Une description commune du plasma, c'est qu'il est le quatrième état de la matière. Nous pensons normalement des trois états de la matière comme solides, liquides et gaz. Pour la plupart des substances, l'eau communément appelé, ces Etats sont de glace, d'eau et de vapeur. Si vous ajoutez de l'énergie thermique, la glace va changer à partir d'un solide à un liquide, et si plus de chaleur est ajouté, il sera remplacé par un gaz (vapeur). Lorsque la chaleur importante est ajoutée à un gaz, il va changer à partir du gaz de plasma, le quatrième état de la matière. Ionisation Si nous ajoutons plus d'énergie pour l'eau, il se vaporise et se sépare en deux gaz, hydrogène et oxygène, sous forme de vapeur. En ajoutant encore plus d'énergie à un gaz, nous constatons que ses caractéristiques sont modifiées substantiellement en termes de température et les caractéristiques électriques. Ce processus est appelé ionisation, la création d'électrons libres et d'ions parmi les atomes de gaz. En ajoutant encore plus d'énergie à un gaz, nous constatons que ses caractéristiques sont modifiées substantiellement en termes de température et les caractéristiques électriques. Ce processus est appelé ionisation, la création d'électrons libres et d'ions parmi les atomes de gaz. Lorsque cela se produit, le gaz, qui est maintenant devenu un plasma, est électriquement conducteur, car les électrons libres sont disponibles pour transporter le courant. Bon nombre des principes qui s'appliquent à la conduction de courant à travers les métaux s'appliquent aussi aux plasmas. Par exemple, si le courant admissible de section d'un métal est réduit, la résistance augmente. Une tension plus élevée est nécessaire pour forcer la même quantité d'électrons à travers cette section et le métal se réchauffe. Le même est vrai pour un gaz de plasma; plus nous réduisons la section transversale, plus il fait chaud. Dans cette revue historique du processus d'arc à plasma, nous allons suivre le développement d'un plasma d'arc avec un débit de gaz de haute vitesse qui est, essentiellement, le «processus de découpe au plasma." Développement du processus de plasma d'arc En 1941, l'industrie de défense américaine a été la recherche de meilleures façons d'unir métal léger ainsi que pour l'effort de guerre et, plus spécifiquement, pour la production d'avions. Sur cet effort, un nouveau procédé de soudage est né. Un arc électrique a été utilisé pour faire fondre le métal, et une protection de gaz inerte autour de l'arc et le bain de métal en fusion a été utilisé pour déplacer l'air, empêchant le métal en fusion de ramasser l'oxygène de l'air. Ce nouveau procédé "TIG" (Tungsten Inert Gas), semblait être une solution parfaite pour l'exigence très spécifique de haute qualité de soudage. Depuis ce procédé de soudage est devenu un utilisateur important de gaz comme l'argon et l'hélium, de l'industrie qui a eu le plus d'intérêt à cette nouvelle application s'est avéré être les fabricants de gaz industriels. Ces sociétés de gaz industriels et, en particulier, la Division de Union Carbide Linde, est devenu actif et fructueux avec le procédé TIG, aussi connu comme "Argonarc" ou "Heliarc." Aujourd'hui, ce processus est appelé «TIG» (soudage à l'arc électrode de tungstène). En 1950, TIG avait fermement établi comme une nouvelle méthode de soudage de haute qualité des soudures sur matériaux exotiques. Tout en faisant des travaux de développement supplémentaires sur le procédé TIG, les scientifiques du laboratoire de soudage Union Carbide ont découvert que lorsque ils ont réduit l'ouverture de la buse de gaz qui a dirigé le gaz inerte de l'électrode de la torche TIG (cathode) à la pièce (anode), les propriétés de l'ouverture arc TIG pourraient être grandement modifiée. La buse réduit l'ouverture constriction de l'arc électrique et du gaz et a augmenté sa vitesse et sa chaleur résistive. La température de l'arc et la tension a considérablement augmenté, et la dynamique des gaz ionisés et non ionisés enlevé la flaque liquide due à la vitesse supérieure. Au lieu de la soudure, le métal a été coupé par le jet de plasma. Dans la figure 1, les deux arcs sont opérant dans l'argon à 200 ampères. Le jet de plasma n'est que modérément rétréci par le pouce 3 / 16 (4,8 mm) de diamètre de l'orifice de la buse, mais il fonctionne à deux fois la tension et produit un plasma d'arc beaucoup plus chaud que l'arc correspondant TIG. Si le même courant est forcée à travers une buse avec une ouverture encore plus petite, la température et l'élévation de tension. Dans le même temps, plus l'énergie cinétique des gaz sortant de la buse éjecte le métal fondu, créant une coupure. 
