Qualité du trou

Trop d’ateliers de fabrication passent du temps et gaspillent de l’argent à retravailler des pièces coupées sur leur machine à couper au plasma afin d’éliminer scories ou de corriger des erreurs de dimensions. Nous aborderons ici les variables essentielles du processus qui affectent la précision dimensionnelle des pièces coupées au plasma. En contrôlant minutieusement certaines variables, l’opérateur peut minimiser ou éliminer les problèmes dimensionnels et les coûts liés aux opérations secondaires et aux pièces mises au rebut.

De petits trous et des formes complexes tels que des rainures, des arêtes coupantes et des rayons minuscules présentent des problèmes particuliers pour l’opérateur de la machine PAC. Aux fins de notre objectif ici, nous définissons un petit trou comme tout trou dont le diamètre représente moins de 1,5 fois l’épaisseur du matériau. Non seulement il est plus difficile de couper de telles formes avec précision avec un système classique, mais le fait de retravailler une pièce hors tolérance est également plus difficile, pour aléser des trous trop petits ou pas parfaitement cylindriques et le meulage des coins ou l’élimination des scories n’est ni amusante ni rentable.

De nombreux ateliers résolvent ces problèmes en achetant des machines de coupe chères et très tolérantes ou même des systèmes laser encore plus chers. Mais il est possible, avec une machine à couper au plasma bien entretenue et une torche classique, d’atteindre des coupes de très bonne qualité avec une programmation minutieuse et une bonne compréhension des variables entrant en jeu dans la qualité de la coupe.

Les trous de boulon doivent être cylindriques

Le diamètre du trou doit être presque égal sur son ensemble afin d’assurer un bon ajustement du boulon. Un paramètre essentiel qui affecte la cylindricité du trou est la vitesse de coupe. Les programmateurs saisissent la vitesse de coupe sous la forme d’un taux linéaire en pouces par minute (po/min) ou en millimètres par minute (mm/min), mais lorsque l’on coupe un cercle, la torche doit ralentir pour compenser le retard naturel de l’arc plasma au fur et à mesure de l’avancée de la coupe. La plupart des commandes CNC compensent automatiquement ce phénomène grâce à un algorithme qui tient compte de la vélocité pour couper le trou. Appelé limite centripète, ce calcul tient compte de la longueur du rayon, de l’accélération de la torche et de la vitesse minimale de l’angle pour régler la vitesse de coupe réelle autour du cercle. Le programmateur ou l’opérateur pourra peut-être augmenter ou réduire la vitesse de coupe pour optimiser la vitesse de coupe réelle du cercle pour en améliorer la cylindricité. Cela signifie une programmation différente, des vitesses réduites pour les trous de boulon que pour les coupes droites sur la même pièce.

Hauteur de coupe ou réglage de la tension

La hauteur de coupe, ou réglage de la tension, est un autre paramètre qui affecte la qualité de coupe des trous de boulon. Pour de petits trous, la hauteur de coupe doit rester constante pendant toute la coupe. Avec des dispositifs de réglage en hauteur de la torche en fonction de la tension (THC), la hauteur de coupe est définie par le réglage de la tension de l’arc entre normalement 100 et 180 V. Selon la réactivité du système, l’utilisation du THC pour réaliser de petits trous peut réduire plutôt qu’améliorer la qualité de coupe. Il peut être nécessaire de verrouiller le THC pendant la coupe de petites pièces pour empêcher la torche de couper trop haut ou trop bas et pour empêcher la torche de plonger à la fin de la coupe. Il est possible de verrouiller le THC en passant en mode manuel une fois la pièce percée ou de reprogrammer la pièce pour préciser le ralentissement dans les angles (pas de THC) pendant la découpe des trous. Des dispositifs de réglage en hauteur de la torche nouveaux et plus réactifs aideront à corriger les défauts causés par une hauteur de coupe mal réglée.

