Dépannage des systèmes de refroidissement du contrôleur d’arc pilote

Augmenter le temps d’activité et la durée de vie des pièces en gardant le système froid.

Posté sur 29/01/2016
Posté par Hypertherm

Qu’est-ce que le liquide de refroidissement de la torche?

Le liquide de refroidissement de la torche est un fluide de travail composé d’eau désionisée et d’une solution abaissant le point de congélation. Là où le risque de congélation est nul, la plupart des ateliers utilisent de l’eau claire désionisée. L’eau désionisée est utilisée car elle ne comporte pas d’ions conducteurs pouvant contribuer à la détérioration des conduites de refroidissement et aux amorçages difficiles de la torche plasma. La figure 1 est un schéma du passage du liquide de refroidissement dans la torche plasma. Le liquide de refroidissement est similaire aux agents utilisés dans les systèmes de refroidissement automobiles avec une différence importante : l’antigel de radiateur possède des matériaux obstruant les fuites. Cela ne convient pas aux systèmes plasma.

Figure 1 : schéma de système normal de refroidissement de torche
Figure 1

Le système de refroidissement

Un système de refroidissement normal de contrôleur d’arc pilote est composé d’un moteur, d’une pompe, de conduites de refroidissement, d’une torche, d’un débistat, d’un échangeur thermique et d’un réservoir (voir la figure 1). Les moteurs 0,25 kW et 0,37 kW sont standards. La durée d’utilisation d’un moteur est généralement longue, sauf s’il existe des rétrécissements dans le système obligeant le moteur et la pompe à travailler plus dur.

Pompes

On utilise généralement des pompes à palettes dans les systèmes plasma. Elles possèdent une vis de contournement réglable qui permet d’augmenter ou de diminuer la pression de fonctionnement et le débit de la pompe. Les roulements de ces pompes s’usent vite. Le raccord entre le moteur et la pompe peut se casser. Les lames à l’intérieur de la pompe peuvent s’user jusqu’à ce que la pompe ne développe plus de pression.

Conduites de refroidissement

Les conduites de refroidissement transportent le liquide de refroidissement depuis et vers la torche plasma. Elles contiennent généralement les câbles d’alimentation en courant continu principaux. Les câbles d’alimentation refroidis à l’eau évitent la surchauffe des fils multibrins en cuivre. Dans les applications mécaniques, les conduites de refroidissement passent généralement par la gouttière des fils d’alimentation ou sur la machine de coupe. Elles sont sujettes aux fuites à cause de flexibles craqués ou coupés, de tuyaux fondus, de connecteurs endommagés, etc. Les rétrécissements sont également courants, particulièrement dans les conduites de retour depuis la torche plasma. Des débris provenant de pièces endommagées peuvent s’accumuler dans la torche ou dans le faisceau de retour, réduisant l’écoulement. Les câbles d’alimentation en cuivre peuvent également se casser suite à une flexion constante laissant des filaments de cuivre boucher les extrémités des tuyaux. Les rétrécissements des faisceaux provoquent une réduction du débit et une augmentation de l’usure de la pompe et du moteur.

Torche

Figure 2 : schéma du passage du liquide de refroidissement dans la torche plasma

La torche est généralement la constriction principale dans les systèmes de refroidissement du contrôleur d’arc pilote. Les passages internes de l’eau sont petits afin d’augmenter la vitesse du liquide de refroidissement et de maximiser l’échange thermique. La plupart des électrodes à intensité élevée sont creusées vers l’intérieur afin de créer une tige de cuivre autour de l’élément émetteur. Un tube d’eau de la torche s’étend au-dessus de cette tige et force le liquide de refroidissement à passer le long de la tige et contre la paroi arrière de l’électrode afin de retirer la chaleur (voir la figure 2). Il est essentiel que la torche et le liquide de refroidissement soient exempts de contamination afin de permettre un débit correct dans ces passages.

Débistats

Les débistats sont conçus pour éviter les défaillances désastreuses de la torche et des pièces en cas de débit du liquide de refroidissement trop faible. Les dispositifs de type piston en laiton sont généralement utilisés avec un microrupteur adapté afin que le système fonctionne. Défaillance mécanique ou électrique des débistats : soit le piston est bloqué soit les composants du débistat sont défaillants. Filtres. La plupart des systèmes utilisent un filtre particulier similaire aux filtres de traitement de l’eau disponibles dans le commerce. Des filtres en papier de cinq microns ou des filtres désionisants sont standards. Ils doivent être changés après quelques mois ou lorsqu’une chute de débit ou de pression se produit.