| Figure 1. Profils de température pour l'arc et TIG jet de plasma (à droite). |
L'arc de découpe au plasma a été considérablement plus chaude que l'arc TIG montre la figure 2. Ces températures supérieures ont été possible parce que le débit de gaz élevée dans la buse de torche à plasma formé une couche limite relativement froide non ionisé de gaz le long de la paroi de la tuyère, permettant à un plus haut degré de constriction de l'arc. L'épaisseur de cette couche limite pourrait être encore accrue par le gaz tourbillonnant coupe. L'action tourbillonnante forcé le plus lourd, plus frais, non ionisé de gaz de se déplacer radialement vers l'extérieur et forment une couche épaisse de frontière. La plupart des torches de découpe au plasma tourbillonné le gaz de coupe pour atteindre constriction de l'arc au maximum. 
| Figure 2. Soudage à l'arc TIG. |
Modes transférés et non transférés Un jet de plasma peut être utilisé en mode transfert, où le courant électrique circule entre les électrodes de torche à plasma (cathode) et la pièce (anode). Il peut également être utilisé en mode non-transfert quand le courant électrique entre l'électrode et la buse du chalumeau. Les deux modes de fonctionnement sont illustrés dans la Figure 3. 
| Figure 3. Modes transférés et non transférés. |
Même si un flux de plasma chaud sort de la buse dans les deux modes de fonctionnement, le mode de transfert est invariablement utilisé dans de découpe au plasma, car l'apport de chaleur utilisable à la pièce est plus efficace appliquée lorsque l'arc est en contact électrique avec la pièce. Altérer les caractéristiques du jet de plasma Les caractéristiques du jet de plasma peut être modifiée en changeant grandement le type de gaz, débit de gaz, le courant d'arc, la tension d'arc et de taille de la buse. Par exemple, si faibles débits de gaz sont utilisés, le jet de plasma devient une source de chaleur hautement concentré idéal pour le soudage. Inversement, si le débit de gaz est suffisamment augmenté, la vitesse du jet de plasma est si grand qu'il éjecte le métal en fusion créée par l'arc de plasma chaud et coupe à travers la pièce. Conventionnel de coupe Arc Plasma (1957) Le jet de plasma généré par conventionnels "à sec" techniques constriction de l'arc a été introduit en 1957 par la Division Linde Union Carbide. Dans la même année, le Dr Robert Gage a obtenu un brevet, qui pendant 17 ans a donné Union Carbide un quasi-monopole. Cette technique pourrait être utilisée pour couper tous les métaux à des vitesses de coupe relativement élevées. L'épaisseur d'une plaque peut varier de métal en feuille mince pour les plaques aussi épais que dix pouces (250 mm). L'épaisseur de coupe a été finalement dépendante de la capacité de transport de courant de la torche et les propriétés physiques du métal. Une torche mécanisée lourds avec une capacité actuelle de 1000 ampères pourrait réduire à 10 pouces d'épaisseur en acier inoxydable et l'aluminium. Cependant, dans la plupart des applications industrielles, épaisseur de la plaque dépassait rarement deux pouces. Dans cette gamme d'épaisseur, coupe plasma classique étaient généralement en biseau et a eu un bord arrondi supérieur. Coupes biseautées sont le résultat d'un déséquilibre dans l'apport de chaleur dans le visage