LE CHANFREINAGE CONTRIBUE AU ‘REVIVAL DU PLASMA’
Ces dernières années, la découpe au plasma a connu une évolution constante. La qualité de coupe, la consistance et la portée ont notamment été fortement améliorées. Le plasma permet aujourd’hui bien plus de choses. Le chevauchement avec d’autres technologies comme la découpe au laser et à la flamme est ainsi plus marqué. Le chanfreinage contribue à l’évolution. Dans cet article, nous nous penchons sur les avantages et inconvé-nients, les aspects et paramètres importants, les nouvelles techniques et le point délicat ‘coupe à un angle variable’.
CHANFREINAGE
La découpe au plasma a traditionnellement une moins bonne réputation que la découpe au laser ou à la flamme. Au cours de la dernière décennie, on a toutefois lourdement misé sur le contrôle du processus, l’utilisation intuitive des logiciels et une série de technologies, ayant généré un ‘revival du plasma’. L’une d’entre elles est le chanfreinage, consistant à couper à un angle. Le chanfreinage sert généralement de préparation de soudure sur l’acier et les métaux non ferreux. En coupant à un angle, la surface du bord augmente et on obtient une soudure plus robuste et plus sûre. La technique est appliquée aux tôles comme aux profilés et aux tubes. Outre la préparation de soudure, le chanfreinage est utilisé pour faciliter l’assemblage final.
Préparation de chaque angle
Lors du chanfreinage, la position de la torche peut être réglée en continu jusqu’à 45-52°. Quasiment chaque soudure peut ainsi être préparée à presque n’importe quel angle. Des profils en A, V, Y et K peuvent ainsi être coupés. Etant donné que la torche peut également tourner, des trous ou formes complexes peuvent être réalisés en biais. Il faut certes tenir compte de la complexité croissante et de quelques limites, mais nous y reviendrons plus tard.
Technique de plus en plus utilisée
La technique de coupe existe en fait depuis déjà plusieurs années, mais en raison de la complexité du processus, des corrections manuelles et des calculs continus, le chanfreinage n’était pas évident dans la pratique. Le processus prenait, en outre, beaucoup de temps. Grâce aux évolutions de ces dernières années, surtout au niveau logiciel, ces obstacles ont toutefois été surmontés en partie et il est plus facile pour l’opérateur de réaliser des découpes de qualité, correctes et consistantes à un angle. De plus en plus d’entreprises de tôlerie ont évidemment entre-temps découvert les possibilités du chanfreinage. Mieux encore, des entreprises modernes se voient contraintes d’appliquer la technologie de chanfreinage automatisée, en raison des exigences croissantes de qualité, de précision et de productivité, de la hausse du coût de la main-d’œuvre et de la pénurie d’opérateurs de machine expérimentés.
AVANTAGES
L’usinage à la machine de la soudure, sur une même machine et sans que la tôle doive être déplacée, constitue incontestablement l’atout majeur du chanfreinage. La préparation de la soudure se fait aussi directement sur la table de coupe. Des usinages ou manipulations supplémentaires de la tôle sont ainsi superflus, ce qui permet un gain de temps, mais aussi d’argent. Le processus est également simple à répéter, car tout se trouve sur une seule machine. La vitesse de la découpe au plasma et le besoin limité de finition manuelle constituent d’autres avantages. Etant donné la précision du processus de coupe, le chanfreinage permet, enfin, une économie de fil de soudage.
INCONVENIENTS
Les avantages sont nombreux, mais il y a également quelques inconvénients.
Plus de consommation de tôle
Il y a tout d’abord la consommation de tôle accrue. Entre les différentes pièces, il doit, en effet, y avoir plus d’espace. Lors de la découpe de profils en A, V, Y ou K, on note une perte de tôle, parce que les coupes doivent suivre toute l’épaisseur de la tôle. Sur la figure 2, la pièce avec le profil en Y se trouve à droite.
A gauche, du matériau est perdu. Pour éviter les pertes de tôle, les pièces peuvent d’abord être coupées droites, avant de réaliser les chanfreins lors d’un deuxième usinage. Cela est possible avec un robot sur les pièces prédécoupées. Cette application est surtout intéressante pour la production de grandes séries de pièces plus petites.
Ecarts dans l’arc plasma
Lors du chanfreinage, on observe également des écarts dans l’arc plasma. L’utilisation de valeurs de compensation s’avère par conséquent nécessaire. Un arc plasma standard a un écart d’environ deux degrés. Des producteurs de sources plasma comme des fabricants de machines ont constitué des banques de données avec ces valeurs de compensation.
Différence entre têtes de chanfreinage sur machines à portique et robot
Le chanfreinage sur les machines à portique s’effectue avec une tête de chanfreinage automatique traditionnelle. L’inconvénient? On ne peut couper à un angle que sur un plan. Un robot offre bien plus de possibilités. On peut, en effet, non seulement couper sur le plan horizontal, mais aussi dans l’espace entier (3D).
