Hoy en día es difícil imaginar la industria pesada sin el uso de soldadura y corte de metales. En la mayoría empresas industriales Quienes participan en el procesamiento de productos metálicos utilizan un método de corte especial: el plasma.
El corte por plasma es un proceso de procesamiento de materiales en el que elemento de corte es un chorro de plasma.
Pocas personas saben cómo cortar metales por plasma con sus propias manos y cuáles son las etapas principales de este proceso. En la mayoría de los casos, el espesor de los productos procesados es inferior a 20 cm, y para cortar metal de este espesor se utilizan dispositivos de plasma.
Características del corte de productos mediante plasma.
Quienes utilizan un cortador de oxígeno para separar metal saben que el corte por plasma se diferencia de este método en muchos aspectos. Aquí, en lugar de un gas de corte, se utiliza un chorro de plasma. Al igual que con soldadura convencional, el corte por plasma utiliza un arco eléctrico. Se enciende directamente entre la superficie del objeto y el electrodo. El gas suministrado se convierte en plasma. Un dato interesante es que la temperatura de este último puede alcanzar varias decenas de miles de grados (de 5 a 30 mil). En este caso, la velocidad del chorro suele alcanzar los 1.500 m/s. El corte de metales por plasma es adecuado para productos de hasta 20 cm de espesor. En cuanto al gas suministrado a la boquilla, se presenta en varios tipos: activo e inactivo.
La primera categoría incluye oxígeno y mezcla de aire, el segundo: nitrógeno, hidrógeno y algunos gases inertes, por ejemplo, argón. La elección de un gas u otro depende del metal. Si se trata de un metal ferroso, se recomienda utilizar gases activos. Los inactivos son más adecuados para metales no ferrosos (aluminio, cobre) y sus aleaciones. El corte por plasma manual puede ser superficial y por separación. Este último se utiliza con mucha más frecuencia. Debes saber que este método de corte de metal es el más automatizado. El corte por plasma implica el uso de máquinas automáticas (programables) especiales.
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Lados positivos y negativos.
El corte por plasma tiene sus efectos positivos y lados negativos. Las ventajas, en primer lugar, incluyen la posibilidad de utilizar equipos para cortar cualquier metal. Esto se consigue gracias a temperatura elevada V área de trabajo. En segundo lugar, un aspecto importante es la alta velocidad. Esto garantiza la mejor productividad. En tercer lugar, el corte por plasma es ideal para cortar productos de diversas formas geométricas. Esto no se puede lograr utilizando el método del gas simple. Por cuartos, gran importancia Tiene el hecho de que dicho corte de metal es preciso y rápido. Aquí la probabilidad de recibir productos de baja calidad se reduce significativamente, ya que el trabajo está automatizado.
En quinto lugar, todo el mundo sabe que un simple corte de oxígeno puede suponer un peligro para los seres humanos y otras personas. El corte por plasma es el menos peligroso. En sexto lugar, ese trabajo puede llevarse a cabo tanto en al aire libre y bajo el agua. También es importante que el coste por 1 m de material sea mucho menor, por todo ello el corte por plasma se utiliza cada vez más en las grandes instalaciones industriales. Como para aspectos negativos El equipo para este proceso es bastante caro, por lo que esta técnica rara vez se utiliza en casa.
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Que dispositivo elegir
El corte de metal por plasma comienza con la preparación del equipo. Para hacer esto, deberá elegir un dispositivo de calidad. Existen 2 tipos de equipos: inversor y transformador. Los inversores son familiares para muchos porque se utilizan para soldar. Reemplazaron transformadores. Las unidades inversoras son pequeñas, compactas, estéticamente agradables y consumen menos energía. Al comprar equipos, es necesario prestar atención a características tales como el tiempo de funcionamiento y la potencia. La desventaja de una unidad de este tipo es que es bastante sensible a las sobretensiones en la red.
El equipo de corte tipo transformador es el más confiable y duradero. Una característica especial de los transformadores es que, a alta potencia, pueden utilizarse para corte automatizado. También se utiliza el método manual. Si se supone que el corte de metales se realizará en un taller privado o en instalaciones industriales, entonces es más recomendable comprar un dispositivo tipo transformador. También se utiliza mucho en la fabricación de automóviles. Hay que recordar que cualquier corte por plasma es un placer caro.
El dispositivo no será barato. Un criterio importante Al elegir el equipo se tiene en cuenta el espesor máximo de corte. Para los metales no ferrosos (cobre) siempre es menor. si en pasaporte técnico Si el espesor máximo es de 10 mm, entonces este indicador se aplica a metales no ferrosos.
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Características del corte por plasma por arco manual.
El método manual se utiliza a menudo para cortar productos metálicos. Su peculiaridad es que no requiere altas calificaciones para cortar el producto. El trabajo puede ser realizado por cualquier persona, conociendo todas las etapas principales del proceso. Al comprar una cortadora de plasma, podrá cortar no solo metal, sino también baldosas, madera y otros materiales. corte por plasma a mano Comienza con una inspección de equipos, boquillas, electrodos. La boquilla y los electrodos deben estar bien sujetos. Para ahorrar materiales, es aconsejable iniciar el arco lo menos posible. Para que el dispositivo comience a funcionar, es necesario alimentarlo. aire comprimido.
Para ello, se pueden utilizar cilindros llenos de aire, un compresor o conectar el equipo a una tubería central (si el corte se realiza en un entorno industrial). Los dispositivos más confiables están equipados con un dispositivo de control especial, con la ayuda del cual se distribuye el aire entrante en el dispositivo.