coupé. Un angle de coupe positif abouti parce que l'énergie thermique au sommet de la coupe dissipée sous forme de l'arc a progressé grâce à la coupe. Ce déséquilibre de la chaleur a été réduite en plaçant le flambeau aussi près que possible de la pièce et l'application du principe constriction de l'arc, comme le montre la figure 1. Constriction de l'arc accrue causée le profil de température de l'arc électrique de devenir étendue et plus uniforme. En conséquence, la coupe est devenu plus carré. Malheureusement, le rétrécissement de la buse classique a été limitée par la tendance de constriction accru de développer deux arcs en série, un arc entre l'électrode et la buse et un second arc entre la buse et la pièce. Ce phénomène était connu comme «arc double" et endommagé la fois l'électrode et la buse. Double arc sévèrement limité la mesure dans laquelle le plasma qualité de coupe pourrait être améliorée. Depuis l'introduction du processus de plasma d'arc dans le milieu des années 50, beaucoup de recherches ont porté sur l'augmentation de constriction de l'arc sans créer un arc double. Coupage plasma telle que pratiquée, puis est maintenant désigné comme «le coupage plasma conventionnels." Il peut être fastidieux à appliquer si l'utilisateur est coupant une grande variété de métaux et de la plaque de différentes épaisseurs. Par exemple, si le procédé plasma conventionnelle est utilisée pour couper l'acier inoxydable, acier doux et l'aluminium, il est nécessaire d'utiliser des gaz différents et des flux de gaz pour une qualité de coupe optimale sur tous les trois métaux. Découpe plasma conventionnel prédominé 1957 à 1970, et a souvent nécessité des mélanges de gaz très onéreux de l'argon et l'hydrogène. Double arc de plasma bas F (1962) La technique de double flux a été développée et brevetée par Thermal Dynamics Corporation et James Browning, président de TDC, en 1963. Il s'agissait d'une légère modification du processus de découpe au plasma conventionnels. Essentiellement, elle a intégré les mêmes caractéristiques que le découpage plasma classique, sauf que d'un bouclier de gaz secondaire a été ajoutée autour de la buse plasma. Habituellement, en fonctionnement à double flux de la coupe, ou du plasma, du gaz était de l'azote et le gaz secondaire blindage a été choisi en fonction du métal à couper. Gaz de protection secondaire généralement utilisés étaient de l'air ou l'oxygène pour l'acier doux, le dioxyde de carbone pour l'acier inoxydable, et un mélange argon / hydrogène de l'aluminium. Les vitesses de coupe étaient encore mieux qu'avec la coupe conventionnelle sur acier doux, cependant, une qualité de coupe était inadéquate pour de nombreuses applications. Les vitesses de coupe et de qualité sur l'acier inoxydable et en aluminium ont été essentiellement les mêmes que pour le procédé conventionnel. Le principal avantage de cette approche est que la buse peut être encastrée dans une tasse ou une tasse à gaz en céramique bouclier comme le montre la figure 4, la prévention de la buse d'un court-circuit avec la pièce, et en réduisant la tendance des arcs doubles. Le gaz de protection également couvert la zone de coupe, l'amélioration de la qualité de coupe et des vitesses ainsi que le refroidissement de la buse et le chapeau bouclier. 