Programmation des trajectoires d’entrée et de sortie

Le type et la taille des trajectoires d’entrée et de sortie peuvent affecter de manière significative la qualité de coupe, surtout en ce qui concerne les trous de boulon et les rainures. Les deux défauts les plus habituels sont les coups et les bosses. Un coup se produit lorsque l’arc enlève trop de matériaux à la fin de la coupe. Lorsque l’arc plasma croise la saignée de la trajectoire d’entrée, le matériau éliminé au début de la coupe est transféré sur la partie épargnée, causant un petit creux ou parfois une région plus creusée. Le trou n’est donc pas rond.

Une bosse se produit lorsque les trajectoires d’entrée et de sortie ne se chevauchent pas correctement. Une partie du matériau dans le trou n’est pas entièrement éliminée, laissant une bosse de matériaux non coupée qui empêche le trou d’accueillir le boulon.

Trouver les trajectoires d’entrée et de sortie appropriées pour minimiser les coups et les bosses au début et à la fin est compliqué. Les opérateurs peuvent se baser sur la méthode des essais et des erreurs pour trouver la bonne combinaison. Généralement, une trajectoire d’entrée arrondie avec une trajectoire de sortie très petite ou négative (surcharge négative) sur la partie épargnée permettra d’obtenir un meilleur trou. Parfois, une trajectoire d’entrée courte et droite fonctionne mieux avec une petite trajectoire de sortie (surcharge positive).

La trajectoire d’entrée en forme de spirale ouverte est une conception spéciale qui peut être très efficace pour la coupe des trous. (Remarque : cela diffère des trajectoires d’entrée classiques verrouillées utilisées dans le coupage oxygaz, et habituellement non utilisées pour le coupage plasma.) La trajectoire d’entrée en forme de spirale ouverte permet à la machine d’atteindre sa vitesse maximale et à l’arc de se stabiliser avant de couper le périmètre du trou, afin d’obtenir un déplacement très régulier tout au long de la coupe.

Taille de la buse et intensité

En général, une petite buse avec une basse intensité et une vitesse de coupe plus faible produira une petite saignée et une coupe plus fine.

Par exemple, sur un système plasma 200 A, l’alimentation la plus forte, 200 A, orifice 2 mm, saignée 3 mm risque de ne pas être adaptée pour couper de petits trous de boulon et des détails compliqués.

Imaginons que vous souhaitiez couper un trou d’exactement 12 mm dans de l’acier doux de 12 mm (1/2 po) d’épaisseur. Une buse de 100 A avec un orifice plus petit, 1-1/2 mm, et une saignée de 2 mm de largeur coupée à faible vitesse produira une coupe beaucoup plus précise.

Pour obtenir les meilleurs résultats avec une buse donnée, réglez toujours l’intensité entre 95 et 100 % de la capacité de la buse. L’inconvénient : réduction de la durée de vie des consommables et vitesses de coupe plus faibles. L’avantage : une pièce presque terminée avec très peu d’opérations secondaires.

Quand utiliser le plasma haute tolérance

Le plasma haute tolérance utilise une buse avec un petit orifice et un tourbillon de gaz intense afin de restreindre l’arc. Le résultat produit un arc dense en énergie avec une saignée très étroite qui peut couper des détails précis et de tous petits trous. Les systèmes plasma classiques peuvent couper à une précision de 0,76 mm et produire des coupes avec un angle de chanfrein de 3 à 5 degrés, voire parfois jusqu’à 1 degré. Les systèmes haute tolérance peuvent couper à une précision de 0,25 mm et avec un angle de chanfrein entre 0 et 3 degrés. Ils peuvent couper avec précision des trous allant jusqu’à 4,76 mm.

Six règles pour la coupe de trous de boulon

• Utiliser la buse la plus petite pour percer et couper le matériau
• S’assurer que le délai du perçage permet la pénétration totale de l’arc avant que la machine commence à se déplacer
• Verrouiller le THC en fonction de la tension
• Utiliser une trajectoire d’entrée arrondie ou en spirale
• Programmer une vitesse de coupe plus lente
• Utiliser une trajectoire de sortie courte ou négative sur la partie épargnée