Découpe par oxycoupage ! Decoupe avec chalumeau

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Découpe par oxycoupage ! Decoupe avec chalumeau !
Cours technologie
Par: conan des garch
Publiée le : 27/11/2010
Voici l'ébauche d'un cours sur la découpe par oxycoupage (découpe avec chalumeau).
Il est en cours de réalisation et fournit par un collègue (Fabrice).
Un peu plus tard il sera suivi de 4 autres parties : -Les gaz combustibles, la mise en oeuvre d'un
poste d' oxycoupage, la sécurité en oxycoupage !
Sommaire:
1) Principe de base de l' oxycoupage
2) Définition de l' oxycoupage
3) Mécanisme de l' oxycoupage
4) La flamme de chauffe
5) Profil d'une coupe par oxycoupage
6) Influence de certains facteurs sur la qualité de coupe
--6-1) La pureté de l'oxygène.
--6-2) L'état de surface.
--6-3) Hauteur entre tête de coupe et la tôle.
--6-4) La composition des aciers.
--6-5) L'épaisseur de la pièce.
1) Principe de base de l' oxycoupage
Le principe de base de l' oxycoupage fut donné par Lavoisier en 1776 lorsqu'il réalisa l'expérience
de la combustion d'un fil de fer dans une atmosphère d'oxygène.
Après diverses études réalisées en Europe, le premier chalumeau coupeur industriel fut présenté à
Liège en 1905.
Avec un matériel et des gaz bien adaptés, l' oxycoupage permet de couper des épaisseurs d'aciers
alliés et faiblement alliés de 3 à 1500 mm.
Il couvre un vaste champ d'applications tels que :
La sidérurgie, le chantier naval, la construction mécanique, le matériel ferroviaire et beaucoup de
coupes préparatoires au niveau du soudage.
Sa mise en oeuvre facile, son faible coût en équipement et son faible coût de fonctionnement en font
un procédé largement répandu.
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2) Définition de l' oxycoupage
La rouille est le résultat d'un phénomène d'oxydation. Au contact de l'air ambiant, le fer s'oxyde
lentement. Certaines atmosphères corrosives comme l'air salin accélère ce processus. A
température élevée et en présence d'oxygène pur, l'oxydation est encore plus rapide. Elle est
pratiquement instantanée. Le fer brûle se transformant en oxydes liquides.
Le déplacement contrôlé de cette combustion créé un vide de matière : la SAIGNEE.
L'[b ]oxycoupage[/b] n'est pas une fusion mais bien une combustion du fer. Seul le fer, et sous
certaines réserves de composition, l'acier remplissent cette condition.
La flamme oxyacétylénique résulte de la combustion d'un mélange d'oxygène (1,1vol.) et
d'acétylène (1vol.). Dans le dard se produit une combustion primaire :
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3) Mécanisme de l'oxycoupage
Pour obtenir une coupe nette, il faut localiser la combustion du métal, c'est le rôle du jet de coupe qui
assure deux fonctions :
a) l'apport nécessaire en oxygène pour entretenir la combustion,
b) l'évacuation des oxydes qui se forment dans la saignée.
Tel un outil, le jet de coupe progresse dans le métal. Il doit donc être :
a) cylindrique, pour « façonner » des parois de saignées lisses et parallèles.
b) rigide, pour traverser et conserver son profil sur toute l'épaisseur de la pièce.
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4) La flamme de chauffe
La combustion du fer avec l'oxygène pur dégage une forte chaleur. Toutefois, au début de l'opération
d'oxycoupage et pour amorcer la réaction, il est nécessaire de chauffer localement le métal.
Pendant la coupe, le jet d'oxygène tend à refroidir le bord supérieur de la saignée.
Pour ces deux raisons, une source de chaleur supplémentaire est nécessaire, c'est la flamme de
chauffe.
Elle est généralement constituée de plusieurs petit dards répartis autour et à proximité du jet de
coupe ; cette disposition permet un déplacement dans toutes les directions.
La flamme de chauffe est le facteur essentiel qui conditionne le temps d'amorçage de la réaction
d'oxydation et elle influe très largement sur la qualité de l'arête supérieur de la saignée.
5) Profil d'une coupe par oxycoupage
Malgré un déplacement régulier et une géométrie parfaitement cylindrique de jet de coupe, les parois
de la saignée ou faciès de coupe ne sont pas lisses.
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Les stries :
Comme pour un procédé d'usinage mécanique, on observe des stries plus ou moins fines, plus ou
moins profondes, qui dépendent des paramètres de réglage, du matériel utilisé, et de la nature de
l'acier.
Le retard :
En fonction de la vitesse de progression du jet de coupe les stries peuvent prendre un certain retard
« R ».
Quand ce retard est trop important, un talon peut se former en sortie de coupe, empêchant les
pièces de se séparer.
Le retard est dû essentiellement à l'accumulation d'oxydes dans la partie basse de la saignée,
limitant ainsi l'efficacité du jet d'oxygène.
La fusion d'arête :
Une flamme de chauffe mal réglée, trop près du métal, une vitesse d'avance trop faible, peuvent faire
fondre le bord supérieur de la saignée.