La siguiente etapa es la configuración del equipo. Para hacer esto, debe seleccionar la intensidad actual correcta. Es preferible empezar a cortar con una corriente elevada. En este caso se realizan varios cortes de prueba. Un modo seleccionado incorrectamente puede provocar un sobrecalentamiento del metal y salpicaduras. Con un modo de combustión de arco óptimo, la línea de corte debe ser suave y el metal no debe deformarse.
Si es necesario cortar material en láminas, la boquilla del quemador se coloca cerca de la superficie del metal. Para hacer esto, encienda el botón de encendido del dispositivo. Poco después debería encenderse el arco piloto, seguido por el arco de corte. El arco debe dirigirse en un ángulo de 90° con respecto al metal. El quemador se mueve de arriba a abajo. Si el corte automático por plasma tiene una alta velocidad, entonces cuando método manual El quemador debe moverse lentamente. Al finalizar el trabajo, es aconsejable detener brevemente el avance del soplete para completar el corte.
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Cortar varios metales
Cortar un metal en particular puede tener sus propias características. Hoy en día se utiliza más a menudo el corte. material laminar. Suele estar representado por acero. A menudo es necesario cortar aluminio. Si la soldadura de este metal resulta difícil debido a la formación de película protectora en forma de óxido de aluminio, cortar aluminio es bastante sencillo. Es importante recordar aquí que no es necesario utilizar aire ni gases activos.
El corte por plasma de aluminio se realiza con argón o nitrógeno.
El argón y el nitrógeno son elementos químicamente menos activos, por lo que durante el proceso de corte y calentamiento del metal no se forma una película de óxido. Otro material común es el acero. En esta situación, el corte se realiza sin utilizar gases protectores. El corte por plasma por arco de aire es excelente para productos hechos de de acero inoxidable. Esto es lo más manera asequible corte
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Corte por chorro de plasma
A diferencia del método de arco, al cortar con chorro de plasma, el metal no participa en la formación de un circuito eléctrico. El arco eléctrico en sí está presente, pero se forma directamente entre parte interna boquilla y electrodo. Un arco eléctrico de este tipo es necesario para que se forme plasma. Esto permite cortar materiales que no conducen electricidad. El plasma en esta situación es de alta velocidad. Muy a menudo, este método se utiliza para separar material en láminas. En cuanto al uso de electrodos, para el corte por plasma son adecuados los electrodos basados en diversas aleaciones de tungsteno.
Hay que recordar que para poder cortar materiales mediante flujo de plasma es necesario tener disponible herramientas necesarias y materiales. Incluyen un aparato de corte, una fuente de corriente eléctrica, un mono, zapatos, una máscara, guantes, un martillo, un cincel y un cepillo de alambre. A menudo, para realizar este trabajo, se fabrica a mano una máquina de corte por plasma. En términos de potencia, puede que no sea inferior al de fábrica.
Uno de los tipos populares de procesamiento de metales es su corte. Hay muchas formas de obtener la forma requerida a partir de una sola hoja, pero en este material veremos el principio de funcionamiento del corte por plasma.
Corte por plasma. De hecho, existe un punto medio dorado. Las ventajas de cortar metal con plasma combinan todas las tecnologías anteriores. La principal ventaja es que no existen restricciones en cuanto al tipo de material procesado. Sólo en términos de espesor.
- aleaciones de aluminio 120 mm
- aleaciones de cobre 80 mm
- acero 50mm
- hierro fundido 90 mm
Los equipos varían desde industriales hasta domésticos, por lo que la tecnología es accesible para todos. Echemos un vistazo más de cerca.
Corte por plasma de metal - principio de funcionamiento
Un medio de dos componentes actúa como cortador:
- Arco eléctrico que funciona según esquema clásico– descarga entre cátodo y ánodo. Además, el propio material puede actuar como ánodo si es conductor.
- Arco de gas. Al calentarse bajo la influencia de un arco eléctrico (la temperatura alcanza los 25.000º C), el gas se ioniza y se convierte en conductor de corriente eléctrica.
El principio de funcionamiento del corte por plasma se muestra en detalle en este vídeo.
Como resultado, se forma plasma, que se alimenta bajo alta presión en el área de corte. Esta corriente de gas caliente evapora literalmente el metal, y sólo en la zona de trabajo. A pesar de que la temperatura del corte por plasma se mide en decenas de miles de grados, prácticamente no hay impacto en la zona límite.
¡Importante! La velocidad seleccionada correctamente le permite obtener un corte muy estrecho sin dañar el borde del material.
La fuente del corte por plasma es un soplete de plasma. 
Su tarea es encender el arco, mantener la temperatura de funcionamiento y expulsar el metal fundido del área de corte. Dado que los cortadores de plasma están diseñados para procesar cualquier material sólido, incluidos los dieléctricos, la formación de un arco eléctrico se realiza de dos maneras: 
La figura a) muestra un cortador de acción directa. Conjunto de cátodo (8) junto con el asignado cátodo (6) son uno de los electrodos. El segundo electrodo (ánodo) es pieza de trabajo (4)– un metal con buena conductividad eléctrica.
A él se conecta el cable de alimentación de la antorcha de plasma. Punta de corte por plasma (5) en este esquema actúa como vivienda. De separado del cátodo aislante (7). El gas se suministra al interior. ajuste (1) y forma un chorro de plasma que consiste en arco eléctrico (2) y de gas (3).
El corte por plasma es una nueva y excelente tecnología que permite cortar metales de considerable espesor y de cualquier naturaleza, incluso los más caprichosos. El objeto cortante no es un cuchillo, sino un denso chorro de plasma, que permite formar un patrón de corte perfectamente preciso en una unidad de tiempo determinada.
Este método de trabajar con metal tiene muchas ventajas, que analizaremos a continuación. Ahora comencemos con la física: necesitamos comprender la esencia del proceso.
