Problèmes liés à la durée de vie des pièces

Un des problèmes les plus courants et frustrants dans la coupe à l’arc plasma est la courte durée de vie des pièces. Ce problème a des incidences à la fois sur les dépenses liées aux consommables et sur le temps d’immobilisation de la machine pour le changement de pièces et le dépannage. La plupart des entreprises conservent un registre de la durée de vie des pièces en fonction du nombre de perçages, du temps d’activité de l’arc ou du nombre de plaques coupées. L’opérateur est généralement le premier à savoir quelles sont les pièces qui ne durent pas aussi longtemps que prévu. Voici quelques conseils techniques afin d’aider l’opérateur ou le réparateur à résoudre les problèmes liés à la durée de vie des pièces.

AVERTISSEMENT! Lire toutes les informations liées à la sécurité de votre manuel de l’opérateur avant de faire fonctionner ou de réparer l’équipement du contrôleur d’arc pilote. Les systèmes de contrôleur d’arc pilote utilisent des tensions élevées et du courant continu. Un choc électrique peut blesser ou tuer.

Symptôme

L’électrode et la buse sont défaillantes prématurément, causant une détérioration de la qualité de coupe, une défaillance de la pièce ou une perte soudaine de l’arc au milieu d’une coupe.

Contexte

L’électrode transporte la charge négative de courant continu de la source de courant. Elle est généralement composée d’un support en cuivre, contenant un élément émissif en hafnium ou en tungstène, des métaux dont le point de fusion est élevé et qui supportent un arc. L’élément émissif est doucement érodé par la chaleur de l’arc et grande vitesse du flux de gaz plasma. Dans des conditions normales d’usure, un petit cratère concave se forme progressivement à l’extrémité de la pièce, quelques millièmes de pouces à chaque fois, jusqu’à une profondeur de 0,040 po à 0,125 po. Lorsque le cratère est trop profond, l’arc s’attache au support en cuivre et le fait fondre. L’électrode est « défaillante » lorsqu’elle ne s’amorce plus et ne maintient plus l’arc. Il est conseillé de retirer l’électrode avant qu’elle ne soit défaillante.

La buse concentre le jet de plasma. Le trou dans la buse doit être parfaitement rond et concentrique. Le diamètre et la longueur du trou sont essentiels : tout dommage à l’orifice aura un impact sur la forme de l’arc et donc sur la qualité de la pièce coupée. L’arc plasma passe à travers la buse sans toucher le matériau en cuivre car les parois de la buse sont protégées par une couche limite de gaz tourbillonnant. Si l’arc touche la buse, il fera fondre un peu de matériau. Une usure normale de la buse est un léger chanfrein ou un élargissement du trou sur la pointe de l’orifice. Certains dommages se produisent sur la face de la pièce durant l’arc pilote, générant une décoloration due à la chaleur autour de l’orifice. Des dépôts d’oxyde d’hafnium peuvent s’accumuler à l’intérieur de la surface, causant une perturbation du débit de gaz. La buse sera « défaillante » lorsqu’elle ne produira plus un arc droit et une coupe nette.

La durée de vie normale des pièces des systèmes plasma à air et à oxygène de pointe est d’une à deux heures d’arc actif et de quelques centaines de perçages. Certains systèmes peuvent atteindre plus de 1,000 amorçages ou plus avant qu’il ne soit nécessaire de changer des pièces.

Dépannage

La première étape dans la résolution de problèmes liés à la durée de vie des pièces est d’examiner minutieusement les pièces et de déterminer laquelle est défaillante. Les pièces comportent généralement des indices visibles de la cause originale de défaillance.

Il existe trois cas possibles :

Cas 1 : L’électrode et la buse sont défaillantes.

Si l’inspection des pièces révèle qu’à la fois l’électrode et la buse sont sévèrement usées, il est probable que ce soit l’électrode qui ait causé la défaillance de la buse. L’électrode étant en amont, cela va endommager la buse lorsque le matériau fondu sera éjecté de l’extrémité de la pièce et déposé à l’intérieur de la buse. Si la torche fonctionne longtemps, toutes les pièces subiront le même sort.

