EP0750449B1 - Tête de torche à plasma et torche à plasma la comportant - Google Patents

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EP0750449B1
EP0750449B1 EP96401365A EP96401365A EP0750449B1 EP 0750449 B1 EP0750449 B1 EP 0750449B1 EP 96401365 A EP96401365 A EP 96401365A EP 96401365 A EP96401365 A EP 96401365A EP 0750449 B1 EP0750449 B1 EP 0750449B1
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EP
European Patent Office
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plasma
gas
plasma torch
torch head
electrode
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EP96401365A
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English (en)
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EP0750449A1 (fr
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Michel Delzenne
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Lincoln Electric Co France SA
Original Assignee
La Soudure Autogene Francaise
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    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05H1/24—Generating plasma
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    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
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    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
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    • H05H1/24—Generating plasma
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    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3484—Convergent-divergent nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a head plasma torch, of the type comprising an electrode axial, associated with a peripheral nozzle in the form of cup, the bottom of which has an axial duct plasma jet ejection and whose side wall surrounds the electrode and delimits with it a space supply gas supply substantially annular.
  • the invention further relates to a torch with plasma.
  • the object of the present invention is to provide a plasma torch head for obtaining good quality cutting profiles with angles of roughly equal strips on either side of the bleeding, and not systematically requiring a mechanical recovery of the cut pieces for their subsequent use.
  • the invention relates to a head plasma torch, of the aforementioned type, comprising a internal surface of flat bottom, the end face of the electrode being flat and delimiting with the surface internal an annular rolling interval of the flow of plasma gas.
  • the invention also relates to a torch with plasma comprising a torch head, in particular interchangeable as a whole, as defined previously.
  • the plasma torch head shown in the FIG. 1, intended for cutting metal parts, is non-removable but interchangeable and has a shape general revolution of axis X-X. It mounts on a suitable plasma torch body, for example by snap-fastening in this body.
  • This head basically has an electrode 10 of axis X-X and a nozzle device 12 in the form of a cup, both adapted to be associated with generators of electrical potentials appropriate and integral with a insulating cover 14 rigidly connecting the electrode and the nozzle, and forming a plasma gas diffuser.
  • the electrode 10 is made of a suitable metal and has a general form of revolution. It involves a flat end face 16 extending perpendicular to the X-X axis of the electrode, at a slightly reduced diameter end thereof.
  • a cylindrical emissive insert 18 in hafnium is arranged axially at the end of the electrode 10 and is flush with the center of face 16.
  • the nozzle 12 has a cup shape with an X-X axis. It has a flat bottom 20 provided with an axial duct 22 for ejecting the plasma jet.
  • the bottom 20 is extended by a side wall 24 surrounding the electrode 10 and defining therewith a space 26 for feeding the substantially annular plasma gas.
  • the bottom 20 and the side wall 24 delimit a bowl inside which is received the end of the electrode 10.
  • the bottom of the bowl is formed by a flat surface 28 disposed opposite the flat face 16. They together delimit an annular interval 29 of rolling of the plasma gas flow. This interval has a calibrated height denoted e .
  • the surface 28 is connected at its periphery to the side wall 24 by successive conical or toroidal wall sections 30.
  • the inner cylindrical surface 32 of the side wall 24 and the cylindrical side wall of the electrode 10 delimit transversely to the annular supply space 26 a ring section of gas passage, whose area is denoted S ch .
  • the cover 14 has the general shape of an inverted cup, the bottom 34 of which is opposite the bottom of the nozzle 12. This bottom 34 is provided with a passage for the electrode 10.
  • the side wall 36 of the cover 14 is fixed to the side wall 24 of the nozzle in the extension thereof.
  • the side wall 36 also includes circular slots 38 along the entire circumference, adapted to allow passage through the annular space 26 of the plasma gas from a pressurized source 37.
  • the slots 38 are arranged perpendicular to the axis XX of the electrode and are regularly distributed around the periphery of the side wall. They allow the flow of plasma gas in the annular space 26 in a substantially axial direction and with a substantially homogeneous speed distribution over the entire section S ch .
  • the dimensioning is such that the 'area, denoted S e , of the cylindrical section of gas passage in the annular rolling interval 29, measured at the inlet of the plasma ejection conduit 22, is less than one third of the area S ch of the crown section.