La tecnología de corte de metales por plasma otorga el protagonismo femenino a nuestro querido arco eléctrico. Se forma entre el electrodo y la boquilla. A veces, en lugar de un electrodo, hay metal que hay que cortar. Averigüemos qué es el corte por plasma.
El comienzo del proceso es encender la fuente de energía eléctrica y suministrar corriente de alta frecuencia al cortador de plasma. La fuente de alimentación se enciende automáticamente después de presionar el interruptor de encendido en el dispositivo.
Primero, se forma el llamado arco intermedio: es temporal y conecta el electrodo a la punta de la boquilla del cortador. Este arco piloto se calienta a un nivel de temperatura de aproximadamente 8000°C.
Este punto importante proceso general Corte por plasma: debe recordar que el arco real entre el electrodo y el metal no se forma inmediatamente, sino a través de su versión intermedia.
La siguiente etapa del proceso es el suministro de aire desde el compresor, que normalmente está conectado a la máquina cortadora de metales. El compresor suministra aire comprimido. Este aire ingresa a la cámara del soplete de plasma, en la que se encuentra un arco eléctrico temporal que ya se calienta.
El arco calienta aire comprimido, cuyo volumen aumenta muchas veces cuando se calienta. Además de calentarse y aumentar de volumen, el aire comienza a ionizarse y transformarse en un auténtico conductor de corriente eléctrica. Se convierte en ese mismo plasma.
El pequeño diámetro de la boquilla permite acelerar el flujo de este plasma caliente a velocidades enormes con las que el chorro sale disparado del aparato. La velocidad del flujo puede alcanzar los tres metros por segundo.
Esquema de operación de corte por plasma.
La temperatura del aire es prohibitiva, hasta 30.000°C. En estas condiciones, la conductividad eléctrica del aire-plasma es casi igual a la conductividad del metal que se está cortando.
El verdadero arco terminal aparece instantáneamente tan pronto como el flujo de plasma alcanza y toca la superficie del metal. El arco temporal, a su vez, se apaga automáticamente. El metal comienza a fundirse exactamente en el punto de corte.
Las gotas de metal líquido se eliminan inmediatamente con un chorro de aire comprimido. Este es el principio del corte por plasma. Como ves, todo es sencillo, lógico y comprensible.
Clasificación de tipos de corte por plasma.
Los tipos de corte por plasma dependerán del entorno en el que se realice el trabajo en metal:
Simple
La principal diferencia entre el método es la limitación del arco eléctrico. Para cortar se utiliza corriente eléctrica y aire. A veces se utiliza gas en forma de nitrógeno en lugar de aire. Si la chapa es fina (sólo unos pocos milímetros), el proceso se puede comparar con el corte por láser.
Con este método, el espesor de los metales no debe exceder los 10 mm. El método funciona muy bien para aceros de baja aleación y otros metales blandos. El elemento cortante es el oxígeno, a partir del cual se forma un chorro comprimido que finalmente se convierte en plasma.
Los cortes producen bordes muy suaves que no requieren ningún acabado adicional.
Usando gas protector
En este método se utilizan gases protectores en lugar de aire, que tras su conversión en un soplete de plasma se convierten en una corriente de plasma. Calidad de los cortes en en este caso significativamente aumentado debido a la excelente protección del proceso contra influencias ambiente.
El gas para el corte por plasma no es nada inusual: puede ser hidrógeno o argón, el “gas clásico”.
Con agua en lugar de aire
Un método excelente con muchas ventajas, una de las cuales es la ausencia de la necesidad de un sistema de refrigeración caro y voluminoso.
Existen otros criterios de clasificación para el corte por plasma. Por ejemplo, los tipos de corte son separación y superficie. El primero se utiliza con más frecuencia.
Otro parámetro es el método de corte. Un tipo es el corte por arco, en el que el metal que se corta actúa como un elemento de un circuito eléctrico. Otro tipo es el corte por chorro, donde un arco eléctrico conecta electrodos en lugar de la pieza de trabajo de metal.
Las cortadoras de plasma existen en el mercado con una gran variedad de variedades, por lo que se pueden clasificar por marca, fabricante y muchos otros parámetros técnicos y comerciales.
Existe, por ejemplo, el corte por plasma manual, el método más asequible tanto en precio como en facilidad de ejecución. Existen tecnologías automáticas de máquinas, cuyos dispositivos son mucho más caros y complejos.
Beneficios del corte por plasma
El principio de funcionamiento del corte por plasma.
Mayoría tecnología similar es el corte de metales por láser, por lo que sería lógico enumerar las ventajas en comparación con su “vecino”:
- El corte por plasma puede manipular metales de cualquier naturaleza, incluidos los no ferrosos, refractarios y otros de difícil procesamiento.
- La velocidad del proceso es mucho mayor que la del corte con una cortadora de gas.
- Una de las características importantes es la capacidad de producir cortes de cualquier forma, incluidos patrones geométricos y cortes figurados de la más alta complejidad. En otras palabras, el corte por plasma es la realización de las más atrevidas. ideas creativas sobre metal y otros materiales difíciles de cortar.
- A la cortadora de plasma no le importa el espesor del metal: la velocidad y la calidad no se pierden en absoluto.
- Este método se adapta no sólo a los metales, sino también a otros materiales: es bastante universal.
- El corte por plasma es más rápido y más eficiente en calidad de bordes que cualquier otro metodos mecanicos corte
- Con este método, es posible trabajar no solo perpendicular a la superficie del metal, sino también en ángulo, lo que ayuda a dominar láminas de metal anchas.