Une autre alternative est la table croisée, permettant de couper trois côtés à un angle en un seul usinage. Une tête de coupe à tubes rotative permet même de chanfreiner tout autour. La tôle peut également être tournée, pour usiner toutes les faces. Même si cette solution spécifique exige une manipulation supplémentaire, qu’il n’y a pas avec un robot.
COMPLEXITE
On le sait entre-temps: le chanfreinage est plus complexe que la découpe en 2D classique. Avant, l’opérateur devait corriger un peu le programme pour aboutir à un résultat parfait. Aujourd’hui, il existe des technologies réduisant le réglage et des logiciels contenant les valeurs de compensation. L’opérateur peut ainsi réaliser un chanfreinage de qualité dès la première coupe. Le piège réside surtout ici dans les coupes ne tombant pas dans les processus standard. Des corrections manuelles s’imposent alors et une bonne connaissance du logiciel n’est pas un luxe superflu pour l’opérateur. C’est pourquoi les fabricants plaident pour une formation en logiciels pour tous les opérateurs.
ANGLE VARIABLE
Tandis que le chanfreinage à angle constant est aujourd’hui très précis, un angle variable constituait encore surtout un défi. Lorsque l’angle n’est pas constant, l’épaisseur du matériau varie aussi, et donc la tension. Travailler avec la tension d’arc n’est, de ce fait, pas fiable. Si des chanfreins spécifiques sont nécessaires, un dispositif de mesure externe, comme une mesure laser, est une solution. L’inconvénient, c’est que l’arc plasma émet énormément de fréquences lumineuses et perturbations différentes. Ces systèmes de mesure externes sont donc perturbés et la mesure continue (et l’ajustement du processus) n’est pas une sinécure. Bien que la situation ait bien évolué sur ce plan ces dernières années, le problème n’est toujours pas complètement résolu. Même si les logiciels actuels ont entre-temps tellement évolué qu’on peut travailler avec. Des exemples d’applications sont des déploiements pour enrouler des tuyaux et la construction de ponts au design architectural créatif.
Hauteur de coupe
La bonne hauteur de coupe est une notion-clé pour la découpe au plasma, et le chanfreinage en particulier. Pour un angle de 45 degrés, il y a aussi en cas d’écart de hauteur de 1 mm un écart de mesure de 1 mm sur la pièce. Pour calculer la hauteur de coupe, la tension d’arc est utilisée pour déterminer la distance entre la torche et le matériau. L’épaisseur de la tôle et la vitesse de coupe ont également une influence.
Et ce sont justement ces deux valeurs qui varient lors du chanfreinage à un angle variable. La tension d’arc n’est plus constante et n’est donc plus utilisable pour calculer la hauteur de coupe. Lors de la découpe de chanfreins variables, il faut dès lors une mesure de hauteur indépendante (comme une mesure laser) pour garder la hauteur de coupe constante et correcte. Nous constatons néanmoins aujourd’hui une augmentation de la découpe à un angle variable. Des logiciels avancés et modernes permettent, en effet, de corriger la plupart de ces problèmes.
Valeurs de compensation d’angle
Outre la hauteur de coupe, l’angle est important aussi pour le chanfreinage. Ici aussi, il faut tenir compte de valeurs de compensation, dépendant de facteurs comme l’épaisseur de coupe et le matériau. L’angle de l’arc électrique plasma n’est, en effet, pas le même que l’angle de la torche. Dans le cas de la plupart des têtes et robots de chanfreinage, un Tool Center Point est déterminé. Il s’agit d’un pivot autour duquel la torche peut tourner. Selon le système et le processus, on peut trouver le point dans l’axe de la torche à environ 10 mm sous la torche. Ce point doit en théorie se trouver sur la surface du matériau. Si ce Tool Center Point ou pivot se trouve ailleurs, un certain écart apparaîtra lors de la rotation et du basculement, comme le montre la figure 1.
CONCLUSION
En résumé, celui envisageant de passer prochainement au chanfreinage a intérêt à tenir compte de quelques aspects importants. Une machine à la pointe de la technologie avec un logiciel correspondant est ainsi cruciale pour la découpe précise (à un angle variable ou non). Ici, le réglage de la hauteur est le plus important.
Certains fabricants de machines ont dans leur gamme des découpeuses au plasma pouvant exécuter quelques mesures pour connaître la position exacte d’une pièce. La bonne hauteur de coupe peut ainsi être calculée. Il ne faut pas oublier non plus l’opérateur. Il doit posséder des connaissances suffisantes et suivre, en cas de besoin, des formations en logiciels spécifiques supplémentaires.
Merci à Plasma Solutions, Haco, Messer Cutting Systems et Hypertherm