Si l’électrode possède un cratère profond et large et que le cuivre est de couleur paille, bleue ou noire à cause de surchauffe, la cause probable est un débit du liquide de refroidissement trop faible. Dans de rares cas, l’extrémité de l’électrode peut être fondue. Vérifier le débit du liquide de refroidissement. Dans les torches refroidies à l’eau, vérifier le débit de l’alimentation d’eau de refroidissement à l’aide du test du seau au retour du réservoir de refroidissement. Si le résultat n’est pas bon, vérifier la pompe, des entortillements de câble, des fuites, des filtres bouchés ou d’autres problèmes. Dans les torches refroidies au gaz, vérifier que le débit de gaz ne soit pas trop faible.

Des petites marques de piqûres sur toute l’extrémité de l’électrode et l’intérieur de la buse également endommagé indiquent que le débit de gaz est trop faible. Un débit de gaz faible engendre un arc incontrôlable entre la buse et l’électrode. Vérifier les débits de gaz de la torche. La meilleure façon de les vérifier est d’utiliser un débitmètre (0 – 400 cfh) et un tuyau placé sur la sortie de la torche alors que le système est en mode Test. Si cela n’est pas possible, une vérification rapide consiste à sentir le débit de gaz à la sortie de la torche alors que seul le gaz plasma est activé. Vous devriez sentir un débit de gaz tourbillonnant avec également une force d’aspiration.

Si l’électrode possède une couche épaisse de résidu noir, vérifier que le gaz n’est pas contaminé. Le test du papier toilette permet une vérification rapide. Maintenir un papier toilette sous la torche alors que le gaz circule dans le système. Il ne devrait y avoir aucun signe d’humidité ou de contamination.

Cas 2 : L’électrode est en bon état et la buse est défaillante.

Si l’électrode semble neuve et que la buse est très endommagée, la cause la plus probable de défaillance est un arc parasite de la buse. Cela survient lorsque l’arc touche la buse et use le matériau en cuivre de l’orifice.

Des dommages à l’intérieur de la buse tels des rainures ou des « trous de serrure » indiquent une pression faible dans la chambre plasma. Cela permet à l’arc de s’attacher à la buse. Rechercher des fuites sur les conduites de gaz en pressurisant les conduites et en appliquant de l’eau savonneuse sur tous les raccords.

Des dommages à l’extérieur de la buse indiquent souvent un problème lié à la distance torche-pièce. Vérifier tout d’abord la hauteur de perçage : elle devrait être égale à deux fois la hauteur de coupe afin d’éviter les projections de métal. Un perçage trop bas est la première cause de défaillance prématurée de la buse. Vérifier le bon fonctionnement du dispositif de réglage en hauteur de la torche. Si la torche perce lorsqu’elle est poussée contre la plaque ou racle la plaque durant une coupe, la buse sera instantanément détruite.

Si la buse parait très chaude, de couleur paille, bleue ou noire, vérifier le débit de gaz de protection. Le gaz de protection permet de refroidir la buse et protège l’extrémité avant de la torche.

Cas 3 : L’électrode est défaillante et la buse est en bon état.

Si la buse est en bon état mais que le cratère de l’électrode est profond et concentrique, il se peut que le débit du gaz plasma soit trop élevé. Lorsque la diffusion du gaz plasma est trop importante, l’élément s’use rapidement. Cela engendre une usure profonde rapide. Vérifier le débit d’écoulement volumétrique du gaz plasma.

Il existe également un quatrième cas : si les deux pièces semblent neuves mais que la torche ne s’amorce pas et qu’un nouvel ensemble de pièce permet à la torche de s’amorcer, le problème n’est pas lié à la durée de vie, mais à un amorçage difficile. Souvent, des électrodes et des buses en bon état sont jetées car elles ne permettent pas l’amorçage. Les amorçages difficiles sont souvent causés par une pression trop importante du gaz plasma durant le prégaz, lorsque la torche s’allume. Généralement la torche crache et toussote mais a du mal à démarrer.