- Desde un punto de vista medioambiental, este es un tipo de trabajo con metal completamente seguro con una liberación mínima de sustancias nocivas o contaminantes al aire.
- Excelente ahorro de tiempo debido a la ausencia de necesidad de precalentar el metal.
- Dado que el método no utiliza explosivos. cilindros de gas, es mucho más seguro que otros métodos.
Desventajas del corte por plasma
Ningún método de procesamiento de metales está exento de inconvenientes y el corte por plasma no es una excepción.
Las desventajas del corte por plasma son las siguientes:
- El alto costo de todo. gama de modelos máquinas de corte por plasma, incluidas incluso las opciones manuales más simples.
- Límites de espesor del metal para corte por plasma: el espesor máximo es de sólo 100 milímetros.
- Esta es una forma de trabajar ruidosa porque el aire comprimido o el gas se suministra a gran velocidad.
- El equipo es complejo, costoso y requiere un mantenimiento competente y constante.
Otra característica positiva distintiva del método es que durante el proceso sólo se calienta una pequeña zona local. Y esta zona se enfría mucho más rápido que con el corte láser o mecánico.
El enfriamiento sólo es necesario para dos elementos constituyentes– cátodo y boquilla, como los más cargados. Esto se puede hacer sin problemas utilizando fluido de trabajo.
Arco y chorro de plasma.
El arco comienza a funcionar de manera estable como resultado de la relación de trabajo entre el cátodo y la boquilla con el vapor del aire caliente comprimido. En el cátodo se localiza una carga negativa y en la punta de la boquilla, correspondientemente, una carga positiva. De este modo se forma un arco intermedio.
El exceso de humedad es absorbido por un material especial ubicado en el depósito de la cámara del soplete de plasma.
Las reglas de seguridad para este método son las más estrictas, porque todos los dispositivos de corte por plasma pueden resultar muy traumáticos para el maestro. Esto es especialmente cierto para los modelos con control manual.
Todo irá bien si sigues las recomendaciones del maestro en cuanto a equipo de protección: visera, gafas polarizadas, botas de seguridad, etc. En este caso, podrá protegerse de los principales factores de riesgo de este método: gotas de metal fundido, alto voltaje y aire caliente.
Otro consejo de seguridad es nunca golpear el metal con el cortador para eliminar las salpicaduras de metal, como hacen algunos artesanos. Corre el riesgo de dañar el dispositivo, pero lo principal es atrapar trozos de metal fundido, por ejemplo, con la cara u otra parte del cuerpo desprotegida. Mejor cuídate.
Ahorro Suministros no toma ultimo lugar en un corte eficiente. Para ello, encendemos el arco eléctrico no con demasiada frecuencia, pero sí con precisión y a tiempo, para no interrumpirlo innecesariamente.
El ahorro de recursos también se extiende a la fuerza y potencia actuales. Si lo calcula correctamente, obtendrá no solo ahorros, sino también un excelente corte sin rebabas, incrustaciones y deformaciones del metal.
Para hacer esto, debes trabajar de acuerdo con el siguiente esquema: primero aplica una corriente de alta potencia, haz un par o tres cortes con ella. Si la intensidad y la potencia de la corriente son demasiado altas, inmediatamente se formarán incrustaciones en el metal debido a un sobrecalentamiento significativo.
Después de examinar los cortes, quedará claro si dejar la corriente en este nivel o cambiarla. En otras palabras, trabajamos de forma experimental, en muestras pequeñas.
¿Cómo utilizar una cortadora de plasma?
Circuito eléctrico de un generador de plasma.
Cortar metales utilizando una corriente de plasma es una tarea demasiado seria para abordarla sin un estudio previo y una preparación cuidadosa. Esto le ayudará a cortar de forma más eficiente desde todos los puntos de vista y, lo que es más importante, a minimizar los riesgos asociados a los peligros industriales.
En primer lugar, es necesario conocer el principio de funcionamiento del corte por plasma para poder ver la imagen completa de los fenómenos físicos.
La antorcha de plasma debe mantenerse muy cerca de la superficie y el borde del metal, en lugar de Corte por láser. Cuando se enciende el interruptor de palanca de "inicio", primero se encenderá el arco eléctrico temporal, y solo luego el real, que será el elemento de corte principal. La antorcha con el arco de corte debe guiarse de manera uniforme y lenta sobre el material.
La velocidad de corte debe controlarse estrictamente. Esto se puede hacer observando las chispas con reverso lámina de metal a cortar. Si no hay chispas, esto significa que el corte del metal fue incompleto.
Esto puede suceder por varias razones: debido a una velocidad demasiado alta del quemador o al paso del aparato, o una potencia de corriente suministrada demasiado insuficiente, o incumplimiento ángulo recto a 90° entre el soplete y la superficie metálica.
El hecho es que la fusión completa del metal se produce solo cuando el cortador de plasma se inclina hacia la superficie del metal en ángulo recto y ni un grado más o menos.
Después de completar el trabajo, se debe inclinar el cortador. El aire seguirá saliendo durante un breve periodo de tiempo incluso después de apagar el dispositivo.
Antes de trabajar, no es perjudicial estudiar el diagrama de su dispositivo: es allí donde puede leer la información más confiable sobre el espesor permitido del metal que se puede cortar o perforar. El diseño de una cortadora de plasma puede variar, todo depende de las funciones para su finalidad.
Elegir una máquina de corte por plasma
Comprando cualquier equipo tecnico- un asunto en el que no es necesario dedicar tiempo ni esfuerzo: el riesgo de una decisión fallida y de pérdida de dinero es demasiado alto. Y el dinero aquí es considerable: en principio, no encontrará una cortadora de plasma más barata que 500 USD.
Para empezar, veamos los parámetros y características técnicas del dispositivo.