| Figure 4. Double découpe plasma débit. |
Coupage plasma (depuis 1963) Couper l'air a été introduit dans le début des années 1960 pour couper l'acier doux. L'oxygène de l'air fourni l'énergie supplémentaire à partir de la réaction exothermique avec de l'acier en fusion. Cette énergie supplémentaire augmentation des vitesses de coupe d'environ 25% au cours de découpe au plasma à l'azote. Bien que le processus pourrait être utilisé pour couper l'acier inoxydable et l'aluminium, la surface de coupe sur ces matériaux était fortement oxydée et inacceptable pour de nombreuses applications. Le plus gros problème avec la coupe de l'air a toujours été l'érosion rapide de l'électrode de la torche à plasma. Électrodes spéciales, faites de zirconium, le hafnium, ou en alliage d'hafnium, ont été nécessaires, depuis le tungstène érodée en quelques secondes si le gaz de coupe contenait l'oxygène. Même avec ces matériaux spéciaux, vie de l'électrode à l'aide de plasma d'air a été bien inférieure à la vie de l'électrode associée à plasma classique. Bien que la coupe de l'air n'a pas été poursuivie dans les années 1960 aux Etats-Unis et le monde occidental, des progrès réguliers ont été enregistrés dans l'est de l'Europe avec l'introduction du «Brenner Feinstrahl" (torche produisant un arc restreint), développée par Manfred van Ardenne. Cette technologie a été adoptée en Russie et finalement au Japon. Le principal fournisseur est devenu Mansfeld d'Allemagne de l'Est. Plusieurs chantiers navals au Japon ont été les premiers utilisateurs de l'équipement de découpe au plasma d'air. Cependant, la vie de l'électrode a été relativement courte et des études ont révélé que la face de coupe de la pièce avait un pourcentage élevé d'azote en solution qui pourrait provoquer une porosité lorsqu'ils sont ensuite soudés. Bouclier d'eau Plasma Cutting (1965) Bouclier d'eau de découpe au plasma a été similaire à double flux, sauf que l'eau a été remplacé par le gaz bouclier. Couper l'apparence et la vie ont été améliorées buse raison de l'effet de refroidissement fournie par l'eau. Couper équerrage, la vitesse de coupe et de l'accumulation de scories ne sont pas sensiblement améliorées au cours du plasma de coupe à double flux, car l'eau n'a pas fourni de constriction de l'arc supplémentaire. Découpage Injection d'eau (1968) Auparavant, il était indiqué que la clé pour améliorer la qualité de coupe a été l'augmentation constriction de l'arc tout en empêchant un arc double. Dans le plasma d'injection d'eau processus de découpage, de l'eau a été injectée dans radialement l'arc de manière uniforme comme dans la Figure 5. Les arrivées radiale de l'eau à l'arc a fourni un degré plus élevé de constriction de l'arc que pourrait être réalisé par la buse de cuivre seul. Arc températures dans cette région sont estimés à 50 000 ° K démarche soit environ neuf fois la température de surface du soleil et plus de deux fois la température du plasma d'arc classique. Le résultat net a été amélioré équerrage coupé, l'augmentation des vitesses de coupe et l'élimination des scories lors de la découpe d'acier doux. Radial constriction de l'arc d'injection d'eau a été développé et breveté en 1968 par Richard W. Jr canapé, président de Hypertherm, Inc 
| Figure 5. Découpe au plasma d'injection d'eau. |
Une autre approche adoptée pour resserrer l'arc avec de l'eau était de développer un vortex tourbillonnant de l'eau autour de l'arc. Avec cette technique, la constriction de l'arc était dépendant de la vitesse de turbulence nécessaire pour produire un vortex d'eau stable. La force centrifuge créée par la vitesse de turbulence élevée avaient tendance à aplatir le film annulaire de l'eau contre l'arc et, par conséquent, atteint moins d'un effet de constriction qu'avec l'injection d'eau radiale. Contrairement au procédé classique décrit précédemment, la qualité de coupe optimale avec injection d'eau du plasma a été obtenue sur tous les métaux avec un seul gaz: l'azote. Cette exigence gaz unique a rendu le processus plus économique et plus facile