PROCESO DE CORTE DE METALES POR ARCO PLASMA

El corte de los metales tiene como objetivo eliminar en forma de viruta, porciones de metal de la pieza a trabajar, con el fin de obtener piezas con medidas, forma y acabado deseado. En estos procesos se requiere de mucha potencia para separar la viruta de la pieza de trabajo. Aunque las herramientas de corte de hoy en día son mucho más eficientes, las velocidades de arranque del material también se han incrementado. Es frente a esta problemática que se nos presenta la opción de utilizar el corte por arco plasma, este es el sistema mas recomendable para cortar a gran velocidad los aceros inoxidables y los no ferriticos. También es aplicables a los acero al carbono. En los que permite obtener cortes con la misma calidad que la llama, a velocidad 10 veces mayor.

¿EN QUÉ CONSISTE EL CORTE POR ARCO PLASMA?

Antes de aclarar esta duda, debo recordar que el plasma se considera el cuarto estado de la materia después de la sólida, el liquido y el gaseoso. El plasma cosiste en un aglomerado de iones positivos átomos neutros y electrones libres. Y obteniéndose por calentamiento de gases hasta temperaturas extremadamente elevadas. En los cambios de estados de la materia interviene una cierta calidad de calor (calor latente de la transformación) así, para trasformar agua en vapor es necesario aportar calor. De la misma forma. El arco suministra calor al gas para llevarlo al estado de plasma. Posteriormente cuando el plasma vuelve al estado gaseoso devuelve la misma cantidad de calor.

El proceso de corte con arco de plasma, tambien denominado PAC (plasma arc cutting), separa metal empleando un arco constreñido para fundir un área localizada de la pieza de trabajo, que al mismo tiempo elimine el material derretido con un chorro de alta velocidad de gas ionizado que sale por el orificio de constricción. El gas ionizado es un plasma, de ahí el nombre del proceso. Los arcos de plasma por lo regular operan a temperaturas de 10 000° a 14 000°C. A continuación se muestra un esquema del funcionamiento de este proceso:

Un plasma de arco es un gas que ha sido calentado por un arco hasta alcanzar un estado de por lo menos ionización parcial, lo que le permite conducir una corriente eléctrica. En cualquier arco eléctrico existe un plasma, pero el término arco de plasma se aplica a sopletes que utilizan un arco constreñido. La principal característica que distingue a los sopletes de arco de plasma de otros sopletes de arco es que, para una corriente y tasa de flujo de gas dadas, el voltaje del arco es más alto en el soplete de arco constreñido. El arco se constriñe haciéndolo pasar por un orificio situado en el electrodo. Cuando el gas de plasma atraviesa el arco, se calienta rápidamente hasta una temperatura elevada, se expande y se acelera al pasar por el orificio de constricción hacia la pieza de trabajo.

La intensidad y la velocidad del plasma dependen de cierto número de variables, entre las que están el tipo de gas, su presión, el patrón de flujo, la corriente eléctrica, el tamaño y la forma del orificio y la distancia respecto a la pieza de trabajo. El proceso trabaja con corriente continua, depolaridad recta. El orificio dirige el chorro de plasma sobrecalentado desde el electrodo hasta lapieza de trabajo. Cuando el arco funde la pieza de trabajo, el chorro de alta velocidad expulsa el metal derretido para formar el corte. El arco de corte se conecta o "transfiere" a la pieza detrabajo, por lo que se conoce como arco transferido.

Para iniciar el arco de corte se emplea el método de arranque con arco piloto que es un arco entre el electrodo y la punta del soplete. Este arco en ocasiones recibe el nombre de arco no transferido porque no se transfiere o conecta a la pieza de trabajo, como lo hace el arco transferido. El arco piloto provee una vía conductora de la electricidad entre el electrodo del soplete y la pieza de trabajo para que pueda iniciarse el arco de corte principal.

La técnica de inicio con arco piloto más común consiste en hacer saltar una chispa de altafrecuencia entre el electrodo y la punta del soplete; el arco piloto se establece en el trayectoionizado resultante. Cuando el soplete se acerca lo suficiente a la pieza de trabajo como para que la pluma o llama del arco piloto la toque, se establece un trayecto conductor de la electricidad entre el electrodo y la pieza de trabajo. El arco de corte seguirá este camino hasta la pieza de trabajo.

UN POCO DE HISTORIA...

El PAC se inventó a mediados de la década de 1950 y alcanzó éxito comercial poco después de su introducción en la industria. La capacidad del proceso de cortar cualquier material conductor de la electricidad lo hizo especialmente atractivo para el corte de metales no ferrosos que no podían cortarse usando el proceso de corte con gas oxicombustible (OFC). En un principio se le utilizó para cortar acero inoxidable y aluminio, pero al irse desarrollando el proceso se vio que presentaba ventajas respecto a otros procesos de corte para cortar acero al carbono además de metales no ferrosos.

VENTAJAS DEL PROCESO

• En comparación con los procesos de corte mecánicos, la cantidad de fuerza requerida para sostener la pieza de trabajo en su lugar y desplazar el soplete (o viceversa) es muy inferior en el caso del proceso de corte con arco de plasma, que no hace contacto


• En comparación con el OFC, el proceso de corte con plasma opera en un nivel energético muy superior, lo que permite mayores velocidades de corte.

• El PAC tiene la ventaja de iniciarse inmediatamente, sin necesidad de precalentamiento. El inicio instantáneo resulta especialmente ventajoso en aplicaciones que implican interrupción del corte, como en el corte de mallas.

DESVENTAJAS DEL PAC

• En comparación con la mayor parte de los métodos decorte mecánicos, presenta peligros como son incendio, choque eléctrico, luz intensa, humo y gases, y niveles de ruido que probablemente no estén presentes en los procesos mecánicos.

• Es difícil controlar el PAC con tanta precisión como algunos procesos mecánicos, para trabajos con tolerancias estrechas.

• En comparación con el OFC, el equipo de PAC tiende a ser más costoso, requiere energía eléctrica y presenta peligros de choque eléctrico.