Dos grandes grupos de cortadores de plasma son los inversores y los transformadores. Los nombres hablan por sí solos.
Chorro de plasma abierto y cerrado.
Si necesitas una cortadora compacta para trabajar con metales finos, puedes optar por una cortadora de tipo inversor. Consumen poca energía, son ligeros y tienen pequeñas dimensiones.
Al mismo tiempo, funcionan de forma intermitente y fallan fácilmente debido a cambios en el voltaje de la red. El precio de estos dispositivos es bastante razonable; son los más económicos de todos los cortadores de plasma.
Otra cosa son las cortadoras de transformadores. Aquí tanto las dimensiones como el peso están “bien”: dispositivos serios en todos los aspectos.
Consumen mucha energía, pero pueden trabajar casi sin interrupciones durante todo el día. Y el espesor del metal puede ser mayor que al cortar con un modelo inversor. El coste de estos dispositivos es elevado: entre 3.000 y 20.000 dólares.
Seleccionar un cortador de plasma por potencia.
Comenzamos nuestro razonamiento con las propiedades y características técnicas piezas que planea procesar y cortar. Es por esto que se calcula la potencia del dispositivo de corte, porque tanto la boquilla en su diámetro como el tipo de gas utilizado serán diferentes.
El uso del corte por plasma es sumamente amplio, por lo que sólo necesitas hablar de tus necesidades específicas.
Por ejemplo, si el espesor espacios en blanco de metal unos 30 mm, te bastará con una cortadora con una potencia de 90A. Puede manejar fácilmente su material.
Pero si tu metal es más grueso, busca modelo adecuado en el rango de potencia de 90 a 170A.
Seleccionar un cortador en función del tiempo y la velocidad de corte del material.
La velocidad del corte por plasma de metal se mide en centímetros por minuto. Esta velocidad también varía de una máquina a otra y depende de su potencia general y de la naturaleza del metal que se corta.
Por ejemplo, en igualdad de condiciones, el acero se corta más lentamente y el cobre y sus aleaciones, un poco más rápido. Y aún más rápido: el aluminio con sus aleaciones de aluminio.
Dispositivo cortador de plasma.
Si la velocidad es importante para usted, no se olvide de un indicador como la duración del funcionamiento sin sobrecalentamiento, es decir, sin interrupción. Si la especificación técnica de la máquina dice que el tiempo de funcionamiento es del 70%, esto significa que después de siete minutos de corte se debe apagar la máquina durante tres minutos para que se enfríe.
Entre las cortadoras de transformadores, hay campeones con un tiempo de funcionamiento del 100%. Es decir, pueden trabajar todo el día sin parar. Cuestan mucho, por supuesto. Pero si tiene grandes recortes por delante, considere comprar cortadores de plasma con transformador “campeones”.
Algunas palabras sobre el quemador.
Nuevamente, evaluamos la naturaleza del metal u otro material que planeamos cortar. De esto dependerá la potencia de la antorcha cortadora de plasma. Debería ser suficiente para un corte de calidad.
Al realizar los cálculos, debe tener en cuenta el hecho de que puede encontrar condiciones de trabajo difíciles que, por suerte, deben realizarse de la manera más poco tiempo, es decir, el corte debe ser de carácter intensivo pronunciado.
No perdemos de vista el mango del quemador, este una parte importante para una estancia cómoda y, por tanto, trabajo de calidad. Se puede fijar en el mango. elementos adicionales, lo que ayudará a mantener la boquilla a la misma distancia de la superficie metálica. este consejo Se aplica solo a modelos manuales de dispositivos.
Si va a cortar metal fino, elija un modelo con un soplete diseñado para permitir el flujo de aire.
Si sus planes implican piezas de trabajo masivas y gruesas, compre una cortadora con un soplete para recibir gas protector, por ejemplo nitrógeno.
Para procesamiento eficiente Para varios metales se utiliza a menudo el corte por plasma, cuyo principio de funcionamiento es el uso de un arco de plasma.
1 Tecnología de corte por plasma de metales
El proceso de corte por arco de plasma que nos interesa en la práctica mundial está "oculto" bajo la abreviatura PAC. El plasma es un gas ionizado de alta temperatura que puede conducir corriente eléctrica. Un arco de plasma se forma en una unidad llamada plasmatrón a partir de uno eléctrico convencional.
Este último se comprime y luego se le introduce un gas que tiene la capacidad de formar plasma. A continuación hablaremos de la importancia de dichos gases formadores de plasma para el proceso de corte por plasma.
Tecnológicamente existen dos métodos de corte:
2 Corte por plasma: el principio de funcionamiento de la antorcha de plasma
Una antorcha de plasma es un dispositivo de corte por plasma, en cuyo cuerpo se coloca una pequeña cámara de arco cilíndrica. A la salida hay un canal que crea un arco comprimido. En la parte posterior de dicha cámara hay una varilla de soldadura.
Se enciende un arco preliminar entre la punta del dispositivo y el electrodo. Esta etapa es necesaria, ya que es casi imposible lograr el inicio de un arco entre el material a cortar y el electrodo. El arco preliminar especificado sale de la boquilla del soplete de plasma, entra en contacto con el soplete y en este momento el El flujo de trabajo se crea directamente.
Después de eso, el canal de formación se llena completamente con una columna de arco de plasma, el gas que forma el plasma ingresa a la cámara de plasmatrón, donde se calienta, luego se ioniza y aumenta de volumen. El esquema descrito provoca una alta temperatura del arco (hasta 30 mil grados Celsius) y la misma poderosa velocidad de flujo de gas desde la boquilla (hasta 3 kilómetros por segundo).