  • the height e is chosen so that the same area S e is greater than 1 / 90th of the area S ch .
  • the area S ch is between 1.5 times and 3 times l total area of the gas passage section in the supply ports 38.
  • the flow plasma gas is carried out parallel to the axis X-X in the annular space 26, and makes it possible to give birth of converging forces along the X-X axis immediately ahead of the emissive insert 18 after rolling in the annular gap 29. These forces converge maintain the root of the electric arc in a quasi-stationary state.
  • the stabilization of the arc is reinforced by the dynamic pressure of the flow of plasma flowing at the inlet of the ejection duct 22.
  • the ejection duct 22 has three successive coaxial sections.
  • An inlet section 40 provided at the inlet of the ejection duct 22, has a gradually decreasing diameter in the direction of circulation of the plasma jet. This section 40 is extended by an intermediate section 42 of diameter constant suitable for bringing the plasma flow to a laminar regime.
  • FIG. 2 is shown larger scale the first part of the injection pipe 22.
  • the inlet section 40 is delimited by a toroidal surface connected to the flat surface 28 by a sharp edge noted 40A. Furthermore, this toroidal surface tangentially connected at 40B to the intermediate section 42.
  • the duct 22 has at its outlet a section 44 progressively increasing in section according to the direction circulation of the plasma jet.
  • This exit stretch flared has the profile of a Laval nozzle in order to bring gradually the plasma jet under pressure atmospheric while accelerating it to carry its speed at a supersonic speed.
  • the Laval nozzle profile allows at the outlet of the ejection duct to get current lines parallel gases and velocities substantially identical at every point in the cross section of the jet.
  • machining can be done from a approaching profile using for example cylinders, arcs and truncated cones connected to each other.
  • Such an ejection duct 22 avoids the deposition of particles extracted from the electrode in the inlet section 40. Furthermore, the intermediate section 42 laminating the plasma jet allows stabilize it by establishing a plan laminar.
  • a plasma torch head as described previously allows to maintain quasi-stationary the electric arc between the emissive insert 18 and the part to cut.
  • it is simple to perform and does not requires no complex means of stabilizing the electric arc.
  • no vortex being created on the path of the plasma gas or plasma the cut obtained has characteristics dimensions extremely close to those obtained by laser cutting.
  • the comparative results of cutting a 5 mm thick E24 structural steel sheet with a conventional plasma torch head and with a torch head are grouped in the table below.
  • plasma according to the invention both using oxygen as the plasma gas.
  • Classic head Head according to the invention Clearance angle 1 to 15 ° 0 ° 10 'to 0 ° 30 " Roughness R a ⁇ 50 ⁇ m R a ⁇ 2 ⁇ m Burr height ⁇ 0.03 mm ⁇ 0.03 mm
  • the experiment was conducted with an intensity of 45 amp cut, relative supply pressure 5.2 bars and a cutting speed of 0.82 m / min.
  • the plasma torch head described previously may include distribution of additional peripheral fluids cooling or protecting the central jet of plasma from the influence of ambient air, or modification of the chemical composition of this jet. She may also include traffic conduits a coolant in the electrode and / or in the nozzle.
  • the plasma torch head according to the invention can be formed from a single prefabricated module and be mounted by any appropriate means on a suitable torch body. The torch head is then removable and interchangeable as a whole.
  • the head can be integrated into a torch.
  • the various organs constituting the torch reproduce the dimensional characteristics of the head described above.
  • the cover 14 is integrated into the torch body and the electrode 10 and the nozzle 12 are screwed or fit on connectors of the torch body.
  • the electrode 10 mounted axially movable, is brought into contact with the nozzle 12 in order to create an electric arc between them. The electrode is then automatically retracted and kept apart from the nozzle by the predetermined height e .
  • the torch head according to the invention can be dimensioned according to inequality (1) to function with any type of plasma gas, oxygen or air for example.

Description

La présente invention concerne une tête de torche à plasma, du type comportant une électrode axiale, associée à une tuyère périphérique en forme de coupelle dont le fond comporte un conduit axial d'éjection du jet de plasma et dont la paroi latérale entoure l'électrode et délimite avec celle-ci un espace d'alimentation en gaz d'alimentation sensiblement annulaire. L'invention concerne, en outre, une torche à plasma.
