PLASMA CUTTING TECHNOLOGY / LE COUPAGE PLASMA

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Hugues Picard
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1 PLASMA CUTTING TECHNOLOGY / LE COUPAGE PLASMA PLASMA PLASMA GAZEUX GASEOUS LIQUIDE LIQUID SOLIDE SOLID ENERGIE ENERGY ENERGY 1

2 PLAN DE LA PRESENTATION I ) PRESENTATION DU PROCEDE PLASMA II ) PERFORMANCES ET LIMITES DU PLASMA III ) HISTORIQUE DU COUPAGE PLASMA IV ) COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE V ) PRESENTATION DES MACHINES VI ) LE MARCHE DE LA DECOUPE PLASMA 2

3 PRESENTATION DU PROCEDE PLASMA tuyère énergiquement refroidie = constriction de la colonne d arc plasma nozzle energetically cooled = constriction of the arc plasma jet température au cœur de l arc ( à C) = fusion du métal temperature in the arc core = melting of the metal vitesse élevée du jet plasma (> M 1) = expulsion du métal hors de la saignée high speed of the plasma jet = ejection of the melted metal out of the kerf IONISATION DU GAZ GAS IONISATION ARC ELECTRIQUE ELECTRIC ARC E CONSTRICTION CONSTRICTION ENERGIE THERMIQUE THERMIC ENERGY ENERGIE CINETIQUE KINETIC ENERGY - FUSION & EXPULSION DU METAL MELTING & EJECTION OF THE METAL 3

4 PRESENTATION DU PROCEDE PLASMA DISTRIBUTION DES TEMPERATURES DANS L'ARC FIELD OF TEMPERATURE IN THE ARC K K SOUDAGE TIG TIG welding ARC LIBRE free arc _ COUPAGE PLASMA PLASMA cutting ARC CONSTRICTE constricted arc _ K 2000 K 300 k + + 4

PRESENTATION DU PROCEDE PLASMA Températures dans le jet plasma K Temperatures in the plasma jet (16 000 C) AIR

5 PRESENTATION DU PROCEDE PLASMA Températures dans le jet plasma K Temperatures in the plasma jet ( C) AIR Distance tuyère-pièce nozzle-workpiece distance Débit O 2 =4Nl/min O2 flow rate I = 30A dia. Tuyère = 1 mm nozzle dia. (26 C) 5

6 PRESENTATION DU PROCEDE PLASMA Nombre de Mach dans le jet plasma Mach number in the plasma jet AIR Débit O 2 =4Nl/min O2 flow rate I = 30A Distance tuyère-pièce nozzle-workpiece distance dia. Tuyère = 1 mm nozzle dia. Estimation à partir de la vitesse du son dans l oxygène pur (Pateyron) 6

7 PRESENTATION DU PROCEDE PLASMA TYPES DE PROCEDES Types of processes MONO-INJECTION * SINGLE-INJECTION INJECTION * MONO-INJECTION * + GAZ DE PROTECTION SINGLE-INJECTION INJECTION * + SHIELDING GAS Gaz Gaz 1 Gaz 2 DOUBLE-INJECTION * DUAL-INJECTION * Gaz 1 Gaz 2 MONO-INJECTION * + VORTEX D EAU DOUBLE-INJECTION * + WATER VORTEX Gaz Eau water * injection de gaz plasmagène * plasma gas injection 7

8 COUPAGE PLASMA AUTOMATIQUE Générateur Commande numérique Mélangeur Torche et porte-outil 8

9 PERFORMANCES ET LIMITES DU PLASMA CRITERES DE QUALITE DE COUPE CUT QUALITY CRITERIA Constance de largeur de saignée continuous kerf width α = faible dépouille good squareness Formes précises accurate shapes Sans bavures without dross Soudabilité weldability Rz = faible rugosité low roughness 9

10 HISTORIQUE DU COUPAGE PLASMA APPLICATIONS INDUSTRIELLES DES GAZ PLASMAGENES INDUSTRIAL APPLICATIONS OF PLASMA GASES INOX ALU INOX ALU ACIERS NOIRS MANUEL INOX ALU ACIERS NOIRS COUPES DE PRECISION SUR ACIERS NOIRS COUPES DE PRECISION SUR TOUT MATERIAU Argon + Hydrogène Azote Air comprimé Oxygène Multi-injection de mélanges de gaz selon matériaux et épaisseurs Azote + vortex d eau 10

11 HISTORIQUE DU COUPAGE PLASMA 4 trous φ 12 à 90 φ sur 230 PROCEDE + MACHINES + PILOTAGE DES AXES X ou Y = process + machines + X or Y driving = φ BON POUR EXECUTION Quantité: 200 pièces φ 300 BRIDE A DEBITAGE straight line cutting.1970 Façonnage mécanique mechanical shaping 11

12 HISTORIQUE DU COUPAGE PLASMA 4 trous φ 12 à 90 φ sur 230 PROCEDES + MACHINES + LECTEURS OPTIQUE 1ères CN = process + machines + tracing heads early early NC = φ BON POUR EXECUTION Quantité: 200 pièces φ 300 BRIDE A EBAUCHES rough shape finition mécanique mechanical finishing 12

