Configuración y procedimiento para PAC

Después de leer este artículo, aprenderá acerca de la configuración y el procedimiento para el corte por arco de plasma (PAC) con la ayuda de diagramas adecuados.

Al igual que la soldadura por arco de plasma, el PAC se puede usar en dos modos, a saber, arco transferido y arco no transferido; El primero, sin embargo, es el principal proceso utilizado industrialmente. En la Fig. 19.16 se muestra un diagrama de circuito para una unidad de corte por plasma de arco transferido. El proceso opera con dcen para producir un arco transferido restringido.

En este modo, el chorro de plasma para el corte se establece entre la punta del electrodo y la pieza de trabajo. Sin embargo, la iniciación del arco se realiza a través de un arco piloto entre el electrodo y la punta de la boquilla. La boquilla está conectada al trabajo (positivo) a través de una resistencia limitadora de corriente y un contacto de relé de arco piloto.

El arco piloto es iniciado por un generador de alta frecuencia. La fuente de poder de soldadura mantiene el arco piloto de baja corriente en la antorcha. El gas de plasma se ioniza al pasar a través del arco y se sopla a través del orificio de la boquilla para proporcionar un camino de baja resistencia para el establecimiento del arco de plasma principal entre el electrodo y la pieza de trabajo. Cuando se establece el arco principal, el arco piloto se extingue automáticamente a través de la operación del relé para evitar un calentamiento innecesario de la punta de la boquilla.

Dado que la punta de la antorcha está expuesta a una temperatura alta que oscila entre 10.000 y 14.000 ° C, está casi invariablemente hecha de cobre enfriado con agua. Además, el diseño de la antorcha es tal que produce una capa límite de gas entre el plasma y la boquilla.

El chorro de plasma no transferido se usa a veces para cortar materiales de calibre delgado. La instalación para dicho sistema incorpora el mismo equipo que para el arco transferido, pero el diseño de la antorcha y el diagrama del circuito son diferentes, como se muestra en la figura 19.17. La pieza que se está cortando no forma parte del circuito eléctrico.

El arco se realiza en este caso entre un electrodo de tungsteno (negativo) y una boquilla de cobre (positivo) y el chorro de plasma toma la forma deseada. El arco se inicia en el momento en que la punta del electrodo toca el borde de la boquilla, el electrodo se mueve por un dispositivo adecuado en el cabezal de corte. Antes de que se golpee el arco, se hace que el gas fluya a través de la boquilla. Durante la operación de corte, la distancia entre la punta de la boquilla y la pieza de trabajo se mantiene lo más pequeña posible; a veces la punta de la boquilla puede tocar la pieza de trabajo. En la parte superior, el corte tiene un ancho igual al orificio de la boquilla, mientras que en la parte inferior el corte es más estrecho.

Este tipo de soplete de plasma se emplea para cortar metal con un grosor de 3 a 5 mm solamente, de ahí su uso limitado en la industria. Por lo tanto, el resto de la discusión en esta sección se limita a los sistemas de corte por plasma de arco transferido solamente.

Se utilizan diferentes variantes del proceso de PAC de arco transferido para mejorar la calidad del corte para aplicaciones particulares para materiales de corte en el rango de 3 a 38 mm de espesor. El blindaje auxiliar en forma de gas o agua se utiliza para mejorar la calidad.

Las variaciones importantes del proceso incluyen:

(i) Corte por plasma de doble flujo,

(ii) corte por plasma con protección de agua, y

(iii) Inyección de agua de corte por plasma.

Corte de plasma de doble flujo:

En este proceso, se proporciona la envoltura de gas protector alrededor del chorro de corte de plasma como se muestra en la Fig. 19.18. El gas de plasma habitual es nitrógeno, mientras que la selección del gas de protección depende del material a cortar; para aceros bajos en carbono puede ser dióxido de carbono o aire, para dióxido de carbono de acero inoxidable y mezcla de argón e hidrógeno para aluminio.

Corte de plasma protegido contra el agua:

Esta técnica es similar al corte por plasma de flujo dual, excepto que el gas de protección es reemplazado por agua que mejora la apariencia del corte y la vida útil de la boquilla. Sin embargo, la cuadratura de corte y la velocidad de corte no se mejoran significativamente con respecto al método PAC convencional.

Corte por plasma de inyección de agua:

Esta variante del proceso de PAC utiliza un chorro de agua de impacto simétrico cerca del orificio de la boquilla de restricción para constreñir aún más el chorro de plasma como se muestra en la Fig. 19.19. El chorro de agua también evita la mezcla turbulenta de gases atmosféricos con el plasma. La punta de la boquilla puede estar hecha de material cerámico para evitar el doble arco. El arco doble se produce cuando el arco salta del electrodo a la boquilla y luego a la pieza de trabajo, lo que suele dañar la boquilla.

Fig. 19.19 Sistema de corte por arco de plasma por inyección de agua.

El plasma restringido por agua produce un corte de velocidad estrecho y bien definido mayor que los que se pueden lograr con el proceso de APA convencional. Como la mayor parte del agua sale de la boquilla en forma de pulverización líquida, enfría el borde de la ranura, produciendo bruscos puntos de entrada.

Cuando el gas de plasma y el agua se inyectan de forma tangencial, el chorro de plasma se arremolina a medida que sale del orificio, lo que da como resultado una cara perpendicular de alta calidad en un lado de la ranura. El otro lado del corte es biselado. Por lo tanto, la dirección de desplazamiento debe seleccionarse para producir un corte perpendicular en la parte y el corte en bisel en la chatarra, como se muestra en la Fig. 19.20 para realizar cortes circulares.

Selección de gas:

La selección del gas de plasma depende del material que se está cortando y de la calidad del corte deseado. Los aceros al carbono se cortan utilizando aire comprimido (80% de nitrógeno y 20% de oxígeno) o nitrógeno para gas de plasma. El nitrógeno también se usa para el método de inyección de agua de APA. En algunos sistemas, el nitrógeno se utiliza para el gas de plasma y el oxígeno se inyecta en el chorro de plasma corriente abajo del electrodo. Esta disposición aumenta la velocidad de corte sin afectar la vida útil del electrodo.

La mayoría de los metales no ferrosos se cortan utilizando nitrógeno, mezclas de nitrógeno-hidrógeno o mezclas de argón-hidrógeno. El titanio y el circonio se cortan con argón puro debido a su susceptibilidad a la fragilidad por los gases reactivos.

En algunos casos de corte de metales no ferrosos con sistema de doble flujo, el nitrógeno se utiliza para el gas de plasma, mientras que el dióxido de carbono se utiliza como gas de protección. Para cortes de mejor calidad, la mezcla de argón-hidrógeno se utiliza como gas de plasma y nitrógeno como gas de protección.

Una unidad PAC típica que consiste en una fuente de alimentación de CC, un soplete de corte, una unidad de alta frecuencia, sistemas de gas y agua de enfriamiento puede usar 24-30 lit / min de argón, 8-13 lit / min de hidrógeno, 30 - 150 lit / Min. de nitrógeno y 1-5 a 2 lit / min de agua. La Tabla 19.5 muestra los datos pertenecientes a PAC con un arco de penetración en el ojo de la cerradura y un corte convencional de oxi-acetileno.