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Principe de l'oxycoupage

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

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

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.

Cette 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 et l'oxyde de chrome) dont le point de fusion est bien supérieur à celui du 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

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Invention of the oxy-acetylene welding torch
  • 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, haute 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

Idées d'innovations potentielles

  • systèmes d'injection de poudre pour permettre la découpe de l'acier inoxydable et des métaux non ferreux
  • bras de coupe robotisés pour environnements dangereux comme le démantèlement nucléaire
  • découpe oxycoupage assistée par laser pour un préchauffage plus rapide et des coupes plus nettes
  • torches de découpe multi-têtes pour coupes parallèles simultanées sur de grandes plaques
  • systèmes visuels alimentés par l'IA pour surveiller et contrôler la qualité de coupe en temps réel
  • coupeurs oxycoupeurs portables alimentés par batterie utilisant des concentrateurs d'oxygène électrochimiques
  • systèmes d'oxycoupage sous-marin avec écrans à bulles spécialisés
  • intégration de têtes d'oxycoupage dans des machines CNC 5 axes pour des formes 3D complexes
  • développement d'agents modificateurs de scories respectueux de l'environnement pour réduire les fumées dangereuses
  • acoustique emission sensors to detect and prevent burn-through or loss of cut
En rapport avec : oxycoupage, oxydation, acier, température d'allumage, scories, découpage thermique, préchauffage, jet d'oxygène, métaux ferreux.

Contexte historique

Principe de l'oxycoupage

1900
1900
1903-05-10
1910
1910
1910
1910
1899-01-01
1900
1903
1906
1910
1910
1910
1920

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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