Échangeurs thermiques

La plupart des systèmes utilisent des échangeurs thermiques avec radiateurs à ailettes et des ventilateurs afin de retirer la chaleur du fluide de travail. Certains systèmes refroidissent le liquide de refroidissement à l’aide d’une unité de réfrigération. La défaillance la plus courante de ces systèmes simples est le grillage du moteur du ventilateur.

Réservoirs de liquide de refroidissement

Ils sont généralement équipés d’un indicateur de niveau ou d’un interrupteur à flotteur. Le réservoir doit être vérifié quotidiennement afin de s’assurer que le niveau de liquide de refroidissement est correct. Les niveaux trop bas peuvent provoquer une entrée d’air dans la conduite de liquide de refroidissement, qui réduira le refroidissement. Si le système est verrouillé, un niveau faible de liquide de refroidissement peut causer un arrêt intermittent ou total du système. Des particules peuvent s’accumuler au fond du réservoir. Elles doivent être retirées. Le flux de liquide de refroidissement peut généralement être vu à travers le bouchon de remplissage du réservoir de liquide de refroidissement.

Dépannage

Vérification du flux de liquide de refroidissement : Si la pression ou le débit de liquide de refroidissement semble fluctuer, vérifiez le flux de liquide de refroidissement lors de son entrée par le haut du réservoir, il doit être clair. S’il semble laiteux, c’est probablement à cause d’une entrée d’air dans le système, généralement causée par un niveau faible dans le réservoir. Après deux minutes, ajoutez du liquide de refroidissement pendant que la pompe fonctionne, afin de conserver un niveau de liquide recommandé. Si cela ne change pas la couleur du liquide, il se peut qu’une connexion soit desserrée du côté de l’entrée de la pompe, aspirant de l’air dans le système. Un problème courant avec les pompes à palettes est que l’écrou borgne et le joint d’étanchéité sont parfois oubliés après qu’un réglage de la pression de sortie ait été effectué. L’écrou borgne et le joint doivent être en place afin d’éviter une entrée d’air dans le système.

Vérification du trajet du liquide de refroidissement : Si les mesures de pression ou de débit sont inférieures aux recommandations du fabricant, la totalité du trajet du liquide de refroidissement doit être vérifiée. Tout d’abord, vérifiez le filtre situé juste sous la pompe. Ensuite vérifiez la pompe. Avec le temps, il est nécessaire de régler les pompes afin de compenser l’usure. Les procédures de réglage varient en fonction du type de pompe. Elles sont normalement détaillées dans le manuel d’instructions. Enfin, inspectez tous les flexibles, faisceaux et raccords afin de vous assurer que tous sont bien serrés et qu’aucun tuyau n’est pincé ou cassé.

Vérification du débit du liquide de refroidissement (le « test du seau ») : Afin de vérifier le débit réel dans le système, effectuez ce test très simple. Retirez le faisceau de retour du liquide de refroidissement du réservoir. Démarrez la pompe. Récupérez le liquide de refroidissement à son retour dans un récipient propre durant une période de temps donnée (généralement 30 secondes à 1 minute), puis arrêtez la pompe. Mesurez le volume et convertissez-le en litres/minute ou heure. Comparez les résultats avec les recommandations du fabricant.

Vérification du débit du liquide de refroidissement à l’aide d’un débitmètre : Une manière encore meilleure de vous assurer que le débit du liquide de refroidissement est correct est d’installer un débitmètre juste avant la conduite de retour au réservoir de liquide de refroidissement. Un simple tube de 0 à 4 gal/min (moins de 50 $) fonctionne très bien. C’est une manière bon marché de protéger les pièces ou la torche de défaillances.

Vérification de la conductivité et de la résistivité du liquide de refroidissement : Avec le temps, le liquide de refroidissement peut commencer à se ioniser et/ou à être contaminé par des particules de cuivre ou d’autres matériaux conducteurs. Cela peut provoquer des amorçages difficiles de la torche plasma car la haute tension utilisée pour amorcer l’arc pilote peut être dissipée dans l’eau de refroidissement. Un conductimètre peut être utilisé afin de vérifier le liquide de refroidissement. La résistivité du liquide de refroidissement doit être inférieure à 10 microhms/cm ou supérieure à 10,000 ohms/cm.

Posté sur 29/01/2016
Posté par Hypertherm

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