de découper un large panel de matériaux finissent par acquérir des machines équipées d'au minimum deux procédés de coupage. Parfois, le seul moyen de trouver le meilleur procédé pour une pièce en particulier c'est de les tester tous afin de constater celui qui fonctionne le mieux.

Catégories Systèmes de découpe , Marquer avec Jet d'eau, Laser, Plasma, Procédés

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