à utiliser. Physiquement, l'azote a été idéale en raison de sa capacité supérieure de transfert de chaleur de l'arc à la pièce. L'énergie thermique absorbée par l'azote quand il a été dissocié abandonné quand il recombinées à la pièce. Malgré les températures extrêmement élevées à l'endroit où l'eau empiété l'arc, moins de 10% de l'eau a été vaporisée. L'eau restante est sorti de la buse sous la forme d'un spray conique, qui refroidi la surface supérieure de la pièce. Ce refroidissement supplémentaire empêché la formation d'oxydes sur la surface de coupe et efficacement refroidi la buse sur le point de charge thermique maximale. La raison de constriction de l'arc à la zone d'injection d'eau a été la formation d'une couche limite d'isolation de la vapeur entre le jet de plasma et de l'eau injectée. (Cette couche limite de vapeur, le "Linden gel couche", c'est le même principe qui permet à une goutte d'eau à danser autour d'une plaque de métal chaud plutôt qu'immédiatement vaporisation.) Buse de vie a considérablement augmenté avec la technique d'injection d'eau parce que la couche limite de vapeur isolée de la buse de la chaleur intense de l'arc, et l'eau refroidie et protégé de la buse au point de constriction de l'arc et à la chaleur maximale à l'arc au maximum. La protection offerte par la couche limite vapeur d'eau a également permis une innovation de conception unique: toute la partie inférieure de la buse peut être en céramique. Par conséquent, un arc double, une cause majeure de la destruction buse, a été pratiquement éliminée. Une caractéristique importante des bords de coupe, c'est que le côté droit de l'entaille était carré et le côté gauche de l'entaille était légèrement biseautés. Cela n'a pas été causée par l'injection d'eau, mais plutôt qu'elle résulte d'un tourbillon dans le sens du gaz de plasma. Ce tourbillon causé plus d'énergie à l'arc doit être dépensé sur le côté droit de la saignée. Cette coupe même asymétrie existait en utilisant les traditionnels «à sec» de coupe lorsque le gaz de coupe a été tourbillonné. Cela signifiait que la direction du déplacement nécessaire pour être correctement sélectionnés pour produire une coupe carrée sur le bon côté de la pièce. Dans le cas de la coupe d'un anneau avec des côtés parallèles, le rayon extérieur seraient coupés dans le sens horaire, ce qui donne une coupe carrée sur le côté droit. De même, la coupe à l'intérieur est fait dans le sens antihoraire pour maintenir un bord carré à l'intérieur de l'anneau. Un anneau de tourbillon antihoraire peuvent être fournis qui renverse le tourbillon flux de gaz et, par conséquent, aussi le bon côté de la coupe sur le côté gauche. Ce serait utilisée que si un système à deux chalumeau dû couper les pièces image miroir simultanément. Silencieux d'eau et eau de table (1972) Puisque le processus de plasma d'arc a été une source de chaleur hautement concentré de 50.000 K, il ya eu quelques effets secondaires négatifs avec lequel composer: • Au plus courant d'arc, découpe plasma généré un niveau de bruit intense bien plus que normalement autorisés dans les zones de travail, nécessitant une protection auditive. • De gaz de fumée et potentiellement toxiques développé à la zone de travail, nécessitant une bonne ventilation. • Le rayonnement ultraviolet, ce qui pourrait potentiellement conduire à des brûlures cutanées et oculaires, des vêtements de protection nécessaires et de lunettes noires. Ces effets secondaires a ouvert le processus de plasma d'arc à la critique sur le plan environnemental. Quelque chose devait être trouvée pour faire face à ces problèmes. En 1972, Hypertherm introduit et breveté le silencieux d'eau et les systèmes d'eau de contrôle de la pollution Table, qui contrôlait les effets potentiellement dangereux de coupage plasma. Silencieux eau Le système de silencieux d'eau créé un bouclier à haut débit de l'eau autour de la torche qui a produit les avantages suivants lorsqu'ils sont utilisés avec une nappe phréatique: • Le niveau de bruit élevé de l'arc de plasma a été fortement