La présente invention a pour but de fournir une tête de torche à plasma permettant d'obtenir des profils de coupe de bonne qualité avec des angles de dépouille sensiblement égaux de part et d'autre de la saignée, et ne nécessitant pas systématiquement une reprise mécanique des pièces découpées en vue de leur utilisation ultérieure.
A cet effet, l'invention a pour objet une tête de torche à plasma, du type précité, comportant une surface interne de fond plate, la face d'extrémité de l'électrode étant plate et délimitant avec la surface interne un intervalle annulaire de laminage de l'écoulement du gaz plasmagène.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l'invention peut présenter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • l'aire de la section cylindrique de passage du gaz dans l'intervalle annulaire de laminage, mesurée à l'entrée du conduit axial d'éjection, est inférieure au tiers de l'aire de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire entourant l'électrode ;
  • l'aire de la section cylindrique de passage du gaz dans l'intervalle annulaire de laminage, mesurée à l'entrée du conduit axial d'éjection, est supérieure à 1/90e de l'aire de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire entourant l'électrode ;
  • lesdits moyens d'écoulement comportent des lumières d'alimentation en gaz plasmagène débouchant radialement dans l'espace annulaire ;
  • l'aire de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire entourant l'électrode est supérieure à 1,5 fois l'aire totale de la section de passage du gaz dans les lumières d'alimentation ;
  • l'aire de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire entourant l'électrode est inférieure à 3 fois l'aire totale de la section de passage du gaz dans les lumières d'alimentation ;
  • la hauteur e de l'intervalle annulaire de laminage, exprimée en centimètre, vérifie sensiblement l'inégalité 15500 Gν 1I ≤ e ≤ 13000 Gν 1I dans laquelle :
  • G est le débit de gaz plasmagène de la tête, exprimé en cm3.s-1,
  • ν est la viscosité cinématique du gaz plasmagène, exprimée en cm2.s-1, et
  • I est l'intensité du courant de coupe, exprimée en Ampère ;
  • le conduit axial d'éjection du jet de plasma ménagé dans la tuyère comporte un tronçon cylindrique de diamètre constant d'amenée du flux de plasma à un régime laminaire ;
  • le conduit axial d'éjection du jet de plasma ménagé dans la tuyère comporte à son entrée un tronçon de diamètre progressivement décroissant suivant le sens de circulation du jet de plasma ;
  • le tronçon d'entrée est délimité par une surface toroïdale reliée tangentiellement au tronçon de laminage ;
  • le conduit axial d'éjection du jet de plasma ménagé dans la tuyère comporte en sortie un tronçon de section progressivement croissante suivant le sens de circulation du jet de plasma, notamment ayant la forme d'une tuyère de Laval.
L'invention a également pour objet une torche à plasma comportant une tête de torche, notamment interchangeable dans son ensemble, telle que définie précédemment.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue très schématique, en coupe longitudinale, d'une tête de torche à plasma selon l'invention, et
  • la figure 2 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle d'un détail de la tuyère de la figure 1.
La tête de torche à plasma représentée sur la figure 1, destinée à la découpe de pièces métalliques, est indémontable mais interchangeable et a une forme générale de révolution d'axe X-X. Elle se monte sur un corps de torche à plasma adapté, par exemple par encliquetage dans ce corps. Cette tête comporte essentiellement une électrode 10 d'axe X-X et une tuyère périphérique 12 en forme de coupelle, toutes deux adaptées pour être associées à des générateurs de potentiels électriques appropriés et solidaires d'un couvercle 14 isolant reliant rigidement l'électrode et la tuyère, et formant un diffuseur de gaz plasmagène.
L'électrode 10 est réalisée en un métal approprié et a une forme générale de révolution. Elle comporte une face d'extrémité plate 16 s'étendant perpendiculairement à l'axe X-X de l'électrode, à une extrémité de diamètre légèrement réduit de celle-ci.
Un insert émissif cylindrique 18 en hafnium est disposé axialement à l'extrémité de l'électrode 10 et affleure au centre de la face 16.