6) Influence de certains facteurs sur la qualité de coupe
Différents facteurs influent sur la vitesse, voir la faisabilité en oxycoupage :
La pureté de l'oxygène
L'état de surface
La hauteur tête de coupe / tôle.
La composition des aciers
L'épaisseur de la pièce
6-1) La pureté de l'oxygène.
La courbe ci-dessous montre l'influence de la pureté de l'oxygène sur la vitesse de coupe (tôle acier
doux de 20 mm d'épaisseur, calibre de la buse :10/10 de mm).
L'utilisation d'un oxygène de grande pureté implique du matériel et notamment des canalisations
propres.
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6-2) L'état de surface.
Les meilleurs résultats seront toujours obtenus sur des tôles propres (meulées ou sablées).
La calamine augmente le temps d'amorçage en pleine tôle.
Les tôles peintes engendrent quelquefois des oxydes adhérents qu'il est difficile de faire disparaître.
Elles tendent aussi à encrasser plus rapidement les têtes de coupe.
6-3) Hauteur entre tête de coupe et la tôle.
La hauteur entre la tête de coupe et la tôle est un facteur important agissant sur la fusion d'arête, le
temps d'amorçage et la durée de vie de la tête de coupe.
Le travail en hauteur permet de s'affranchir des défauts de planéité des tôles et des souillures dues
aux projections.
La travail avec dards de chauffe affleurant la tôle donne toujours les plus beaux aspects de coupe
ainsi que des temps d'amorçage courts. Toutefois, la durée de vie des têtes est réduite.
6-4) La composition des aciers.
pour les aciers faiblement alliés : il n'y a pas pour ces matériaux de précautions particulières à
prendre. On applique simplement le barème de coupe. Toutefois, à partir de 2% de chrome, une
flamme de chauffe plus puissante s'avère nécessaire.
les aciers au carbone non alliés et les aciers alliés demandent généralement un préchauffage de
l'ordre de 100 à 450°C selon les nuances.
les fontes, les aciers inoxydables peuvent être coupés moyennant l'utilisation de poudre de fer.
6-5) L'épaisseur de la pièce.
L'épaisseur de la pièce conditionne le choix du matériel à utiliser ainsi que les paramètres de réglage
à appliquer.
A titre indicatif, nous proposons ci-après un barème général tous usage, dont les valeurs
mentionnées sont une base de réglage correcte jusqu'à 300mm d'épaisseur.
Exemple de barème:
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Important: Les bords des pièces oxycoupées ont subies un traitement thermique ( ZAT). Il est
nécessaire de les blanchir à la meule avant soudage.
7) Les gaz combustibles
Pour porter la surface de la tôle à la température d'amorçage (environ 1350°C), pour maintenir cette
température à la partie supérieure de la saignée tout au long de l'opération, nous devons disposer
d'une flamme dont la puissance spécifique est élevée.
Rappels :
Puissance : Unité internationale = Watt (W)
Energie = puissance x temps :
Unité internationale = Joule (J),
autre unité = Calorie (cal) 1cal = 4.18J
Unité usuelle W/h, 1Wh = 3600 J
Densité de puissance (puissance spécifique) :
La densité de puissance s'exprime par le rapport : Puissance du faisceau / section de faisceau.
Unité= W/cm² ou kW/cm².
7-1) Critères de choix d'un combustible :
puissance spécifique du gaz
facilité de réglage de la flamme
le mode de stockage
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prix
7-2) Rapport de consommation
Le rapport de consommation a = volume oxygène / volume combustible est un élément important
qui conditionne la température de la flamme.
Pour un combustible donné, le rapport de consommation détermine le temps d'amorçage.
8) Mise en oeuvre du poste de travail
8-1) Contrôle préalable
Dans le cas de l'utilisation d'un chalumeau à mélangeur interne, l'injecteur est-il bien adapté au
combustible utilisé ?
Le chalumeau est-il parfaitement perpendiculaire à la tôle ?
Les robinets de réglage sont-ils bien fermés ?
La tête de coupe en place est-elle bien adaptée à l'épaisseur de la tôle et au combus-tible ?
Les détendeurs sont-ils bien adaptés aux débits souhaités ?
8-2) Allumage de la flamme
Ouvrir lentement les robinets de bouteilles ou les vannes de canalisation.
Régler aux détendeurs les pressions d'utilisation en oxygène et combustible.
Rechercher la présence de fuites.
En cas de fuite, libérer la pression et remédier.
Ouvrir légèrement le robinet d'oxygène (¼ de tour).
Présenter la veilleuse sous la tête de coupe en ouvrant simultanément et lentement le combustible.
Après allumage de la flamme, ajuster la puissance de la chauffe souhaitée en réglant la longueur
des dards.
Régler la pression d'oxygène de coupe pour les chalumeaux manuels la flamme de chauffe sera
réglée avec l'oxygène de coupe ouvert.
Ouvrir l'oxygène de coupe et contrôler l'aspect du jet. Il doit être long et régulier. Dans le cas
contraire, nettoyer ou changer la buse.
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Régler la hauteur de la tête par rapport à la tôle.
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