réduite par l'effet amortissant du rideau d'eau. • Fumée et les gaz toxiques ont été confinés à la zone du rideau d'eau, qui a agi comme un épurateur d'eau, enlever les particules de fumée dans l'eau. • Reflets d'arc a été réduit à un niveau qui était moins dangereux pour les yeux. • Avec le colorant approprié dans l'eau, le rayonnement ultraviolet a été diminuée. Tableau d'eau Le réservoir d'eau de la nappe phréatique située sous la pièce encapsulée le bruit à haute intensité de s'échapper par le bas de la coupe et les particules de fumée a également absorbé. Découpe sous-marine (1977) D'autres tentatives en Europe pour diminuer le niveau de bruit de l'arc au plasma et à éliminer la fumée de développement autant que possible a conduit à la coupe sous l'eau. Cette méthode pour le plasma de haute puissance de coupe avec la coupe au-dessus des courants 100 ampères est devenu si populaire que, aujourd'hui, de nombreux systèmes de haute puissance de découpe au plasma coupé sous l'eau. Pour le coupage plasma sous l'eau, la pièce est immergée d'environ 2 à 3 pouces sous l'eau et la torche à plasma coupé tout immergé dans l'eau. Le niveau de fumée et le bruit ainsi que les reflets d'arc sont considérablement réduits. Un effet négatif de cette méthode de coupe, c'est que la pièce ne peut être observée pendant la coupe et la vitesse de coupe est réduite de 10-20%. En outre, l'opérateur ne peut plus déterminer à partir des sons à l'arc si le processus de coupe se déroule correctement et si les consommables sont la production d'un coupé de bonne qualité. Enfin, lors de la découpe dans l'eau, un peu d'eau entourant la zone de coupe est dissociée en oxygène et hydrogène et l'oxygène libéré a tendance à se combiner avec le métal en fusion de la coupe (en particulier des métaux légers en aluminium et autres) pour former de l'oxyde métallique, qui laisse le gaz hydrogène libre dans l'eau. Lorsque cet hydrogène s'accumule dans une poche sous la pièce, il crée de petites explosions lorsque relancé avec le jet de plasma. Par conséquent, l'eau doit être constamment agité tout en réduisant ces métaux. Silencieux sous-marine Basé sur la popularité de la coupe sous l'eau, en 1986 Hypertherm conçu et breveté un silencieux d'eau sous-marine qui a injecté de l'air autour de la torche, en établissant une bulle d'air dans lequel la coupe pouvait se poursuivre. Cela est devenu l'air injecté sous procédé de coupe qui est le plus souvent utilisé avec l'oxygène de coupe allant jusqu'à 260 ampères. L'utilisation de ce processus de qualité de coupe accrue et produit normale des vitesses de coupe élevé atteint par l'eau en ligne et «en l'air" des techniques de découpe au plasma. Basse-Amp Coupage plasma (1980) En 1980, coupage plasma fabricants d'équipement dans l'hémisphère occidental introduit un appareil utilisant l'air comme gaz plasma, en particulier pour les systèmes plasma basse ampli. Au début de 1983, Thermal Dynamics a lancé le PAK3 et SAF a introduit le ZIP-CUT. Les deux unités ont été un immense succès, l'un aux Etats-Unis et l'autre en Europe. Cela a ouvert une nouvelle ère pour le coupage plasma qui a augmenté la taille du marché mondial environ 50 fois dans les années 1980 et a créé de nombreux nouveaux constructeurs. Coupage plasma a finalement été acceptée comme la nouvelle méthode de découpage des métaux et considéré comme un outil précieux dans tous les segments de l'industrie métallurgique moderne. Avec la nouvelle orientation donnée à l'arc de découpe au plasma de l'industrie grâce à une concurrence accrue, de nombreuses améliorations ont été introduites, qui a rendu le processus facile à utiliser. Le processus a été beaucoup plus fiable et moins de compétences requises pour fonctionner. Designs d'alimentation en utilisant l'état solide primaire et secondaire convertisseur de caractéristiques technologiques à l'arc amélioré et réduit la taille et le poids des systèmes. Hypertherm fait des contributions d'autres avec des brevets tels que le retour de bâton (ou démarrer de contact) qui a éliminé