La tuyère 12 a une forme de coupelle d'axe X-X. Elle comporte un fond plat 20 muni d'un conduit axial 22 d'éjection du jet de plasma. Le fond 20 est prolongé par une paroi latérale 24 entourant l'électrode 10 et délimitant avec celle-ci un espace 26 d'alimentation du gaz plasmagène sensiblement annulaire.
Le fond 20 et la paroi latérale 24 délimitent une cuvette à l'intérieur de laquelle est reçue l'extrémité de l'électrode 10. Le fond de la cuvette est formé par une surface plate 28 disposée en regard de la face plate 16. Elles délimitent ensemble un intervalle annulaire 29 de laminage de l'écoulement du gaz plasmagène. Cet intervalle a une hauteur calibrée notée e. La surface 28 est reliée à sa périphérie à la paroi latérale 24 par des tronçons successifs de paroi coniques ou toroïdaux 30.
La surface cylindrique intérieure 32 de la paroi latérale 24 et la paroi latérale cylindrique de l'électrode 10 délimitent transversalement à l'espace d'alimentation annulaire 26 une section en couronne de passage du gaz, dont l'aire est notée Sch.
Le couvercle 14 a la forme générale d'une coupelle inversée dont le fond 34 est opposé au fond de la tuyère 12. Ce fond 34 est muni d'un passage pour l'électrode 10. La paroi latérale 36 du couvercle 14 est fixée à la paroi latérale 24 de la tuyère dans le prolongement de celle-ci. La paroi latérale 36 comporte par ailleurs des lumières 38 circulaires suivant toute la circonférence, adaptées pour permettre le passage dans l'espace annulaire 26 du gaz plasmagène issu d'une source sous pression 37. Les lumières 38 sont ménagées perpendiculairement à l'axe X-X de l'électrode et sont régulièrement réparties suivant le pourtour de la paroi latérale. Elles permettent l'écoulement du gaz plasmagène dans l'espace annulaire 26 suivant une direction sensiblement axiale et avec une répartition de vitesses sensiblement homogène sur toute la section Sch.
Afin de permettre la stabilisation de l'arc électrique s'établissant entre l'insert émissif 18 et une pièce métallique (non représentée) disposée en sortie du conduit 22 d'éjection, la hauteur e de l'intervalle annulaire 29 de laminage 16, exprimée en centimètre, est choisie de telle sorte qu'elle vérifie sensiblement l'inégalité : 15500 Gν 1I ≤ e ≤ 13000 Gν 1I dans laquelle :
  • G est le débit de gaz plasmagène dans la tête, exprimé en cm3.s-1 ,
  • ν est la viscosité cinématique du gaz plasmagène, exprimée en cm2.s-1, et
  • I est l'intensité du courant de coupe, exprimée en Ampère.
    • Par ailleurs, afin que l'intervalle annulaire de laminage défini entre les faces planes en regard 16 et 28 crée un laminage du gaz plasmagène suffisant pour maintenir la racine de l'arc électrique sur l'insert émissif 18, le dimensionnement est tel que l'aire, notée Se, de la section cylindrique de passage du gaz dans l'intervalle annulaire 29 de laminage, mesurée à l'entrée du conduit 22 d'éjection du plasma, est inférieure au tiers de l'aire Sch de la section en couronne.
    Cependant, afin d'éviter un phénomène de claquage et la formation d'un arc électrique entre l'électrode 10 et le fond 20 de la tuyère, la hauteur e est choisie de telle sorte que la même aire Se est supérieure à 1/90e de l'aire Sch.
    Par ailleurs, afin de limiter les perturbations en sortie des lumières d'alimentation 38, et ainsi permettre un écoulement axial du gaz plasmagène à travers l'espace annulaire 26, l'aire Sch est comprise entre 1,5 fois et 3 fois l'aire totale de la section de passage du gaz dans les lumières d'alimentation 38.
    On conçoit qu'avec un tel agencement, l'écoulement du gaz plasmagène s'effectue parallèlement à l'axe X-X dans l'espace annulaire 26, et permet de donner naissance à des forces convergentes suivant l'axe X-X immédiatement en avant de l'insert émissif 18 après laminage dans l'intervalle annulaire 29. Ces forces convergentes maintiennent la racine de l'arc électrique dans un état quasi-stationnaire. La stabilisation de l'arc est renforcée par la pression dynamique du flux de plasma s'écoulant à l'entrée du conduit d'éjection 22.
