HISTORIA: La nociva acción de la atmósfera (oxidación acelerada por el calentamiento) sobre los electrodos sin recubrir durante la formación del arco, llevó a los investigadores a tratar de solucionar dichos inconvenientes. A principios principios de los años cuarenta se comenzó comenzó a utilizar utilizar la primera primera de estas técnicas. técnicas. Se desarrolló un proceso para la soldadura de magnesio, en la que se utilizaba un electrodo no consumible (de tungsteno) y una atmósfera inerte (de helio). Esta técnica se conoce como Gas Tungsten Arc Welding (GTAW o TIG.). Los avances en esta técnica incluyen estudios sobre la utilización de otros gases alternativos. En los años cincuenta se desarrolló una variación de la técnica GTAW o TIG que conseguía considerables aumentos en la temperatura y en el voltaje de trabajo. Esta técnica es la Plasma Arc Welding W elding (PAW) y pequeñas variaciones variacione s en el flujo de gases pueden lograr que se utilice para el corte (Plasma Arc Cutting – PAC). En la actualidad estas técnicas tienen una amplia aplicación, especialmente en la industria de automoción, industria aeroespacial, construcción Soldadura por Plasma o PAW La soldadura por plasma es considerada como un método más avanzado que la soldadura TIG, ya TIG, ya que proporciona un aumento de productividad. Conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), la soldadura por plasma alcanza una densidad energética y temperaturas superiores a la TIG. El arco eléctrico es formado entre el electrodo el electrodo y la pieza a soldar.
La energía para conseguir la ionización la logra el arco eléctrico que se forma entre el electrodo y el metal a soldar. En la soldadura por plasma se emplea un gas, generalmente argón puro, que pasa a estado plasmático por medio de un orificio de reducción que estrangula el paso del gas logrando aumentar la velocidad del mismo, dirigiendo al metal que se desea soldar, un chorro concentrado que puede alcanzar una temperatura entre 20.000 y los 28.000°C. El flujo de gas de plasma no protege al arco, el baño de fusión y el material expuesto al calentamiento de la atmósfera, por lo que se utiliza un segundo gas que protege al conjunto envolviéndolo. Los electrodos utilizados para la soldadura por plasma mayormente son fabricados con tungsteno sinterizado.
Características de la Soldadura por Plasma
La soldadura por plasma se utiliza principalmente en uniones de alta calidad tales como las requeridas en construcción aeroespacial, plantas de procesos químicos e
industrias petroleras. Este tipo de soldadura no contamina el metal base, no produce escoria y se puede utilizar para soldar los mismos materiales que se sueldan con TIG y otras aleaciones y materiales muy delgados. Podemos clasificarla de mejor manera dentro de tres modalidades:
Soldadura Microplasma: Se aplica sobre materiales muy delgados con
corrientes de soldadura de 0,1 Amp y hasta de 20 Amp. Esta soldadura puede realizarse sobre espesores de calibre muy delgado, lo cual no sería posible lograr con ningún otro proceso.
Soldadura medioplasma o soldadura de plasma mediano: Este tipo
de soldadura por plasma funciona por fusión de metal a metal, con corrientes de soldadura de entre 20 Amp y de hasta 100 Amp.
Soldadura Keyhole u ojo de cerradura: Se emplea para uniones de
placas y tuberías con corrientes de soldadura mayores entre 100Amp a 250 Amp, con lo cual se logra la penetración del arco plasma en todo el espesor del material a soldar.
Partes de la soldadura por plasma La soldadura por plasma se compone básicamente de un proceso que comprende muchos elementos (arriba mencionados), que ayudan a su eficiente desempeño. Podemos encontrar dentro de ellos:
Gases, los cuales fluyen envolviendo el electrodo de tungsteno. Generalmente argón o helio. El electrodo de tungsteno , que es el principal ayudante durante el proceso de soldadura. Metal base, que puede ser cualquier metal comercial o diversas aleaciones. Depósito de gas, que puede ser de cerámica, de metal de alta resistencia de impacto o enfriado por agua. La fuente de poder , CAAF, CDPD o CDPI. Metal de aporte, pero sólo si se cuenta con él, porque no es indispensable para la soldadura.