la torche à arc à haute fréquence de départ, et la buse à injection d'air bouclier qui protégeait les parties frontale lors de perçage métal. Découpe plasma d'oxygène (1983) Puisque la méthode traditionnelle de coupe en acier a été le processus oxycoupage, il était logique que les ingénieurs qui a développé le coupage plasma essayé dès le début à utiliser l'oxygène comme gaz plasma. Cependant, les températures très élevées à l'extrémité de l'électrode et la présence d'oxygène pur causé tous les matériaux d'électrode connus pour se détériorent rapidement, donc soit pas de coupures pourraient être faites ou que des coupes de très courte durée Cet oxygène rendus et de l'air inacceptable que le plasma gaz. Oxycoupage a donc été abandonnée dans les premières années du développement de la technologie plasma de coupe. En début de 1970, il a été constaté que le hafnium et de zirconium dans un formulaire disponible industriellement n'a résister à la détérioration rapide de ce qui s'est produit avec le coupage plasma d'oxygène. Air et oxygène comme gaz plasma est redevenu d'un intérêt extrême. Hypertherm ont pris ce défi et a commencé des efforts de R & D pour de bon. En 1983, l'entreprise a réussi avec un design amélioré la torche qui a rendu possible d'utiliser l'oxygène comme gaz plasma. Un brevet pour injection d'eau oxycoupage plasma d'arc a été accordée et de découpe au plasma d'oxygène est le dernier développement dans la technologie plasma. Plasma d'oxygène de coupe offerte une large gamme de conditions sans scories vitesse de coupe, l'augmentation de la vitesse de coupe allant jusqu'à 30%, tout en fonctionnant à bas niveaux actuels, et produit des bords lisses, carré, et plus doux. Le bord de coupe résultant a été plus facile à fabriquer par pliage ou soudure. Tous les aciers, y compris à haute résistance, des aciers faiblement alliés, sont désormais coupés de scories libre avec ce nouveau processus. La partie critique a continué à être la vie des électrodes, qui, même en utilisant le hafnium, sont restés limités. Cependant, la qualité de la coupe de l'acier coupé avec de l'oxygène était superbe, et la plupart des utilisateurs finaux trouvé le compromis de vitesse beaucoup plus élevée et une qualité de coupe face à l'électrode de vie plus courte pour être acceptable. Coûteux après la coupe opérations d'enlèvement de scories souvent associée à la coupe d'azote ont été pratiquement éliminés par plasma d'oxygène. Découpe plasma d'oxygène par injection (1985) Découpe au plasma d'oxygène par injection contourné le problème en utilisant vie de l'électrode azote comme gaz plasma et l'injection d'oxygène en aval à la sortie de la buse comme indiqué dans la figure 6. 
| Figure 6. Découpe au plasma d'oxygène par injection. |
Ce processus a été utilisé exclusivement sur l'acier doux et légèrement augmenté les vitesses de coupe. Cependant, les inconvénients majeurs sont le manque d'équerrage couper, excessive retrait entaille, la vie buse courte, et la polyvalence limitée (acier doux). Bien que ce processus est encore utilisé à certains endroits, l'augmentation limitée de la performance qui lui sont associés ne justifie pas la dépense supplémentaire de cette conception du flambeau plutôt compliquée et délicate. Profonde découpe plasma eau Dans les années 1990, l'industrie de l'énergie atomique a été confronté à deux défis majeurs: 1. Comment prolonger la durée de vie des centrales nucléaires existantes 2. Comment démonter non opérationnels plantes Alors que l'industrie de l'énergie travaille dur pour développer des procédures pour la réparation des composants dans la piscine du réacteur, les commissions atomique de plusieurs pays cherchent des méthodes pour couper les réacteurs dépensés et d'autres composants en petits morceaux pour l'élimination. Depuis les composants du réacteur et auxiliaires doivent être conservés dans une flaque d'eau, toutes les réparations et le démontage doivent aussi qu'il a fait sous l'eau. Comme une partie importante des composants sont fabriqués en acier inoxydable, de