    Le conduit d'éjection 22 comporte trois tronçons successifs coaxiaux. Un tronçon d'entrée 40, prévu à l'entrée du conduit d'éjection 22, présente un diamètre progressivement décroissant suivant le sens de circulation du jet de plasma. Ce tronçon 40 est prolongé par un tronçon intermédiaire 42 de diamètre constant adapté pour amener le flux de plasma à un régime laminaire.
    Sur la figure 2 est représentée à plus grande échelle la première partie du conduit d'injection 22. Sur cette figure, le tronçon d'entrée 40 est délimité par une surface toroïdale reliée à la surface plate 28 par une arête vive notée 40A. Par ailleurs, cette surface toroïdale se raccorde tangentiellement en 40B au tronçon intermédiaire 42.
    Le conduit 22 comporte en sortie un tronçon 44 de section progressivement croissante suivant le sens de circulation du jet de plasma. Ce tronçon de sortie évasé a le profil d'une tuyère de Laval afin d'amener progressivement le jet de plasma à la pression atmosphérique tout en l'accélérant pour porter sa vitesse à une vitesse supersonique. Par ailleurs, le profil de la tuyère de Laval permet en sortie du conduit d'éjection d'obtenir des lignes de courant gazeux parallèles et des vitesses sensiblement identiques en tout point de la section transversale du jet.
    Afin de faciliter la réalisation de la tuyère de Laval, l'usinage peut être effectué à partir d'un profil approchant mettant en oeuvre par exemple des cylindres, des arcs de cercle et des troncs de cône raccordés les uns aux autres.
    Un tel conduit d'éjection 22 permet d'éviter le dépôt de particules extraites de l'électrode dans le tronçon d'entrée 40. Par ailleurs, le tronçon intermédiaire 42 de laminage du jet de plasma permet de stabiliser celui-ci par établissement d'un régime laminaire.
    Une tête de torche à plasma telle que décrite précédemment permet de maintenir quasi-stationnaire l'arc électrique entre l'insert émissif 18 et la pièce à découper. De plus, elle est simple à réaliser et ne nécessite pas de moyen complexe de stabilisation de l'arc électrique. Par ailleurs, aucun vortex n'étant créé sur le trajet du gaz plasmagène ou du plasma, la découpe obtenue présente des caractéristiques dimensionnelles extrêmement voisines de celles obtenues par une découpe au laser.
    A titre d'exemple, sont regroupés dans le tableau ci-dessous les résultats comparés de la découpe d'une tôle d'acier de construction E24 de 5 mm d'épaisseur avec une tête de torche à plasma classique et avec une tête de torche à plasma selon l'invention, toutes deux utilisant l'oxygène comme gaz plasmagène.
    Tête classique Tête selon l'invention
    Angle de dépouille 1 à 15° 0°10' à 0°30"
    Rugosité Ra ≈ 50 µm Ra ≈ 2 µm
    Hauteur de bavure ≈ 0,03 mm ≈ 0,03 mm
    L'expérience a été menée avec une intensité de coupe de 45 Ampères, une pression d'alimentation relative de 5,2 bars et une vitesse de coupe de 0,82 m/mn.
    Bien entendu, la tête de torche à plasma décrite précédemment peut comporter des dispositifs de distribution de fluides périphériques supplémentaires de refroidissement ou de protection du jet central de plasma de l'influence de l'air ambiant, ou de modification de la composition chimique de ce jet. Elle peut également comporter des conduits de circulation d'un fluide de refroidissement dans l'électrode et/ou dans la tuyère.
    Par ailleurs, la tête de torche à plasma selon l'invention peut être formée d'un module unique préfabriqué et se monter par tout moyen approprié sur un corps de torche adapté. La tête de torche est alors amovible et interchangeable dans son ensemble.
