Conception et sélection du bec de torche/buse à oxycombustion

Conseils pour la conception/sélection du bec de torch à oxycombustion

Partie 1 d'une série en 2 parties

Lors de la conception ou de la sélection d'une buse/pointe de coupage de torche de machine à oxycombustion, il faut tenir compte de plusieurs facteurs. Nous allons passer en revue certains des facteurs clés dont vous devez tenir compte pour choisir le bon bec de torche à oxycombustion.

Voici une partie des facteurs à prendre en compte

1. épaisseur de l'acier à couper
2. type d'alésage de coupe (alésage cylindrique ou alésage à grande vitesse/divergent)
3. gaz de préchauffage à utiliser
4. type de coupage à effectuer (coupage de forme, chanfrein, etc.) et
5. caractéristiques du matériau à couper (composition du matériau, plaque apprêtée, calamine, etc.).

D'autres paramètres doivent être pris en compte, mais ceux-ci semblent être les principaux. De tous les facteurs de coupage à la flamme, la buse et le flux d'oxygène de coupe qui en sort constituent de loin l'élément le plus important du processus. Ni la torche ni les dispositifs de régulation de pression qui lui sont associés n'ont d'incidence sur la coupe proprement dite.

Épaisseur de la pièce

La convention de coupage d'aujourd'hui veut qu'il soit nécessaire d'augmenter le diamètre de l'alésage de la buse de coupe à mesure que l'épaisseur de la pièce augmente. La principale raison de cette augmentation est le fait que la qualité/vitesse du flux de coupe diminue à mesure que la distance de la sortie de la buse augmente. La vitesse du flux d'oxycoupage est toujours au moins sonique (Mach = 1) et devient supersonique soit dans la buse, soit en aval de celle-ci.

Le terme « laminaire » est parfois utilisé pour décrire ce flux, mais il n'est pas approprié dans le contexte d'un flux supersonique. La longueur sur laquelle le flux reste « bon » est fonction du diamètre de l'alésage. Avec ce flux supersonique, il existe une relation L/d entre la longueur d'un bon flux de coupe (L) et le diamètre de la buse (d) ; par conséquent, la longueur réelle de ce flux augmente à mesure que le diamètre de l'alésage augmente.

Bien que l'on puisse utiliser une buse « surdimensionnée » pour couper un matériau « mince », cela entraîne généralement une réduction de la qualité ainsi qu'une augmentation de la consommation d'oxygène de coupe. À mesure que le diamètre de l'alésage augmente, la quantité d'oxygène de coupe augmente également. À une pression de fonctionnement fixe, le débit/quantité d'oxygène de coupe augmente du carré du diamètre, d2, de sorte que de petites augmentations du diamètre de l'alésage entraînent de grandes augmentations de débit.

Par conséquent, un surdimensionnement n'est pas recommandée, car il entraîne une augmentation significative des coûts d'exploitation. Tout « surdimensionné » important réduit également l'équerrage de la coupe. Ainsi, la coupe devient un « V » inversé avec le bas de la saignée plus large que le haut de la saignée.

Conceptions d'alésage d'oxygène de coupe

Il existe deux conceptions d'alésage de base

1. alésage cylindrique et
2. alésage divergent (également appelé alésage à grande vitesse) (voir figure 1).

L'alésage cylindrique est le plus utilisé pour le coupage manuel et le coupage à la machine de matériaux minces (1/8-3/8 po), tandis que l'alésage divergent est généralement utilisé pour les matériaux d'une épaisseur supérieure à 3/8 po. Étant donné que la plupart des machines de coupage CNC sont aujourd'hui équipées de dispositifs de coupage au plasma et au gaz, la plupart des clients coupent des matériaux minces avec du plasma et passent du plasma au gaz pour des matériaux d'une épaisseur comprise entre 3/4 po et 1 po. Le point de basculement est généralement déterminé par le nombre de torches plasma installées, la puissance de ces torches ainsi que le nombre de torches à gaz oxycombustible installées.

La différence de fonctionnement de ces deux alésages à oxygène est la pression requise pour garantir le fonctionnement optimal. L'alésage cylindrique fonctionne mieux à environ 40 psig tandis que l'alésage divergent offre une efficacité opérationnelle supérieure à des pressions comprises entre 75 et 100 psig. La pression idéale est fonction du rapport entre la taille de sortie et la taille de la gorge, de sorte que la pression est déterminée par le fabricant de la pointe en fonction du rapport qu'il choisit. Ces pressions sont des pressions mesurées à l'entrée de la torche. Les pointes de coupe fonctionnent généralement de manière satisfaisante à des pressions de +/- 10 psig de la pression de conception. Certains opérateurs identifient ces conditions particulières après une évaluation détaillée de l'environnement. Il convient de noter que la largeur de la saignée est directement proportionnel à la pression d'oxygène de coupe.

Les buses à alésage divergent utilisées efficacement ont des capacités de vitesse de découpe supérieures que les buses à alésage cylindrique et, malgré des pressions de fonctionnement plus élevées, consomment moins d'oxygène par pied de coupe. Le tableau ci-dessous fournit une comparaison générale des vitesses de découpe de ces deux types de buses.

Graphique des vitesses de coupage à la flamme - Cliquez pour l'agrandir

Bien que les vitesses réelles ne soient pas impressionnantes par rapport aux normes plasma, la différence en pourcentage entre les deux styles est impressionnante. Étant donné que toute le coupage à la flamme est effectué à des vitesses inférieures à 20 ipm, une augmentation de 1 ipm entraîne une augmentation significative de la production en pourcentage.

Dans la partie 2 de cet article, nous décrirons les conceptions de préchauffage de buses des différents gaz combustibles, ainsi que des exigences en matière de biseautage par opposition à la découpe de forme. Nous décrirons également plusieurs conditions pouvant créer des problèmes de qualité de coupe.