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Principe de l'oxycoupage

1910
Technicien utilisant un chalumeau oxycoupant dans un atelier de fabrication métallique.

L'oxycoupage, ou découpage à la flamme, découpe les métaux ferreux par un processus d'oxydation rapide et exothermique. Tout d'abord, une flamme de préchauffage porte la surface de l'acier à sa température d'allumage (environ 870 °C ou 1600 °F). Un jet à haute pression d'oxygène pur est ensuite dirigé sur le point, déclenchant une réaction chimique, [latex]3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4[/latex], qui forme de l'oxyde de fer fondu (laitier) et libère de la chaleur.

L'efficacité de l'oxycoupage dépend d'un ensemble spécifique de propriétés des matériaux. La température d'inflammation du métal doit être inférieure à son point de fusion. Si le métal fond avant de s'oxyder, le jet d'oxygène se contentera de souffler le métal fondu au lieu d'entretenir la réaction de coupe. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles ce procédé est très efficace pour les aciers ordinaires au carbone, mais pas pour la fonte (à forte teneur en carbone) ou l'aluminium. Deuxièmement, l'oxyde (laitier) formé doit avoir un point de fusion inférieur à celui du métal de base. Cela permet au flux d'oxygène à haute pression de souffler efficacement le laitier fondu hors de la coupe, connue sous le nom de "kerf", exposant ainsi le métal frais pour poursuivre la réaction. Le processus s'auto-entretient car l'oxydation exothermique du fer génère une chaleur importante qui permet de maintenir la température d'allumage tout au long de la coupe.

Ce site méthode ne convient pas aux métaux non ferreux comme l'aluminium et le cuivre, ni aux aciers inoxydables. Ces matériaux forment des oxydes très réfractaires et tenaces (par exemple, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de chrome) avec des points de fusion beaucoup plus élevés que le métal de base. Ces oxydes forment une couche protectrice qui empêche le jet d'oxygène d'atteindre le métal sous-jacent, inhibant ainsi le processus de coupe.

UNESCO Nomenclature: 3313
- Ingénierie mécanique et machines

Type

Processus chimique

Perturbation

Important

Utilisation

Une utilisation répandue

Précurseurs

  • Invention du chalumeau de soudage oxyacétylénique
  • Compréhension des réactions d'oxydation exothermique du fer
  • Disponibilité d'oxygène comprimé de haute pureté
  • Mise au point de buses capables de délivrer un jet d'air cohérent, grande vitesse jet de gaz

Applications

  • découpe de tôles d'acier épaisses dans la construction navale
  • démolition de grandes structures en acier comme des ponts et des bâtiments
  • traitement et recyclage de la ferraille
  • fabrication de composants en acier de construction
  • découpe et chanfreinage de tubes pour la construction de pipelines
  • découpe automatisée de profils à l'aide de machines à commande numérique par ordinateur

Brevets :

NA

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En rapport avec : oxycoupage, oxydation, acier, température d'allumage, scories, découpage thermique, préchauffage, jet d'oxygène, métaux ferreux.

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