3 Gases formadores de plasma y su efecto sobre las capacidades de corte.
El medio formador de plasma es quizás el parámetro clave del proceso, que determina su potencial tecnológico. La composición de este entorno determina la posibilidad de:
- configuración del indicador flujo de calor en la zona de procesamiento de metales y la densidad de corriente en ella (debido a un cambio en la relación entre la sección transversal de la boquilla y la corriente);
- variar el volumen de energía térmica en un amplio rango;
- regulación de la tensión superficial, composición química y viscosidad del material a cortar;
- control de la profundidad de la capa saturada de gas, así como de la naturaleza de los procesos químicos y físicos en la zona de tratamiento;
- protección contra la aparición de marcas bajo el agua en el metal y (en sus bordes inferiores);
- formación condiciones óptimas para retirar metal fundido de la cavidad de corte.
Además, muchos especificaciones técnicas Los equipos utilizados para el corte por plasma también dependen de la composición del entorno que describimos, en particular los siguientes:
- diseño del mecanismo de enfriamiento de las boquillas del dispositivo;
- opción para montar el cátodo en el plasmatrón, su material y el nivel de intensidad del suministro de refrigerante;
- circuito de control de la unidad (su ciclograma está determinado precisamente por el caudal y la composición del gas utilizado para formar el plasma);
- características dinámicas y estáticas (externas) de la fuente de energía, así como un indicador de su potencia.
No basta con saber cómo funciona el corte por plasma; además, es necesario seleccionar la combinación adecuada de gases para crear un entorno de formación de plasma, teniendo en cuenta el precio de los materiales utilizados y el coste directo de la operación de corte.
Normalmente, para semiautomáticos y procesamiento manual Las aleaciones resistentes a la corrosión, así como el procesamiento manual y mecánico de cobre y aluminio utilizan un medio formado por nitrógeno. Pero el acero al carbono de baja aleación se corta mejor en una mezcla de oxígeno, que no se puede utilizar en absoluto para procesar productos de aluminio resistentes a la corrosión del acero y el cobre.
4 Ventajas y desventajas del corte por plasma
El mismo principio de funcionamiento del corte por plasma determina las ventajas de esta tecnología sobre técnicas de gas procesamiento de productos metálicos y no metálicos. Las principales ventajas de utilizar equipos de plasma incluyen los siguientes hechos:
- universalidad de la tecnología: casi todos los materiales conocidos se pueden cortar mediante arco de plasma, desde hierro fundido y cobre hasta aluminio y acero;
- alta velocidad de operación para metales de espesor medio y pequeño;
- los cortes son de muy alta calidad y alta precisión, lo que a menudo permite no realizar más mecanizado productos;
- contaminación del aire mínima;
- no es necesario precalentar el metal para cortarlo, lo que permite reducir (y significativamente) el tiempo de combustión del material;
- Alta seguridad en el trabajo debido a que para cortar no se requieren cilindros de gas, que son potencialmente explosivos.
Vale la pena señalar que, según algunos indicadores, las tecnologías de gas se consideran más apropiadas que el corte por plasma. Las desventajas de este último suelen incluir:
- la complejidad del diseño del plasmatrón y su elevado coste: naturalmente, esto aumenta el coste de cada operación;
- espesor de corte relativamente pequeño (hasta 10 centímetros);
- alto nivel de ruido durante el procesamiento, que se produce debido al hecho de que el gas sale volando del plasmatrón a velocidad transónica;
- la necesidad de un mantenimiento de la unidad más competente y de alta calidad;
- mayor nivel de liberación de sustancias nocivas cuando se utiliza nitrógeno como composición formadora de plasma;
- imposibilidad de conectar dos cortadores para el procesamiento manual de metales a una antorcha de plasma.
Otra desventaja del tipo de procesamiento descrito en el artículo es que no se permite una desviación de la perpendicularidad del corte en más de un ángulo de 10 a 50 grados (el ángulo específico depende del grosor del producto). Si aumenta el valor recomendado, se produce una expansión significativa del área de corte, lo que provoca la necesidad de reemplazar frecuentemente los materiales utilizados.
Ahora ya sabe qué es el corte por plasma y conoce todas sus funciones.
La fuente de energía puede ser:
- transformador. Su ventaja es que es prácticamente insensible a los cambios en la tensión de alimentación y permite cortar piezas de gran espesor, pero su desventaja es su importante peso y baja eficiencia;
- inversor. Su único inconveniente es que no permite cortar piezas gruesas. Hay muchas ventajas:
- cuando se alimenta desde él, el arco arde de manera estable;
- La eficiencia es un 30% mayor que la de un transformador;
- más barato, económico y ligero que un transformador;
- es conveniente usarlo en lugares de difícil acceso.
Antorcha de plasma
Una antorcha de plasma es un cortador de plasma que se utiliza para cortar una pieza de trabajo. Es la unidad principal del cortador de plasma.
El diseño de la antorcha de plasma consta de los siguientes componentes:
- enfriador;
- gorra.
Compresor
Se requiere un compresor en una cortadora de plasma para suministrar aire. Debe proporcionar un suministro tangencial (o vórtice) de aire comprimido, lo que garantizará que el punto catódico del arco de plasma esté ubicado estrictamente en el centro del electrodo. Si esto no se garantiza, es posible que se produzcan consecuencias desagradables:
- el arco de plasma arderá de forma inestable;
- se pueden formar dos arcos simultáneamente;
- La antorcha de plasma puede fallar.
Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento de la antorcha de plasma es el siguiente. Se crea un flujo de aire ionizado a alta temperatura, cuya conductividad eléctrica es igual a la conductividad eléctrica de la pieza de trabajo que se está cortando (es decir, el aire deja de ser aislante y se convierte en conductor de corriente eléctrica).