    De même, la tête peut être intégrée à une torche. Dans ce cas, les différents organes constituant la torche reproduisent les caractéristiques dimensionnelles de la tête décrites précédemment. Ainsi par exemple, le couvercle 14 est intégré au corps de torche et l'électrode 10 et la tuyère 12 se vissent ou s'emboítent sur des connecteurs du corps de torche. Par ailleurs, il est possible, dans ce cas, que, lors de la mise en route de la torche, l'électrode 10, montée mobile axialement, soit mise en contact avec la tuyère 12 afin de créer un arc électrique entre elles. L'électrode est ensuite automatiquement rétractée et maintenue écartée de la tuyère de la hauteur e prédéterminée.
    La tête de torche selon l'invention peut être dimensionnée d'après l'inégalité (1) pour fonctionner avec tout type de gaz plasmagène, de l'oxygène ou de l'air par exemple.

    Claims (12)

    1. Tête de torche à plasma, du type comportant une électrode axiale (10), associée à une tuyère périphérique (12) en forme de coupelle dont le fond (20) comporte un conduit axial (22) d'éjection du jet de plasma et dont la paroi latérale (24) entoure l'électrode (10) et délimite avec celle-ci un espace (26) d'alimentation en gaz plasmagène sensiblement annulaire, caractérisée en ce que la surface interne (28) du fond (20) est plate et en ce que la face d'extrémité (16) de l'électrode (10) est plate et délimite avec la surface interne (20) un intervalle annulaire (29) de laminage de l'écoulement du gaz plasmagène.
    2. Tête de torche à plasma selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'aire (Se) de la section cylindrique de passage du gaz dans l'intervalle annulaire (29) de laminage, mesurée à l'entrée du conduit axial (22) d'éjection, est inférieure au tiers de l'aire (Sch) de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire (26) entourant l'électrode (10).
    3. Tête de torche à plasma selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'aire (Se) de la section cylindrique de passage du gaz dans l'intervalle annulaire (29) de laminage, mesurée à l'entrée du conduit axial (22) d'éjection, est supérieure à 1/90e de l'aire (Sch) de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire (26) entourant l'électrode (10).
    4. Tête de torche à plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens d'écoulement comportent des lumières (38) d'alimentation en gaz plasmagène débouchant radialement dans l'espace annulaire (26).
    5. Tête de torche à plasma selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'aire (Sch) de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire (26) entourant l'électrode (10) est supérieure à 1,5 fois l'aire totale de la section de passage du gaz dans les lumières d'alimentation (38).
    6. Tête de torche à plasma selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'aire (Sch) de la section en couronne de passage du gaz dans l'espace annulaire (26) entourant l'électrode (10) est inférieure à 3 fois l'aire totale de la section de passage du gaz dans les lumières d'alimentation (38).
    7. Tête de torche à plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la hauteur e de l'intervalle annulaire (29) de laminage, exprimée en centimètre, vérifie sensiblement l'inégalité 15500 Gν 1I ≤ e ≤ 13000 Gν 1I dans laquelle :
      G est le débit de gaz plasmagène de la tête, exprimé en cm3.s-1,
      ν est la viscosité cinématique du gaz plasmagène, exprimée en cm2.s-1, et
      I est l'intensité du courant de coupe, exprimée en Ampère.
    8. Tête de torche à plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit axial (22) d'éjection du jet de plasma ménagé dans la tuyère (12) comporte un tronçon (42) cylindrique de diamètre constant d'amenée du flux de plasma à un régime laminaire.
    9. Tête de torche à plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit axial (22) d'éjection du jet de plasma ménagé dans la tuyère (12) comporte à son entrée un tronçon (40) de diamètre progressivement décroissant suivant le sens de circulation du jet de plasma.
    10. Tête de torche à plasma selon les revendications 8 et 9 prises ensemble, caractérisée en ce que le tronçon d'entrée (40) est délimité par une surface toroïdale reliée tangentiellement au tronçon de laminage (42).
    11. Tête de torche à plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit axial (22) d'éjection du jet de plasma ménagé dans la tuyère (12) comporte en sortie un tronçon (44) de section progressivement croissante suivant le sens de circulation du jet de plasma, notamment ayant la forme d'une tuyère de Laval.
    12. Torche à plasma comportant une tête, notamment interchangeable dans son ensemble, selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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