Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
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découpage (suite)

La scie à ruban à contourner, dérivée des scies de menuisier, est essentiellement constituée par une lame de scie de faible largeur soudée bout à bout pour former une boucle fermée tendue entre deux volants à axes horizontaux et parallèles, disposés l’un au-dessus, l’autre au-dessous d’un plateau horizontal, ou table de la scie. La pièce à découper est placée sur ce plateau et poussée par le compagnon contre les dents de la lame de scie, que les deux volants font défiler à grande vitesse. Si l’on guide convenablement la pièce à découper par rapport à la scie, on peut obtenir des contours curvilignes déterminés, à condition que la courbure et la largeur de la lame de scie restent faibles (quelques millimètres seulement).

La scie à ruban à tronçonner comprend deux volants qui, supportant et entraînant la lame de scie, sont fixés, avec leur moteur d’entraînement, sur un support susceptible de tourner autour d’un axe horizontal, comme la scie alternative.

• La scie circulaire est constituée par un grand disque en acier traité, denté à sa périphérie et maintenu par une tête d’usinage de manière à tourner rapidement autour de son axe horizontal. La pièce à couper est placée à la partie inférieure, et, sous l’action du mécanisme d’avance, la tête d’usinage descend lentement de manière à permettre à la lame de scie de tronçonner la pièce à découper.

• La scie thermique est une scie circulaire spéciale et de très grande puissance, dont la lame de scie atteint des vitesses linéaires de 200 m/s. Sous l’effet du frottement de la lame, la matière est amenée localement en fusion. On peut ainsi couper très rapidement des matières métalliques et minérales les plus dures (acier trempé, granit, quartz, céramique, etc.).

• Le tronçonnage à la meule, procédé qui se rapproche du sciage thermique, s’exécute à l’aide d’un disque constitué par un agglomérat de matières réfractaires (amiante) et abrasives (carbure de silicium ou de bore) et animé d’un rapide mouvement de rotation (3 000 tr/mn environ). Sous l’effet du frottement, la matière métallique, amenée en contact avec le disque, est localement portée à la température de fusion et arrachée sous forme de gouttelettes de métal quasi liquides, qui s’oxydent à l’air. La productivité de ce procédé est très grande, toutefois le prix des disques et leur usure rapide limitent le procédé aux profilés et tubes de faible épaisseur et de faible section, jusqu’à 5 cm2 environ. De plus, le tronçonnage à la meule produit des bavures.


Découpage au chalumeau : oxycoupage

Ce procédé ne convient que pour les aciers doux et les aciers à faible teneur en carbure ou faiblement alliés. À l’aide d’un chalumeau oxyacétylénique spécial, dit « chalumeau d’oxycoupage », la pièce métallique à découper est localement portée jusqu’à sa température de fusion (1 350 °C environ), puis on augmente le débit d’oxygène. On constate alors que le jet d’oxygène découpe progressivement la pièce, même si son épaisseur dépasse quelques centimètres. En effet, ce jet provoque la réaction d’oxydation du fer, qui est fortement exothermique. Les oxydes de fer ainsi formés, étant plus fusibles que le métal lui-même, sont chassés par le jet d’oxygène, et les calories dégagées par la réaction d’oxydation maintiennent la zone de coupe au rouge. On peut ainsi découper des plaques jusqu’à 600 mm d’épaisseur. Très souvent, le chalumeau d’oxycoupage est maintenu par un support mû en fonction d’un gabarit, ou encore à l’aide d’un servomécanisme piloté par un système optique suivant un contour noir tracé sur un plan, ou encore par l’intermédiaire d’un système à commande numérique. Les découpes ainsi obtenues sont très propres. On peut également utiliser des chalumeaux à propane ou oxhydriques.


Découpage à l’arc électrique

Il existe des électrodes enrobées spécialement fabriquées pour découper des pièces en acier. Dans la zone à découper, la matière métallique est amenée en fusion, et le jet de gaz qui se forme à l’avant de l’électrode chasse le métal liquide. La découpe obtenue est irrégulière et peu précise. Cette méthode doit être réservée au chantier, lorsqu’on ne dispose d’aucun autre moyen de découpage.


Découpage au jet de plasma

Un arc électrique continu, de grande énergie, est amorcé par un courant à haute fréquence, entre une électrode en tungstène refroidie (cathode) et la pièce à découper (anode). Cet arc est violemment soufflé sur cette pièce par un mélange de gaz comprimés, réducteurs ou neutres (hydrogène, azote, argon), passant dans une tuyère refroidie, sous forme d’un vortex stabilisé. L’énergie ainsi envoyée sur la pièce à découper est considérable et hors de proportion avec celle que produit un chalumeau à combustion chimique. Elle résulte essentiellement de l’énergie de neutralisation des ions du plasma produit, mais aussi de la chaleur de désactivation et de recombinaison des atomes accompagnant ce jet de plasma. La tension de l’arc produit est de 100 V environ, et le courant d’arc, de quelques centaines à quelques milliers d’ampères, suivant la puissance du générateur.

Ce procédé d’usinage se rapproche un peu de l’oxycoupage, mais il présente par rapport à celui-ci de très nombreux avantages. L’énergie nécessaire à la fusion et à la vaporisation du métal est entièrement apportée par le jet de plasma et ne provient pas de la combustion exothermique du métal découpé. Contrairement à l’oxycoupage, on peut découper tous les aciers, même les plus réfractaires et les plus alliés, tel l’acier inoxydable. Le procédé est utilisé pour les aciers spéciaux, et aussi pour le cuivre, l’aluminium et leurs alliages.

La vitesse de transfert de l’énergie vers la zone chauffée étant très rapide, le dard de plasma produit une fusion instantanée, avec vaporisation partielle des matériaux de la tache anodique, et, sous l’action de l’énergie cinétique des particules incidentes, le métal fondu est projeté hors de la zone chauffée. L’effet thermique est très localisé par suite de la rapidité de l’opération, et l’utilisation d’argon évite l’oxydation des pièces métalliques découpées. Il en résulte des vitesses de coupe de l’ordre de 60 à 600 cm/mn, plus grandes que celles qui sont réalisées par oxycoupage. De plus l’aspect de la coupe est beaucoup plus propre.