13 HISTORIQUE DU COUPAGE PLASMA 4 trous φ 12 à 90 φ sur 230 PROCEDES + MACHINES + CN...directeur de commande = process + machines + NC Control Control Command System = φ BON POUR EXECUTION Quantité: 200 pièces BRIDE A USINAGE tooling PIECES FINIES finished pieces φ

14 COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE ACIERS DE CONSTRUCTION MILD STEELS GAMME D'EPAISSEURS = f ( PROCEDES ) range of thicknesses = f ( processes) Laser CO2 / 1,5 kw Laser CO2 / 5 kw Plasma Air - 15 à 240 A Plasma O2-15 à 240 A Plasma N2 + H2O - 60 à 640 A Jet d'eau + abrasif bar water jet + abrasive Oxycoupage oxycutting épaisseurs en mm thicknesses in mm 14

15 COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE ACIERS DE CONSTRUCTION MILD STEELS 10 3 PLASMA de 15 à 640 A oxygène: 15 à 240 A azote+vortex eau : 30 à 640 A LASER CO2 de 160 à 3000 W gaz de coupe : oxygène Vitesse de coupe en m / min 1 0,3 0,1 0,03 0,01 OXYCOUPAGE JET D'EAU bar + abrasifs: olivine, grenat Epaisseurs en mm 15

COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE ACIERS INOXYDABLES STAINLESS STEELS Laser CO2 / 1,5 kw Laser CO2 / 5 kw Plasma Dual Gaz - 20 à 120 A Plasma N2ir - 15 à 240 A GAMME D'EPAISSEURS = f (

16 COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE ACIERS INOXYDABLES STAINLESS STEELS Laser CO2 / 1,5 kw Laser CO2 / 5 kw Plasma Dual Gaz - 20 à 120 A Plasma N2ir - 15 à 240 A GAMME D'EPAISSEURS = f ( PROCEDES ) range of thicknesses vs processes Plasma N2 + H2O - 60 à 640 A Plasma Ar + H2-90 à 640 A DUAL GAZ Jet d'eau + abrasif bar water jet + abrasive Oxycoupage + poudre de fer oxycutting + iron powder épaisseurs en mm thicknesses in mm 16

17 COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE 10 ACIERS INOXYDABLES STAINLESS STEELS 3 Vitesse de coupe en m / min 1 0,3 0,1 0,03 0,01 PLASMA de 30 à 640 A procédés : tous gaz LASER CO2 de 1200 à 3500 W gaz de coupe : azote JET D'EAU bar avec abrasifs : olivine, grenat épaisseurs en mm 17

18 COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE ALLIAGES D ALUMINIUM D ALUMINIUM ALLOYS Laser CO2 / 1,5 kw Laser CO2 / 3,5 kw GAMME D'EPAISSEURS = f ( PROCEDES ) range of thicknesses = f ( processes) Plasma N2-30 à 60 A Plasma Air - 15 à 240 A Plasma N2 + H2O - 60 à 640 A Plasma Ar + H2-90 à 640 A Jet d'eau + abrasif bar water jet + abrasive épaisseurs en mm thicknesses in mm 18

19 COMPARAISON AVEC D AUTRES PROCEDES DE DECOUPE ALLIAGES D ALUMINIUM D ALUMINIUM ALLOYS 10 Vitesse de coupe en m / min 3 1 0,3 0,1 0,03 0,01 PLASMA de 30 à 640 A procédés : tous gaz LASER CO2 de 1100 à 3000 W gaz de coupe : azote JET D'EAU bar avec abrasifs : olivine, grenat Epaisseur en mm 19

20 Gamme machines SAF - Range SAF machines MACHINES CANTILEVER NOVITOME C MULTITOME C OXYTOME 5 C SAF MACHINES PORTIQUES GANTRY MACHINES OXYTOME OXYTOME E MACHINES PORTIQUES PLASMA PLASMA GANTRY MACHINE OPTITOME PLASMATOME ALPHATOME

21 Commande numérique et HPC digitalprocess Digisaf 2.5 Digisaf 610 Digisaf 510 HPC Digital Process

22 Installation de coupage automatique SAF L installation est composée e : -un generateur de 15 à 720 A -Un porte outil motorisé pour contrôle de la hauteur de la torche par tension d arc -Un boitier de gestion gaz -Un boitier de gestion cycle -Une unité de refroidissement -Une torche

23 Marché du coupage automatique /Automatic cutting application European market 490M Thickness : Mild steel from 10 mm to 300 mm Flame 15% Thickness : Mild steel up to 20mm Stainless steel up to 10 mm Plasma 30% Laser 55% Thickness : Mild steel 0.5mm to 30mm Stainless steel 1 to 150mm 23

24 Segmentation client / Automatic cutting Segmentation Steel cutting companies Boiler maker Steel construction builder Crafstwork Small Business Tool machine manufacturer Sheetmetal Duct cutting- HVAC Shipbuilding Power Generation Transportion & trailer manufacturer Agriculture equipment manufacturer 24

25 L usinage plasma des matériaux métallique à portée de main MERCI POUR VOTRE ECOUTE

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