Chalumeau (outil)

Le chalumeau est un outil employé pour la découpe ou la soudure thermique de pièces de métal. La source de chaleur est obtenue par la combustion d'un mélange de gaz.

Un chalumeau à propane.

C'est plus spécifiquement la partie d'un poste de soudure autogène par laquelle s'échappe la flamme et qui permet de réaliser le mélange entre combustible et comburant. Elle est composée d'un mélangeur, d'une lance et d'une buse.

Un poste de soudure autogène.

Dans le cas d'un chalumeau oxyacétylénique, les gaz utilisés sont le dioxygène pur et l'acétylène, dont la combustion dégage une énergie importante (du fait de la triple liaison carbone-carbone et de l'efficacité de l'oxycombustion). La température de la flamme peut dépasser 3 100 °C.

Description

Un chalumeau, outil pour découper un profilé en acier lors de la démolition d'une usine (août 2006).

Un poste de soudure autogène se compose de :

• Une bouteille d'oxygène pur à 99,5 % comprimé à 200 bars de pression^[1],[2];
• Une bouteille d'acétylène stocké dissous dans de l'acétone (15 à 20 bars de pression)^[1],[2];
• Deux manomètres/détendeurs, avec dispositif de réglage de la pression pour chaque gaz^[1] ,
• Deux tuyaux de couleurs différentes^[1] (un pour chaque gaz) raccordés au chalumeau proprement dit,
• Un chalumeau qui dispose de deux robinets de réglage du mélange des gaz,
• Une buse à la sortie de laquelle se forme la flamme^[2].

Par mesure de sécurité, il convient d'employer des soupapes sur les tuyaux pour éviter un retour de flamme vers les bouteilles^[2], surtout celle d'acétylène. L'explosion accidentelle d'une bouteille d'acétylène est toujours catastrophique. Le diamètre et le type de la buse où se produit la combustion à haute température sont adaptés ou choisis en fonction de la puissance de chauffe, donc du débit de gaz nécessaire^[2]. Certains chalumeaux à haut rendement ou forte capacité disposent d'un mécanisme avec soupape spéciale pour augmenter momentanément les flux de gaz. Par exemple certains chalumeaux pour découpage.

Historique

L'idée d'augmenter la température de flamme par apport d'air comprimé est très ancienne. Au XVIIIe siècle, les chimistes suédois, puis russes, ont su tirer parti du soufflet à bouche pour l’identification des alliages et métaux par leur couleur de flamme, mai le débit de gaz était irrégulier et beaucoup trop faible pour permettre de contrôler la fusion des alliages.

L'idée de souder le métal à l'aide d'un jet de gaz combustible revient à un chimiste américain, Robert Hare, qui invente ainsi le « chalumeau oxhydrique^[3]. » L'instrument utilisait un mélange stœchiométrique d'oxygène et d'hydrogène et pouvait fournir une température estimée à 2 000 °C ^[4].

Dans les années 1890, Henry Le Chatelier envisage la fabrication d'un chalumeau permettant de souder sous l'eau en utilisant la température de combustion élevée de l'acétylène. Aidé de Charles Picard^[5], il tente d'abord en vain de résoudre les problèmes posés par les risques d'explosion en concevant un brûleur en matériau réfractaire (1898). Les deux hommes atteignent finalement les résultats espérés^[6] (1901) avec Edmond Fouché^[7] en portant le débit du mélange combustible air+acétylène à plus de 200 m/s.

Autres gaz ou techniques

Chalumeau butane/propane

• Pour les usages à plus basse température, soudure ou brasage par exemple, l'acétylène est remplacé par un gaz type butane, propane ou GPL. Dans ce cas, le comburant peut être soit une bouteille d’oxygène "pur" (dispositif à deux bouteilles + réglage des débits) soit l'air ambiant^[8].

• Il existe des chalumeaux automatisés, parfois guidés par rayon laser, dont certains utilisent un puissant faisceau laser pour une découpe très fine ou détaillée dans des matériaux spéciaux, par exemple certaines feuilles métalliques très minces, ou des composants électroniques.

• Certains chalumeaux au gaz peuvent fonctionner sous la surface de l'eau douce ou salée, par exemple pour des installations métalliques sous-marines.

Notes et références

Annexes

Articles connexes

• Lance-flamme 2018 de la The Boring Company d'Elon Musk

Liens externes