Se forma un arco eléctrico que calienta localmente la pieza de trabajo: el metal se funde y aparece un corte. La temperatura del plasma en este momento alcanza los 25.000 – 30.000 °C. Las partículas de metal fundido que aparecen en la superficie de la pieza de trabajo que se está cortando serán expulsadas por el flujo de aire de la boquilla.
Tecnología
La tecnología de corte por plasma de metales se puede describir brevemente de la siguiente manera. Con plasma se pueden tratar todo tipo de metales de hasta 220 mm de espesor.
El efecto aparece después de la ignición. formador de plasma gas cuando se forma una chispa en el circuito del arco eléctrico (entre la punta de la boquilla y el electrodo no consumible. La chispa enciende el flujo de gas, y aquí se ioniza, convirtiéndose en plasma controlado (con una velocidad de salida extremadamente alta de 800 e incluso 1500 m/s).
En el orificio de salida, debido al estrechamiento, el flujo se acelera. formador de plasma transportador. Un chorro de plasma de alta velocidad permite obtener una temperatura de salida de aproximadamente 20.000°C. Un chorro de miles de grados dirigido estrechamente derrite literalmente el material en el área de influencia objetivo, el calentamiento alrededor del lugar de tratamiento es insignificante.
Método de arco de plasma Se utiliza con el cierre de la superficie tratada en un circuito conductor. Otro tipo de corte (chorro de plasma)— funciona en presencia de formación (indirecta) por parte de terceros de un componente de alta temperatura en diagrama de trabajo plasmatrón. El metal que se está cortando no está incluido en el circuito conductor.
Corte por chorro de plasma
El corte por chorro de plasma de piezas de trabajo se utiliza para procesar materiales que no conducen corriente eléctrica. Al cortar con este método, el arco arde entre la punta formadora del plasmatrón y el electrodo, y el objeto que se corta no participa en el circuito eléctrico. Se utiliza un chorro de plasma para cortar la pieza de trabajo.
Corte por arco de plasma
Los materiales conductores están expuestos. Al cortar con este método, se quema un arco entre la pieza de trabajo que se está cortando y el electrodo, su columna se combina con un chorro de plasma. Este último se forma mediante el suministro de gas, su calentamiento e ionización. El gas soplado a través de la boquilla comprime el arco, le confiere propiedades penetrantes y garantiza una intensa formación de plasma. La alta temperatura del gas crea velocidad más alta salida y aumenta el efecto activo del plasma sobre el metal fundido. El gas expulsa gotas de metal de la zona de corte. Para activar el proceso se utiliza un arco de corriente continua de polaridad directa.
El corte por arco de plasma se utiliza para:
- producción de piezas con contornos rectos y perfilados;
- cortar agujeros o aberturas en metal;
- producción de piezas en bruto para soldar, estampar y mecanizar;
- procesamiento de bordes de forja;
- corte de tubos, listones, varillas y perfiles;
- procesamiento de fundición.
Tipos de corte por plasma
Dependiendo del entorno, existen tres tipos de corte por plasma:
- simple. Este método implica utilizar únicamente aire (o nitrógeno) y corriente eléctrica;
- con gas protector. Se utilizan dos tipos de gas: formador de plasma y protector, que protege la zona de corte de las influencias ambientales. Como resultado, mejora la calidad del corte;
- con agua. En este caso, el agua realiza una función similar a la de un gas protector. Además, enfría los componentes de la antorcha de plasma y absorbe las emisiones nocivas.
El corte por plasma basado en estos principios garantiza no sólo una producción de alto rendimiento, sino también una total resistencia al fuego: los materiales utilizados en la tecnología no son inflamables.
Video
Mire videos que explican claramente cómo funciona el corte por plasma:
Principio de funcionamiento del corte de metal por plasma de aire.
Corte por plasma de aire: en qué se basa el principio de implementación. El plasma de corte es un gas calentado con un alto conductividad eléctrica. También se le llama ionizado. El plasma se genera mediante un elemento de arco especial. Este método de corte se denomina comúnmente corte por plasma.
Un arco convencional se comprime con un soplete de plasma. Se inyecta gas ionizado en él, con la ayuda del cual se puede generar aire caliente. Es capaz de procesarse a temperaturas elevadas, cortando el metal y al mismo tiempo fundiéndolo.
El procesamiento del metal se produce gracias tanto a un arco de plasma como a un chorro. En la primera versión producto metálico hay un efecto directo, en el segundo, indirecto. El método de corte más común y eficaz es la acción directa. Para un material que no tiene conductividad eléctrica (generalmente productos no metálicos), se utiliza el método de influencia indirecta. Con cualquiera de las opciones el material a cortar no pierde estado de agregación y su diseño está ligeramente sujeto a deformación.
Principio de funcionamiento de una cortadora de plasma.
Plasmatrón es dispositivo técnico, que forma una descarga eléctrica entre el electrodo (cátodo) y la superficie de la pieza (ánodo), esto ocurre en un flujo de gas que forma plasma.
El principio de funcionamiento del dispositivo: se utiliza agua o gas para enfriar, y para producir plasma se utiliza gas formador de plasma. El flujo de gas que ingresa a la cámara se calienta a altas temperaturas después de lo cual se ioniza, adquiriendo así las propiedades del plasma. El gas formador de plasma y el gas refrigerante se suministran a varios canales plasmatrón. Cuando se aplica energía, se forma una llamada descarga auxiliar entre el cátodo y la boquilla, que visualmente se puede ver como una pequeña antorcha.
