Travail des métaux

Extrait de "Coupage et procédés oxygaz" aux éditions Reynald Goulet
Équipements et accessoires pour l'oxycoupage
(suite et fin)

Guides mécaniques

Des guides mécaniques sont utilisés afin de faciliter la maîtrise de la position du chalumeau. Ces guides ne permettent pas de contrôler la vitesse de l'opération de coupage. Pour cette raison, l'opérateur doit être très habile; sinon, des coupes grossières et irrégulières peuvent en résulter. Pour réaliser des coupes droites, un dispositif de guidage simple du chalumeau peut être mis en place. Un collier en fer plat peut être placé sur le chalumeau et un morceau de cornière fixé sur la pièce à couper afin de réaliser une coupe droite, comme illustré à la figure 3-16.

Un autre système de guidage très répandu utilise une ou deux roulettes en acier montées sur la buse afin de réduire le frottement. Cet accessoire permet au soudeur de suivre une trajectoire tout en maintenant une longueur de flamme constante (distance de la buse à la pièce) tout au long de la ligne de coupe.

Un gabarit métallique peut être utilisé pour le découpage de plusieurs pièces de forme irrégulière. Ces gabarits, qui peuvent être magnétiques, sont fixés sur la tôle à découper. La buse est maintenue en contact avec le gabarit et déplacée sur son pourtour extérieur afin d'obtenir la coupe adéquate.

Pour découper des arcs de cercle ou des cercles complets, on peut utiliser un guide circulaire. Ce dispositif est constitué d'une tige de longueur réglable avec une pointe de centre pivotante et un accessoire de fixation de la buse. La figure 3-17 illustre un guide pour coupe circulaire.

Chariots motorisés

Un chariot avec moteur électrique et des rails de guidage peuvent être utilisés pour les coupes droites de grande longueur. Le chariot se déplace le long de sa trajectoire à la vitesse souhaitée grâce à son moteur d'entraînement à vitesse variable. Les rails peuvent être rigides ou flexibles, ce qui permet de suivre une courbe. Habituellement, le chariot est muni de quatre roues, l'une d'entre elles est entraînée par le moteur à vitesse variable, deux autres sont pivotantes pour suivre les rails, la quatrième étant libre. Les rails peuvent être fixés sur la pièce au moyen d'aimants de forte puissance (figure 3-18). Certains chariots sont conçus de telle sorte qu'ils restent sur les rails en toutes positions. Dans le cas où un chalumeau ou une torche de soudage sont montés sur le chariot, celui-ci peut alors suivre horizontalement de grands joints soudés pour réaliser soit des coupes, soit des soudures. Les rails peuvent également être montés de telle manière que le chariot et le chalumeau se déplacent verticalement.

Le chalumeau à flamme oxygaz ou la torche à arc électrique sont disposés en porte-à-faux par rapport au chariot. Le montage permet d’en régler latéralement la position. Ce réglage peut être obtenu à l'aide d'un coulisseau ou d'un système pignon-crémaillère. La torche ou le chalumeau sont fixés à l'extrémité de la partie mobile (figure 3-19).

La position de la buse est également réglable au moyen d'un système pignon-crémaillère afin de la rapprocher ou de l'éloigner de la pièce. Le chariot motorisé dispose d'un interrupteur marche/arrêt, d'un système de réglage de la vitesse, d'un inverseur avant/arrière et d'un bouton ou d'un embrayage de mise en route. La figure 3-20 montre un chariot à entraînement électrique utilisé sur rails droits. Les rails employés avec ce chariot sont fixés sur la pièce à l'aide de puissants aimants. Les rails sont utilisables pour le coupage ou le soudage en toutes positions, suivant un tracé rectiligne. Le dispositif peut produire des soudures continues ou discontinues. Avant d'utiliser un chariot motorisé, l'opérateur doit débrayer le chariot et le déplacer à la main sur toute la longueur de la coupe. Cette action doit être effectuée afin de s'assurer que les tuyaux ou les fils électriques reliés au chariot ne s'accrocheront nulle part au cours de l'opération de coupage.

Un chalumeau de coupage original est illustré à la figure 3-21. Ce chalumeau dispose d'un moteur à vitesse variable intégré dans le corps du chalumeau. Les robinets d'oxygène, de gaz combustible et d'oxygène de coupe sont disposés suivant des positions classiques. Un volant, actionné par le moteur situé dans le corps du chalumeau, est monté sur la tête du chalumeau. Cette dernière peut être orientée au moyen d'une molette placée à sa partie supérieure. Ce chalumeau peut être réglé afin de se déplacer à la vitesse souhaitée et orienté manuellement le long d'une trajectoire rectiligne ou courbe, en fonction des exigences.

Dispositifs de suivi de trajectoire

Dans le cas des dispositifs de suivi de trajectoire, on utilise une source lumineuse pour suivre une trajectoire tracée sur un modèle. Le tracé peut mesurer aussi peu que 1,0 mm (0,040 po) d’épaisseur.

