L’oxycoupage : principes, techniques et méthodes
L’oxycoupage est un procédé de découpage thermique de métaux par oxydation. Cette méthode inventée à la fin du XVIIIe siècle agit par combustion localisée du métal à l’aide d’un jet d’oxygène. C’est l’action conjointe de la chaleur et de ce dernier qui permet de couper l’acier.
Cette technique efficace et peu couteuse s’applique à plusieurs épaisseurs de métaux et convient à de nombreux secteurs artisanaux et industriels.
Qu'est-ce que l’oxycoupage ?
L’oxycoupage est un procédé de découpage métal peu couteux. Il agit par oxydation localisée et continue avec un jet d’oxygène pur porté à une température de fusion d’environ 1 300°C, dite d’amorçage ou d’ignition. Cette technique se destine aux aciers doux ou faiblement alliés supportant la combustion (aciers inoxydables, titane, tôlerie fine, cuivre, acier carbone, alliage d’aluminium etc.), sur des épaisseurs variant de quelques millimètres à environ un mètre.
D’autres techniques sont privilégiées pour des métaux différents (oxycoupage à la poudre de fer, au jet de sable, à baguette d’acier, à lance thermique, à électrode carbone ou jet d’air, cisaillage, machine découpe, découpe plasma, découpage laser).
Le procédé d’oxycoupage requiert :
- Une flamme de chauffe pour amorcer et entretenir la coupe.
- Un jet de coupe d’oxygène pur généralement central pour la combustion sur toute l’épaisseur à couper.
Le combustible est choisi selon l’épaisseur de la pièce à découper, la vitesse et la qualité de coupe ou le temps de préchauffage. En outre, plus l’oxygène est pur, meilleure est la coupe ; cette dernière peut être manuelle, mécanique ou automatisée, selon la machine et les besoins de l’entreprise.
L’oxycoupage est un procédé de découpe métal très utilisé dans le cadre de la maintenance industrielle et l’industrie de l’acier, malgré l’arrivée de techniques telles que la découpe laser ou la découpe plasma, notamment grâce à son efficacité, son faible coût et à sa facilité d’utilisation. Son principe a été inventé en 1776 par le français Antoine Lavoisier, père de la chimie moderne.
Les principes de l’oxycoupage
L’oxycoupage est un procédé de découpe acier à l’aide d’un jet d’oxygène pur dirigé vers une zone de métal amené à son point de fusion. La matière est coupée par l’oxydation rapide sous le jet d’oxygène et non par la puissance du jet. La température de fusion est atteinte grâce à un poste à souder adapté.
Pour que l’oxycoupage soit possible, certaines conditions sont nécessaires sur les machines outils :
- Une température de réaction inférieure à la température de fusion du métal pour produire une oxydation ;
- Les oxydes formés ne doivent pas être solides mais au contraire très fluides pour être rapidement évacués ;
- La pureté de l’oxygène ne doit pas être altérée au contact la matière ;
- La matière doit être facilement oxydable ;
- La réaction d’oxydation doit être exothermique pour maintenir le métal à une température d’amorçage ;
- Le fer et l’acier remplissent en principe ces conditions et peuvent ainsi être découpés par oxycoupage classique.
L’opération d’oxycoupage se réalise en deux étapes :
- Le métal est chauffé à environ 1 300°C grâce à un mélange d’oxygène et de comburant généralement.
- Un jet d’oxygène de faible diamètre est projeté sur le métal, qu’il brûle. L’oxydation crée une saignée et la pression de l’oxygène facilite l’expulsion de l’oxyde.
Comment se réalise l’oxycoupage ?
Pour pratiquer l’oxycoupage avec haute précision, il est nécessaire de posséder un matériel spécifique et de réaliser le service, les gestes et réglages adaptés.
Le matériel
Pour pratiquer l’oxycoupage, il est nécessaire de posséder des machines et un outillage professionnel précis.
- Le poste d’oxycoupage : il s’agit en général d’un poste à souder à gaz équipé d’oxygène ou d’un chalumeau.
- La torche d’oxycoupage : il s’agit d’une source supplémentaire de chaleur qui conditionne le temps d’amorçage de la réaction d’oxydation et influe sur la qualité de la saignée.
- Les guides à roulettes ou les guides-compas : ils sont utiles lorsque les découpages sont réalisés à la main, afin de gagner en régularité et en précision. Les guides à roulettes servent aux coupes droites, les guides-compas servent aux coupes circulaires.
Les chalumeaux de découpage comportent un dispositif pour la flamme de chauffe et un dispositif pour l’oxygène nécessaire à la coupe. Ces dispositifs peuvent être séparés – dans ce cas le découpage s’exécute dans un seul sens – ou réunis en une tête de coupe – dans ce cas le découpage s’effectue en tous sens. La flamme de chauffe permet de porter le métal à sa température d’amorçage et de maintenir cette température pendant toute la durée de l’opération.
Elle est obtenue par la combustion d’un gaz combustible (acétylène, hydrogène, propane, gaz de houille, etc). En outre, pour sa sécurité, le chaudronnier se doit de porter un masque de soudure, ou des lunettes de protection, des vêtements de travail et des chaussures de sécurité en plus d’un outillage professionnel dans le cadre de l’utilisation de cette machine de découpe. Le mode opératoire est précis et doit être respecté, tout comme le port d’un équipement de protection individuelle adéquat.
Les réglages
Il est nécessaire d’ajuster la distance entre la buse et la pièce à découper, d’adapter la vitesse ainsi que de régler les paramètres de débit de gaz de chauffe et de découpe, selon l’épaisseur de l’acier et du calibre de la tête de coupe. Le réglage de la flamme est important pour obtenir des coupes nettes. L’oxycoupage ne nécessite aucune préparation spécifique, hormis le décapage des tôles peintes ou galvanisées, ou encore le grenaillage des tôles calaminées afin d’améliorer la vitesse et la qualité de la découpe.
Le départ de la coupe, ou amorçage, s’effectue en partant du bord de la tôle (s’il s’agit de découpages extérieurs) ou en partant d’un trou préalablement réalisé (s’il s’agit de découpages intérieurs). Un amorçage en milieu de tôle est déconseillé pour ne pas encrasser le chalumeau.
Les avantages et les inconvénients de l’oxycoupage
L’oxycoupage a pour avantage de permettre la découpe de pièces dont l’épaisseur varie de quelques millimètres à plus d’un mètre, avec un faible coût d’équipement, de fonctionnement et de production.
Néanmoins, l’oxycoupage a pour inconvénient d’infliger une chauffe importante autour de la découpe et ainsi risque de provoquer une trempe localisée, autrement dit une dégradation du métal, ainsi que la déformation de pièces de faible épaisseur.
A quels secteurs d’activité s’adresse l’oxycoupage ?
L’oxycoupage a plusieurs domaines d’application et s’adresse à de nombreux secteurs d’activité :
- La métallerie ;
- La métallurgie ;
- La chaudronnerie ;
- La tôlerie ;
- La ferronnerie ;
- L’artisanat d’ordre général ;
- L’entretien industriel ;
- La construction ;
- La démolition ;
- Les chantiers navals ;
- La charpente métallique ;
- La sidérurgie ;
- etc.
L’oxycoupage est un procédé de découpe de métaux efficace, facile et économique. Il s’adresse à de nombreux secteurs d’activités, dans les domaines artisanaux et industriels grâce à sa possibilité de découpe d’acier d’épaisseur variable.
