Chalumeaux
Soudage à la flamme

3.1 Principes de conception

Un chalumeau de soudage doit être en mesure de stabiliser une flamme à l’extrémité de sa buse, en interdisant les rentrées ou retours de flamme internes. En outre, l’opérateur doit pouvoir faire varier la puissance calorifique délivrée pour s’adapter aux divers travaux à exécuter.

Combustible et comburant étant mis en présence, la combustion a tendance à se propager, y compris à l’intérieur du chalumeau, d’où l’importance du terme précédent : « stabiliser la flamme ».

Il est certes possible de ne mélanger comburant et combustible qu’à l’extérieur du chalumeau, grâce à deux orifices de sortie séparés et convergents. Cela a été réalisé pour de gros chalumeaux chauffeurs (formage de tôles). Ces derniers sont remarquablement sûrs, mais leur rendement thermique reste médiocre. Il faut donc, pour le soudage, prémélanger avant l’orifice de sortie (la buse).

Un chalumeau comportera essentiellement (figure 5) :

• deux robinets assurant la fonction fermé/ouvert et la fonction réglage de débit ;

• un manche ;

• un organe de mélange comburant-combustible qui peut être un injecteur ou un simple mélangeur ;

• une lance et une buse de soudage.

Une flamme bien stabilisée suppose :

• une vitesse de sortie du mélange correcte : les valeurs usuelles se situent entre 40 et 90 m/s environ ; en deçà la rentrée de flamme survient presque toujours, et au-delà un phénomène de soufflage-extinction intervient ;

• un écoulement du mélange dans la lance aussi laminaire que possible ; or les robinets, placés en amont, sont générateurs de tourbillons ne pouvant que faciliter d’éventuelles rentrées de flamme.

C’est donc au mélangeur-injecteur que revient la fonction de stabilisation des écoulements internes. La qualité, tant de son dessin, que de son usinage, est fondamentale.

L’obtention dans le mélangeur et dans la lance d’un écoulement laminaire idéal n’est possible que pour un seul débit (puissance de flamme). Si l’on s’écarte de ce débit type, en plus ou en moins, la stabilité se dégrade pour devenir inacceptable à partir...