El principal (arco de trabajo) se forma cuando la descarga secundaria toca la superficie a procesar, que en este caso actúa como un ánodo (más). La estabilización de la descarga se puede realizar mediante un campo magnético, agua o gas; a menudo el gas estabilizador también forma plasma. Después de esto, el material se puede cortar, recubrir, soldar, revestir o incluso extraer rompiendo rocas.
Convencionalmente, el diseño de una antorcha de plasma se puede representar como varios elementos principales:
- aislante;
- electrodo;
- boquilla;
- mecanismo para suministrar gas formador de plasma;
- cámara de arco.
Diseño y principio de funcionamiento de un plasmatrón con boquilla y canal combinados.
Una característica especial de un plasmatrón que utiliza corte por plasma de aire es la combinación de un canal y una boquilla. El aire pasa a través del canal de boquilla hacia el exterior. El principio de funcionamiento es similar: cuando se suministra energía, se forma una descarga auxiliar entre el cátodo y la boquilla. El aire, retorcido en espiral, estabiliza y comprime la columna de descarga de trabajo. También evita que el arco eléctrico toque las paredes del canal de la boquilla.
Tipos de antorchas de plasma
Los plasmatrones se pueden dividir en tres tipos globales.
- arco eléctrico;
- alta frecuencia;
- conjunto.
Los dispositivos que funcionan con un arco eléctrico están equipados con un cátodo, que está conectado a una fuente de alimentación de CC. Para la refrigeración se utiliza agua que se encuentra en los canales de refrigeración.
Se pueden distinguir los siguientes tipos de dispositivos de arco eléctrico:
- con un arco recto;
- arco indirecto (antorchas de plasma indirectas);
- usando un electrodo electrolítico;
- electrodos giratorios;
- arco giratorio.
Automático: principio de funcionamiento
La máquina automática de corte por plasma cuenta con:
- Control remoto,
- antorcha de plasma
- mesa de trabajo para piezas de trabajo.
Máquina cortadora (China)
Fuente de la foto: ru.made-in-china.com
El panel de control ajusta los programas preestablecidos si el corte se desvía de los parámetros establecidos. Para correcciones rápidas durante la operación y selección de condiciones de corte óptimas.
Se hace pasar una corriente eléctrica a través de una lámina instalada en el escritorio. Un arco eléctrico primario discurre entre la superficie de la lámina y el plasmatrón. En el que el aire comprimido se calienta al estado de plasma. El arco primario está oculto en un chorro ionizado caliente que corta el metal.
El corte comienza desde el medio o desde el borde. Cuanto más a menudo se interrumpe el arco y se enciende una nueva chispa, menor será el recurso de la boquilla y el cátodo. Un operador de corte automático competente selecciona los modos de corte según la tabla y en función de condiciones específicas (grosor del metal, diámetro de la boquilla). Gracias a esto, se pueden conseguir importantes reducciones de costes. Al final de la operación, la máquina notificará de forma independiente al operador, apagará y retirará la antorcha de plasma del material.
Qué gases se utilizan, sus características.
El corte por plasma de metal es un proceso de penetración y eliminación de la masa fundida debido al calor recibido del arco de plasma. La velocidad y la calidad del corte están determinadas por el medio formador de plasma. Además, el medio formador de plasma afecta la profundidad de la capa saturada de gas y la naturaleza de los procesos físicos y químicos en los bordes cortados. Al procesar aluminio, cobre y aleaciones fabricadas a base de ellos, se utilizan los siguientes gases formadores de plasma:
- Aire comprimido;
- Oxígeno;
- Mezcla de nitrógeno y oxígeno;
- Nitrógeno;
- Mezcla de argón-hidrógeno.
IMPORTANTE! Para algunos grados de metal, el uso de determinadas mezclas formadoras de plasma es inaceptable (por ejemplo, las mezclas que contienen nitrógeno o hidrógeno no se pueden utilizar para cortar titanio).
Todos los gases utilizados al realizar el tratamiento con plasma se dividen convencionalmente en protectores y formadores de plasma..
Para fines domésticos (espesor de hasta 50 mm, corriente de arco inferior a 200 A), se utiliza aire comprimido, que puede utilizarse como gas protector o formador de plasma, y en más condiciones difíciles fines industriales Se utilizan otras mezclas de gases que contienen oxígeno, nitrógeno, argón, helio o hidrógeno.
Ventajas y desventajas del corte por plasma.
El procesamiento de metales con dispositivos o máquinas de corte por plasma proporciona una serie de ventajas.
- En comparación con un soplete de oxígeno, un cortador de plasma tiene una mayor fuerza, y en consecuencia, productividad, y en este parámetro ocupa el segundo lugar después de los sistemas láser a escala industrial.
- El corte por plasma es beneficioso con económico puntos de vista con espesor de metal de hasta 60 mm. Para cortar materiales con un espesor superior a 60 mm, se recomienda utilizar corte por oxicorte.
- Los cortadores de plasma modernos son diferentes. alta precisión y procesamiento de alta calidad rieles El corte es “limpio”, con un ancho mínimo, por lo que prácticamente no requiere rectificado adicional.
- Además, el procesamiento por arco de plasma se caracteriza por su versatilidad de uso, seguridad y bajo nivel de contaminación ambiental.
Entre las deficiencias Se puede observar el modesto espesor del corte (hasta 100 mm), así como la imposibilidad de operar simultáneamente dos cortadores de plasma y el cumplimiento de estrictos requisitos para las desviaciones de la perpendicularidad del corte.
Capacidades de corte por plasma
El ámbito de aplicación del corte por plasma es muy diverso, debido a su versatilidad y a la gama de metales y aleaciones metálicas procesadas. El corte de materiales por plasma automatizado y manual se utiliza ampliamente en empresas y en muchas industrias para realizar procesamiento:
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