Guide illustré de la sélection du gaz plasma

De nombreux fabricants choisissent des systèmes plasma avec la capacité « à deux gaz » ou « multi-gaz ». Cela signifie que différents gaz plasma et de protection peuvent être utilisés pour plusieurs applications. Les torches multi-gaz offrent la meilleure flexibilité pour les ateliers coupant différents matériaux. Différents gaz sont utilisés, en fonction du type et de l’épaisseur du matériau, afin d’obtenir le meilleur équilibre entre qualité de coupe, durée de vie des pièces, productivité et coûts de fonctionnement globaux. La plupart des manuels de système plasma ont tendance à submerger les opérateurs avec tout un éventail de tableaux de coupe et de sélections de gaz. Le but de cet article est d’offrir une rapide vue d’ensemble des avantages et des inconvénients de chaque gaz et de donner des recommandations du « meilleur cas » pour la coupe des trois matériaux les plus courants : acier doux, acier inoxydable et aluminium.

Air

L’air est le gaz plasma le plus polyvalent, il produit de bonnes qualité et vitesse de coupe sur l’acier doux, l’acier inoxydable et l’aluminium. Il permet également de diminuer les coûts de fonctionnement car il n’est pas nécessaire d’acheter des gaz. Cependant l’air n’est pas gratuit. L’air comprimé de l’atelier doit être nettoyé afin de retirer toute contamination de particule, de brouillard huileux ou d’humidité. La meilleure solution pour les systèmes plasma à air est un compresseur d’air dédié et bien dimensionné, un sécheur par réfrigération et plusieurs filtres afin de retirer les particules, le brouillard huileux et les restes d’humidité. Un problème du plasma à air est la soudabilité des bords coupés. Avec le plasma à air, une nitruration et une oxydation de la surface coupée se produisent, pouvant engendrer une porosité de la soudure. Le problème est généralement résolu en utilisant simplement un fil de soudure de bonne qualité avec de dénitrifiants et désoxydants. De par sa polyvalence, sa bonne vitesse, ses niveaux de scories faibles et la durée de vie des pièces durant jusqu’à 600 amorçages, l’air est une bonne option pour de nombreux ateliers. Le gaz de protection à air est le meilleur choix pour une utilisation de plasma à air.

Oxygène

L’oxygène est devenu la norme de l’industrie pour la coupe d’acier doux car il offre la meilleure qualité de coupe et les vitesses de coupe les plus rapides de tous les gaz plasma. (La coupe d’acier inoxydable ou d’aluminium avec un gaz plasma à oxygène n’est pas recommandée.) Le gaz plasma à oxygène réagit avec l’acier au carbone en produisant une fine pulvérisation d’étincelles de métal fondu, chaque gouttelette possédant une tension de surface basse. Cette pulvérisation est plus facilement éjectée de la saignée. L’inconvénient de l’oxygène est son coût et la durée de vie des consommables. Cependant, des systèmes plasma à oxygène de pointe utilisent des gaz d’amorçage inertes (comme l’azote) avec le plasma à oxygène afin d’atteindre des durées de vie des pièces similaires à celles des systèmes à air ou à azote. La durée de vie des pièces de ces systèmes est comprise entre 800 et 1500 amorçages. L’augmentation des coûts des consommables et des gaz est généralement compensée par une diminution des opérations secondaires coûteuses nécessaires pour retirer les scories et redresser les pièces chanfreinées. Le gaz de protection à air est généralement utilisé avec le gaz plasma à oxygène.

Azote

L’azote était utilisé pour une grande partie des premières torches plasma. Il reste le meilleur choix pour la coupe d’aluminium et d’acier inoxydable. La qualité de coupe et la durée de vie des pièces sont excellentes. (Généralement plus de 1 000 amorçages). Cependant, sur les matériaux épais (plus d’½ po), à la capacité la plus haute de votre système plasma, passer à l’argon-hydrogène. En général, l’air est le meilleur gaz secondaire pour l’utilisation de gaz plasma à azote. Le CO₂ fonctionne bien, améliorant sensiblement le fini de la surface, la vitesse de coupe et la durée de vie par rapport à l’air. Mais les coûts du CO₂ sont supérieurs à ceux de l’air, et il nécessite plusieurs bouteilles de gaz avec collecteur ou un système de masse afin de fournir le débit adapté. L’eau est un bon gaz de protection à utiliser avec le plasma à azote si le système le permet. Elle permet une surface de coupe lisse et brillante sur l’acier inoxydable et l’aluminium. L’eau doit être utilisée avec une table à eau.

Argon–hydrogène

L’argon-hydrogène est adapté pour la coupe d’acier inoxydable et d’aluminium épais (plus d’½ po). Le mélange généralement utilisé est 35 % d’hydrogène et 65 % d’argon (H35). L’argon-hydrogène est le gaz plasma le plus chaud et offrant la capacité de coupe maximale. (L’argon-hydrogène est utilisé dans les torches à injection d’eau jusqu’à 1000 A pour la coupe d’acier inoxydable jusqu’à 6 po.) Dans les torches multi-gaz, l’argon-hydrogène produit sur l’acier inoxydable une coupe droite et une surface presque polie et très lisse. Des scories dentelées peuvent parfois apparaître le long du bord inférieur. L’azote est généralement utilisé comme gaz de protection avec l’argon-hydrogène. L’inconvénient de cette association est son coût.

Guide illustré de la sélection du gaz plasma :

Conclusion

Le meilleur gaz à utiliser dépend principalement des considérations suivantes : qualité de coupe, productivité et coûts.

• Pour la coupe d’acier doux, utilisez le gaz plasma à oxygène et le gaz de protection à air afin d’obtenir la meilleure qualité de coupe, moins de scories, peu d’opérations secondaires, une excellente soudabilité et la meilleure vitesse et productivité de coupe.
• Afin d’obtenir la meilleure qualité de coupe sur acier inoxydable et aluminium sur des matériaux de moins d’½ po, utilisez le gaz plasma à azote et le gaz de protection à air pour un bon équilibre entre qualité de coupe et coûts abordables. Pour une coupe de meilleure qualité et plus rapide, utilisez du CO₂ comme gaz de protection. Si votre système le permet, l’utilisation d’eau comme protection fournira la meilleure qualité de bords.
• Pour obtenir la meilleure qualité de coupe sur l’acier inoxydable et l’aluminium épais, utilisez l’argon-hydrogène avec l’azote comme gaz de protection. AVERTISSEMENT : votre système doit être équipé pour un fonctionnement sécuritaire avec l’argon-hydrogène.
• Pour une coupe plus économique, l’utilisation d’air comprimé de l’atelier est le meilleur choix pour l’acier doux, l’acier inoxydable et l’aluminium.