Un spot lumineux est dirigé sur le tracé du modèle. Une partie de la lumière est renvoyée vers une cellule photoélectrique, qui produit un courant de faible intensité. Ce courant s’amplifie et actionne deux servomoteurs placés dans le dispositif de suivi. Les mouvements du dispositif de suivi en X (longitudinal) et Y (transversal) sont commandés par ces deux servomoteurs et permettent au dispositif de suivre en permanence le tracé du modèle (figure 3-22). Le dispositif de suivi électronique est habituellement utilisé avec un ou plusieurs chalumeaux coupeurs montés sur une poutre en porte-à-faux disposée au-dessus de la table de coupage. La poutre supportant le ou les chalumeaux dispose également de deux servo­moteurs pour commander le mouvement de la poutre et des chalumeaux suivant les axes X et Y. Lorsque le dispositif électronique de suivi se déplace, il envoie des signaux aux servomoteurs de la poutre. Ces servomoteurs agissent ensuite pour déplacer la poutre et les chalumeaux afin que la découpe de la pièce soit identique au modèle par le dispositif de suivi (figure 3-23). Le modèle peut être un tracé ou il peut être découpé dans un matériau foncé et disposé sur un fond blanc.

Le circuit électronique est conçu de telle manière que la direction dans laquelle le servomoteur de direction (moteur rotatif) tourne est déterminée par la lumière renvoyée depuis la surface du gabarit, comme illustré à la figure 3-24. Lorsque la source lumineuse est réfléchie vers la cellule photoélectrique à partir de la surface noire, le servomoteur tourne dans une direction. Lorsque la lumière est réfléchie à partir de la surface blanche, le servomoteur tourne dans la direction opposée. Le servomoteur ne provoque pas de changement de direction lorsque la source lumineuse est renvoyée à parts égales depuis la surface noire et la surface blanche (comme lorsque la source lumineuse se situe juste sur la bordure ou sur le tracé du gabarit).

Le point lumineux qui suit le gabarit est dirigé légèrement en avant de la position du chariot. Ceci donne le temps au servomoteur de modifier la position de la roulette de direction lors des changements de forme.

Si le point lumineux suit une ligne droite sur le gabarit, la lumière renvoyée se partage de manière égale entre la partie noire du gabarit et l'arrière-plan de couleur blanche. Le servomoteur n'est pas activé pour modifier la direction : il reste à l'état neutre. Lorsque le point lumineux arrive sur une courbe du gabarit, il quitte la partie noire. La cellule photoélectrique reçoit alors davantage de lumière de l'arrière-plan blanc. Le servomoteur est alors activé et il modifie la direction de la roulette d'orientation afin de ramener le point lumineux sur le pourtour du gabarit. Si la trajectoire continue de se modifier, la roulette d'orientation ramène en permanence le chariot et le point lumineux vers la position neutre, en bordure du gabarit. Ce type de chariot électronique permet de suivre un gabarit de forme complexe ou irrégulier avec une grande précision.

Une autre méthode pour commander de manière automatisée un ou plusieurs chalumeaux coupeurs de façon simultanée consiste à utiliser un traceur magnétique. Ce dispositif utilise un gabarit en acier et un dispositif de suivi magnétique (galet suiveur). Le suiveur est généralement une roulette cylindrique moletée en acier, entraînée par un petit moteur. Le mécanisme de suivi et le ou les chalumeaux sont reliés mécaniquement. En tournant, entraîné par son mécanisme, le dispositif de suivi se déplace le long du gabarit en restant à son contact. Quand le dispositif de suivi se déplace, il suit le gabarit et le ou les chalumeaux se déplacent également en coupant le métal à la même forme que celle du gabarit (figure 3-25).

Une unité de commande est utilisée pour régler la vitesse de rotation du galet suiveur. Lorsque la vitesse de rotation augmente, la vitesse d'avance du galet suiveur par rapport au gabarit augmente également. La vitesse d'avance du chalumeau coupeur augmente aussi, dans la mesure où il se déplace à la même vitesse que le galet suiveur.

Chalumeaux multiples

Il existe de nombreux cas dans lesquels il est nécessaire de réaliser plus d’une pièce métallique de forme très particulière. Dans ces cas, deux ou plus de deux chalumeaux peuvent être montés sur une machine de découpage, comme illustré aux figures 3-23 et 3-26. Les chalumeaux doivent être montées avec soin afin d’assurer une bonne précision des coupes. La figure 3-27 illustre un dispositif qui permet d’effectuer deux coupes en même temps à l’aide d’un chalumeau déplacé manuellement ou mécaniquement. Dans le contexte industriel actuel, les chalumeaux montés sur des machines automatiques représentent un élément primordial pour la fabrication en série de composants (figure 3-28).