VENTAJAS
Debido a las grandes temperaturas del arco plasma, éste tiene numerosas aplicaciones y su mayor ventaja es que su zona de impacto es dos o tres veces inferior en comparación con la soldadura TIG. Es el procedimiento de soldadura con fusión más perfecto. Arco excepcionalmente estable, permitiendo el uso de corriente hasta de 0.1 A Concentración de la energía en una zona muy reducida. Penetración controlada a través del valor del flujo. Deformación mínima de la pieza a soldar por la concentración de energía térmica. Forma cilíndrica del arco transferido con lo que se evitan los efectos negativos que aparecen al cambiar la distancia torcha-pieza a soldar. Facilidad de operación al poder extenderse el arco a 10-15 mm de longitud. Posibilidad de trabajar con facilidad con aporte de material.
¿Qué es el corte por plasma? Es el proceso donde usa un arco eléctrico concentrado el cual funde el material a través de un haz de plasma de muy alta temperatura. Cualquier material conductivo puede ser cortado con este sistema.
¿Cómo funciona el corte por plasma? Funciona elevando la temperatura del material a cortar de una forma muy localizada y por encima de los 30,000 °C, llevando el gas utilizado hasta el cuarto estado de la materia, el plasma, estado en el que los electrones se disocian del átomo y el gas se ioniza. establece un arco eléctrico ionizándose el gas circundante, como ocurre en el proceso de soldeo TIG, pero el plasma obtenido se estrangula haciéndolo pasar por una tobera de pequeño diámetro, de forma que el plasma se mueve a velocidades muy grandes, obteniéndose un chorro de plasma a alta temperatura, del orden de los 20,000º C, y gran velocidad, capaz de fundir el metal a cortar y retirar las escorias y los óxidos formados. El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra
extraordinariamente la energia cinética del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad adquiere la propiedad de cortar.
Medidas de corte y material que se usa
Existen cortadoras de plasma de 20 hasta 1000 amperios los gases plasmáticos que pueden usarse son aire comprimido, nitrógeno, oxigeno o argón/hidrogeno, para cortar materiales tales como el acero al carbono, aceros de alta aleación, inoxidables, aluminio, cobre, etc.. Con este método se pueden obtener velocidades de corte muy elevadas; se emplea par el corte de metales de 2 a 15 mm, aunque se pueden cortar espesores de hasta 200 mm.
Fuente de energía: normalmente es un transformador - rectificador trifásico. Ha de tener una elevada tensión de vacío (100 - 400 v). Deben ser específicos de corte por plasma y tener una característica de intensidad constante. Distribuidor de gas: esta alimentado por botellas de gas comprimido, permitiendo mezclas de gases de distinta naturaleza y proporción. Generador de alta frecuencia: se utiliza para ionizar parcialmente el gas. Portaelectrodo: la misión del portaelectrodo es producir un plasma de continua y expulsarlo hacia la pieza a cortar. En esencia el portaelectrodo está formado por: Cámara cilíndrica (boquilla) provista en su extremidad de una pieza con un taladro central, que tiene como misión contraer el chorro de plasma aumentando así su temperatura central y su velocidad. Es importante utilizar la corriente adecuada para evitar el doble arco que producirá el fallo de boquilla. Con doble arco se establece un arco entre el electrodo y la boquilla y otro entre la boquilla y la pieza.
Electrodo de wolframio o circonio, en función del gas a utilizar; el de wolframio será puntiagudo (como el utilizado en soldadura TIG), mientras que el de circonio o hafnio será plano o embutido en cobre. En el corte con plasma convencional se emplea un arco transferido, que significa que el arco se establece entre el electrodo y la pieza. Esto no es posible cuando comienza el proceso, ya que no se ha ionizado el gas aún.
Por ello, para iniciar el proceso un generador de alta frecuencia produce primero un arco piloto entre el electrodo y la boquilla. El arco piloto calienta el gas plasmágeno y lo ioniza. En este momento el arco piloto se apaga automáticamente y se estabiliza el arco plasma.
MEDIDAS DE SEGURIDAD
El proceso de soldadura ha de realizarse preferentemente en áreas asignadas de forma específica, para evitar que personal ajeno al proceso pueda en determinado momento salir lastimado. Toda soldadura al arco, genera rayos, ultravioleta, los que de incidir directamente en la retina por un periodo prolongado de tiempo pueden producir ceguera. Debido a esto, siempre ha de utilizarse una protección específica, a través de una máscara de soldadura; también han de protegerse manos, brazos y cuerpo.
