Coûts de fonctionnement du coupage plasma automatisé

Comment calculer les coûts de fonctionnement et établir les références à des fins d’amélioration

Posté sur 29/01/2016
Posté par Hypertherm

Dans les opérations normales de coupage plasma mécanisé, il existe quatre coûts principaux en plus de l’investissement en capital initial : alimentation, gaz, consommables et main-d’œuvre.

Coûts d’alimentation

Tableau illustrant le coût de fonctionnement du plasma dans les meilleurs et les pires cas

Dans les opérations normales de coupage plasma, il existe quatre coûts principaux : alimentation, gaz, consommables et main-d’œuvre.

Coût en alimentation = consommation énergétique x temps d’activité de l’arc x $/kWh

Le plus gros consommateur d’énergie d’une machine de coupe est la source de courant continu. La majeure partie de l’énergie consommée par le système est placée directement sur le matériau sous forme d’arc à forte densité et très chaud. Pour obtenir une idée approximative de la consommation d’énergie d’un système plasma, multipliez la sortie d’intensité par la tension de service moyenne. Pour calculer les kilowatts consommés, multipliez le facteur d’efficacité de la source de courant par environ 85 %. Par exemple, la tension de service moyenne d’un système plasma de 200 A est d’environ 140 V. Cela signifie que la source de courant dépense 28 kVA, la consommation est donc calculée ainsi : 28 kVA x 0,85 = 23,8 kW.

Multipliez ce résultat par la durée moyenne de fonctionnement ou d’activation de l’arc par jour afin d’obtenir la consommation journalière ou annuelle. Le temps d’activité de l’arc est la quantité de temps réellement passée à couper dans un intervalle de temps donné. Il peut être mesuré à l’aide d’un compteur de perçage ou de temps d’activité de l’arc, ou calculé à partir de distances de programmation, de vitesses et de capacité de rendement. Le temps d’activité de l’arc dépend du type et de l’épaisseur du matériau, de la dimension des pièces à couper, du traitement du matériau, de la vitesse de la machine, du dispositif de réglage en hauteur de la torche et de beaucoup d’autres facteurs.

Coûts en gaz

Les systèmes plasma utilisent de l’oxygène, de l’air, de l’azote, de l’argon-hydrogène et d’autres gaz.

Coût en gaz = consommation x temps d’activité de l’arc x $/100 pi3

Le taux de consommation dépend de la taille du système plasma et de nombreuses conditions de fonctionnement. Le manuel d’utilisation fournit des taux de consommation en pi3/h pour une dimension de buse, une pression de fonctionnement ou un paramètre de débit donnés. Par exemple, un système plasma à oxygène de 200 A consomme 70 pi3/h d’oxygène lors de la coupe. Afin de définir le coût de fonctionnement, multipliez les taux de consommation du gaz plasma par le temps d’activité de l’arc et le coût du gaz.

Le même système peut utiliser 300 pi3/h d’air comme gaz de protection. L’air comprimé de l’atelier est généralement considéré comme gratuit à l’exception des coûts d’entretien nécessaires pour le conserver propre. L’eau de coupe ou de protection n’a également pas de coût, mais les gaz de protection tels l’azote, le CO2 et les mélanges peuvent être coûteux et doivent être calculés au moyen de la formule ci-dessus.

Consommables

Les coûts des consommables peuvent être suivis de manière hebdomadaire, mensuelle ou annuelle. Ces coûts varient beaucoup, non seulement en fonction du coût des pièces mais aussi du rendement et de la durée de vie des pièces, qui dépendent de nombreux facteurs. La durée de vie des consommables et de la torche plasma dépend des utilisations, des paramètres de fonctionnement, de la durée des coupes, du nombre de perçages, de la compétence de l’opérateur, etc. Le meilleur moyen de capturer et de commencer à contrôler les coûts liés aux consommables est de conserver les enregistrements quotidiens de la durée de vie des pièces mesurée en nombre de pièces et en heures d’arc actif.

Coût des consommables = taux de consommation x temps d’activité de l’arc x coût des pièces

Dans le temps, dans un environnement de production, il est possible de suivre précisément le nombre de perçage et le total des heures d’activité de l’arc pour un ensemble donné de pièce sur une tâche de coupe donnée. Si la torche plasma est bien utilisée et entretenue, le coût annuel de la torche, des dispositifs de diffusion des gaz, des protecteurs, des buses de protection et des autres pièces doivent être faibles comparés au coût de la buse et de l’électrode. Mais la réalité dans la plupart des ateliers est que le coût total des consommables est égal à deux fois celui de l’électrode et de la buse.

Coûts de main d’œuvre

Les coûts liés à la main-d’œuvre peuvent être calculés à l’aide de l’équation suivante :

Coût de main d’œuvre = total h/an x taux horaire atelier x nbre de personnes

La plupart des ateliers dispose d’un opérateur et d’un assistant par machine et par quart de travail. Selon la qualité des coupes de la machine, certaines personnes travaillent aux opérations secondaires.

Évidemment, la main-d’œuvre est le coût principal du coupage plasma. Pour tirer le maximum du fonctionnement de la machine de coupage plasma, le fabricant doit utiliser la main-d’œuvre intelligemment. Cela ne signifie pas que chaque opérateur doit utiliser trois tables plasma. La meilleure solution est de payer la formation d’un bon opérateur qui pourra faire fonctionner la machine et produire de bonnes pièces.

Recommandations

Voici quelques recommandations afin d’optimiser les coûts de votre machine de coupe et votre productivité.

  • Maximiser le temps d’activité de la machine– Une machine de coupe doit couper. L’entretien préventif est essentiel afin d’éviter les temps d’immobilisation coûteux pour cause de réparations. Les solutions de manipulation du matériau, tels plusieurs lits de coupe, des ponts roulants ou un manipulateur de plaque peuvent minimiser le chargement et le déchargement manuels, et ainsi permettre à l’opérateur de se concentrer sur le procédé de coupe. Les paramètres de déplacement de la machine sont également à prendre en compte. Si les dispositifs de réglage en hauteur de la torche ou la vitesse de traverse de la machine sont lents, la machine passe plus de temps à positionner la torche qu’à couper du métal.

  • Minimiser les opérations secondaires– Le contrôle des coûts des opérations secondaires se fait en optimisant la qualité de coupe. Pour cela il faut non seulement une machine bien entretenue mais également un opérateur très bien formé. Un opérateur très compétent produit plus de pièces de bonne qualité, avec moins de chutes et d’opérations de retouches par la suite. Obtenir une bonne qualité de coupe du procédé de coupage à l’arc plasma nécessite un contrôle minutieux des paramètres de procédé et une attention particulière aux détails.

  • Contrôle des coûts de consommables– Le contrôle des coûts de consommables, comme le contrôle de la qualité de coupe, dépend en partie de l’équipement et de l’opérateur. Un opérateur compétent tirera le meilleur profit des ensembles de pièces et évitera des défaillances désastreuses.
Posté sur 29/01/2016
Posté par Hypertherm

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