découpe au plasma est une méthode souhaitée. Surmonter les problèmes de découpage sous-marin a été un défi pour les fabricants d'équipement de plasma avec la plupart refusant de s'impliquer dans le processus. Hypertherm a travaillé avec plusieurs entrepreneurs dans le secteur de l'énergie nucléaire pour développer des équipements de découpe au plasma pour la découpe sous l'eau. En 1990 Hypertherm PAC500 1000 ampères système plasma a été utilisée avec succès pour couper 4 1 / 2 "(114 mm) inox boucliers de chaleur en acier de moins de 15 pieds (4,56 m) d'eau à l'usine de Connecticut Yankee énergie nucléaire. Également en 1990, le Max100 et MAX200 ont été utilisées à plusieurs endroits sous-marins à une profondeur de 25 pieds (7,62 m). Des plans sont faits pour réduire à moins de 100 pieds (30,48 m) pour les applications offshore. Haute densité de découpe plasma (1990) La découpe au laser est devenu un concurrent important dans l'industrie à couper le métal à cause de sa capacité à produire des coupes de haute qualité avec une grande précision. Pour prendre une place dans la précision à couper le métal du marché, les fabricants d'équipement de plasma ont augmenté leurs efforts de conception pour améliorer encore la qualité de la coupe de leurs équipements. Dans le début des années 1990, nous avons vu la première installation de plasma à haute qualité de 40 à 90 ampères, ce qui produit une coupe carrée et réduit la largeur entaille avec une vitesse de coupe accrue. Certaines unités sont venus de constructeurs japonais. Hypertherm a introduit sa technologie HyDefinition de concurrencer dans ce marché. Les attentes sont qu'une réduction de plasma sera bientôt de la même qualité comme découpées au laser. Comme l'équipement de plasma est beaucoup plus faible dans le coût en capital d'une unité laser, nous pensons que ce type de découpe au plasma va devenir un concurrent important dans le marché actuel de découpe laser. Laser durable des consommables (1990) Comme l'air et de découpe au plasma d'oxygène sont devenus plus populaires, l'enjeu majeur est devenu le cycle de vie court de leurs pièces consommables. Les principaux fabricants de systèmes de découpe au plasma travaillent sur cette question. Il est prévu dans un avenir proche que la durée de vie de l'air / oxygène électrodes seront élargies de manière substantielle, la réduction du coût de la découpe au plasma, et ce qui rend ce processus beaucoup plus largement utilisé pour le coupage des aciers. Hypertherm a introduit sa technologie LongLife sur plusieurs modèles qui offrent beaucoup augmenté vie des pièces. Conclusion De cet examen, il est clair que le procédé plasma a fait des progrès étonnants dans les trente-cinq dernières années, particulièrement dans les cinq dernières années. Aujourd'hui, trois tendances prononcées peuvent être détectés: 1. Le marché de la lumière à la main les unités de coupe avec les niveaux actuels ci-dessous 200 Ampères va continuer à se développer. Ce marché en pleine expansion va attirer plus de concurrents qui fabriquent des produits améliorés et d'élargir le marché à faible ampère plasma d'air. 2. Le marché des machines de découpe et de robots continuera à rechercher de haute qualité, de la tolérance à proximité de coupe à partir de systèmes de découpe au plasma. Plasma d'oxygène prix attractif et plus simple et plus léger à faible ampère unités rivaliser avec découpe au laser de l'équipement. Hypertherm, avec son leadership technique, continuera à jouer un rôle dominant dans ce segment de marché. 3. Recherche et développement sur les consommables et chalumeaux va se poursuivre, en constante extension de la durée de vie des consommables et l'amélioration de la qualité de coupe. Comme découpe plasma se rapproche de son stade de maturité, l'industrie est mis au défi de fournir des torches plus précis et consommables, et les sources de puissance de la technologie de pointe. En général, il est prévu que le marché de la découpe plasma va continuer sur une tendance de croissance pour l'avenir prévisible. |