Brevet FR2364088A1 — publié le 19780407

La présente invention concerne un procédé de réalisation de coupes sans barbes sur des machines à découper au plasma, sur des aciers faiblement alliés, à faible teneur en carbone (acier de construction) â l'aide d'un mélange de gaz de découpe au plasma, contenant de 11 azote et le cas échéant de lthydrogène. Dans les machines à découper au plasma pour les aciers de construction utilisant les gaz de découpe usuels tels que l'argon, un mélange d'argon et d'hydrogene, et de l'air ainsi qu'un mélange d'azote et d'hydrogène (brevet allemand 1 231 093) etc, la pratique a montré que les coupes sans barbes ne pouvaient pas se reproduire de façon quelconque. Dans la plupart des coupes au plasma, de ce type, du matériau fondu reste accroché sur la face inférieure de l'arete de coupe, et ce matériau ne peut être enlevé que par un usinage complémentaire (meulage, rabotage, etc). De ce fait, le procédé de découpe au plasma n'est pas économique lorsqu'il s'agit d'acier de construction. Pour remédier à ces inconvénients, on connaît des procédés de coupe au plasma selon lesquels on entoure le jet de découpage au plasma par une gaine de stabilisation d'eau. Par ce procédé, comme cela est par exemple décrit dans le brevet U.S. 3 641 308 ou le Dr-OS 2 130 394, il est possible de réaliser des coupes sans barbes à l'aide d'un arc de découpe au plasma. Ce procédé présente toutefois l'inconvénient de nécessiter des installations complémentaires, coûteuses. La présente invention a pour but de créer un procédé du type ci-dessus, permettant de faire des coupes sans barbes à l'aide d'un jet de plasma sans nécessiter de moyen-complémentaire. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'on utilise comme gaz de découpe un mélange de gaz ayant la composition suivante 80 - 35 6 vol. azote 15 - 50 % vol. néon 5 - 19 % vol. hélium Grâce au mélange de gaz de découpe au plasma, selon l'invention, on obtient de façon surprenante des coupes sans barbes meme dans le cas d'acier pauvre en carbone, faiblement allié (acier de construction). Cela permet de ne pas utiliser des installations complémentaires telles qu'elles sont nécessaires lorsqu'on utilise des découpes au plasma avec stabilisation d'eau, etc. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise un mélange de gaz contenant en plus entre 1 et 5 % vol. d'hydrogène. Pour obtenir le mélange de gaz selon l'invention, il est prévu, suivant une autre caractéristique de l'invention, d'extraire de la tête de la colonne de pression d'un appareil séparateur à deux colonnes servant à décomposer l'air, un mélange azote-néon-hélium, et de concentrer ce mélange selon l'invention dans une colonne dite "stripper" ou analogue. Le mélange gazeux azote-néon-hélium provenant de la décomposition de l'air est jusqu'alors évacué à ltatmosphère par une soupape réglable reliée à la tubulure de sortie du point le plus haut d'un condenseur ou encore comme matière première pour l'obtention de mélange néon-hélium. Le mélange gazeux ainsi recueilli s'utilise de façon surprenante comme gaz plasma pour le découpage au plasma d'acier de construction et il suffit de conditionner ce mélange dans des bouteilles. Suivant le type et la réalisation de l'installation de décomposition de l'air, la fraction d'azote peut se situer entre 50 et 80 Sb. Des recherches ont montré que l'on obtenait des découpages particulièrement avantageux quant à l'absence de barbe et à la vitesse de découpe, si la teneur en azote dans le mélange gazeux était comprise entre 60 et 80 56, la fraction de néon se situant entre 15 et 30 Sb et la fraction d'hélium entre 5 et 10 %. Dans le cas d'un mélange gazeux provenant d'une installation de décomposition de l'air et ayant une composition par exemple égale à 57 ffi N2, 28 % Ne et 12 s He, avec un résidu de CH2, Ar, O, et C02, on peut arriver, par addition d'azote, à la composition avantageuse du mélange gazeux, avec une fraction plus importante d'azote, ce qui constitue un moyen simple. Il est avantageux que cette addition se fasse dans l'installation de découpage au plasma, et pour cela on fixe sur l'installation de découpe au plasma une bouteille de gaz contenant le mélange gazeux indiqué ci-dessus et une bouteille de gaz contenant de l'azote. Les deux bouteilles sont combinées par une installation de mélange de gaz pour être réunies à la conduite d'alimentation allant vers le chalumeau de découpe au plasma. Par un réglage simple au niveau du dispositif de mélange, on peut arriver au mélange gazeux optimum, avec une fraction d'azote plus élevée et une fraction de néon et d'hélium plus faible. On obtient des résultats de découpage particulièrement avantageux quant aux arêtes de coupe et à l'économie de travail pour un mélange gazeux ayant la composition suivante 75 55 vol. azote (N2) 16,8 55 vol. néon (Ne) 5,6 55 vol. hélium (He) 2,5 55 vol. hydrogène (H2) complément (argon) (Ar) (oxygène) (02) (gaz carbonique) (C02) La fraction d'oxygène contenue dans le mélange se situe de préférence à 100 parties par mille. Dans un tel mélange gazeux, on arrive à des résultats particulièrement intéressants notamment pour la tension de travail.On a ainsi constaté que, pour découper une tôle d'acier de construction (ST-37-2) d'une épaisseur de 10 mm, en travaillant avec une vitesse de 1000 mm/min et en utilisant une installation de découpe au plasma fabriquée par la demanderesse sous la dénomination PC 250-1 ainsi qu'un chalumeau de découpe fabriqué par la demanderesse sous la dénomination PMC 250, et avec un courant de coupe de 240 ampères, la tension de fonctionnement n'était que de 80 volts alors que, dans les procédés usuels, elle se situe à 140 volts. Ainsi, le mélange gazeux selon l'invention permet d'abaisser considérablement la tension de fonctionnement, ce qui est particulièrement avantageux pour satisfaire aux conditions de sécurité, en cas de contact éventuel. Le mélange gazeux selon l'invention rend ainsi l'ensemble du procédé de découpe au plasma plus sûr vis-à-vis des risques de contact. En outre, la réduction de la tension diminue l'énergie nécessaire pour la coupe, si bien que l'énergie nécessaire pour découper avec un mélange gazeux, au plasma, est plus faible que dans les procédés usuels. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé de réalisation de coupes sans barbes dans des machines à découper au p#lasma, pour des aciers pauvres en carbone, faiblement alliés (acier de construction), procédé caractérisé en ce que le gaz est un mélange correspondant à la composition suivante 80 - 35 55 vol. azote 15 - 50 55 vol néon 5 - 19 % vol. hélium 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange gazeux contient entre 1 et 5 55 vol. d'hydrogène. 30) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange gazeux correspond à la composition suivante 75 55 vol. azote (N2) 16,8 55 vol. néon (Ne) 5,6 55 vol. hélium (He) 2,5 55 vol. hydrogène (H2) complément (argon) (Ar) (oxygène) (02) (gaz carbonique)(C02) 40) Mélange gazeux pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un mélange azote-néon-hélium est extrait de la tête d'un appareil à deux colonnes servant à la décomposition de l'air, et est concentré dans une colonne stripper, pour arriver à une composition suivante 80 - 35 55 vol. azote 15 - 50 % vol. néon 5 - 19 % vol. hélium.