Corte por plasma: explicación del principio de funcionamiento, materiales, ventajas y limitaciones
El concepto del corte por plasma es bastante sencillo. Se utiliza una corriente de gas ionizado a alta temperatura para fundir el metal conductor seleccionado y separar la sección.
En comparación con otros procesos de corte, el corte por plasma resulta económico y práctico para metales conductores. Lea este artículo para aprender todo sobre esta tecnología de corte por plasma.
Corte por plasma: una breve introducción
¿Conoces el cuarto estado fundamental de la materia? Sí, el plasma.
No se puede unir el plasma mediante definiciones simples de gas, sólido o líquido. En cambio, el plasma es una materia especial compuesta de gas ionizado eléctricamente conductor.
Es posible transformar gas en plasma sobrecalentado. Para ello, se necesita una fuente de calor de alta potencia y energía eléctrica.
En un estado eléctrico calentado, las moléculas de gas vibran violentamente, perdiendo su neutralidad electrónica. Por lo tanto, se forma un gas ionizado, también conocido como plasma.
La tecnología de corte por plasma utiliza este gas ionizado sobrecalentado para crear un arco eléctrico. Este arco puede cortar materiales fundiéndolos instantáneamente.
¿Te preguntas cómo un gas ionizado puede derretir y separar materiales?
Bueno, las antorchas de plasma pueden alcanzar una temperatura de hasta 40.000˚ F mientras que la superficie del sol solo tiene 10.000˚ F. ¡Ahora puedes hacer los cálculos!
Figura: Tecnología de corte por plasma
Tipos de corte por plasma
La tecnología de corte por plasma se puede dividir en dos categorías principales:
1. Sistema de corte por plasma convencional
En este sistema, el aire ambiente se utiliza como arco de plasma. El corte por plasma convencional ofrece un corte menos preciso. Este sistema solo es compatible con materiales con menor tolerancia.
2. Sistema de corte por plasma de precisión
En este sistema de corte por plasma se utiliza oxígeno comprimido, nitrógeno, hidrógeno y argón, o una mezcla de algunos gases. Con esta técnica, se puede cortar una amplia gama de materiales con una precisión superior.
Figura: Corte por plasma de precisión
La tecnología de corte por plasma se puede clasificar en dos tipos:
1. Contacto de alta frecuencia
En este sistema, el arco de plasma se inicia por contacto directo entre la boquilla y la pieza de trabajo. Normalmente, un cortador de plasma de contacto de alta frecuencia puede cortar materiales de hasta 38 mm de espesor. Este rápido proceso se utiliza en la industria para obtener cortes limpios.
2. Arco piloto
En este caso, no hay contacto directo entre la boquilla y la pieza de trabajo. En su lugar, se aplica una corriente de alto voltaje para crear un arco desde el electrodo hasta la pieza. El arco ioniza el gas, transformándolo en una corriente de plasma. Esta corriente de plasma funde y corta los materiales.
¿Cómo funciona el corte por plasma?
En pocas palabras, el plasma sobrecalentado funde los materiales en la zona objetivo. Luego, esta corriente de alta velocidad expulsa los materiales fundidos, dejando un corte limpio.
Pero ¿cómo exactamente se consigue este corte tan preciso?
Si analizamos el sistema de corte por plasma, encontraremos tres componentes principales:
- Fuente de alimentación
- Antorcha de plasma
- Pieza de trabajo
Al encender la fuente de alimentación, se produce un arco eléctrico de alto voltaje desde la antorcha de electrodo hasta la pieza de trabajo. Simultáneamente, se pasa aire comprimido por una boquilla que rodea el electrodo.
Como se mencionó anteriormente, la energía eléctrica puede extraer los electrones de las moléculas gaseosas, convirtiendo la corriente en plasma de alta temperatura. El plasma genera suficiente temperatura para cortar acero, latón, cobre y materiales similares al aluminio.
Figura: Principio de funcionamiento del corte por plasma
Partes principales de una máquina de corte por plasma
Necesitarías varios elementos para completar un sistema de corte por plasma.
1. Fuente de alimentación
Una fuente de alimentación con conexión a tierra es la fuente de electricidad de un cortador de plasma. Proporciona un voltaje de CC constante de entre 200 y 400 voltios.
2. Consola de inicio de arco
ASC es responsable de crear la chispa que inicia el arco de plasma.
3. Consola de gas
Esta consola controla el caudal y la presión de los gases suministrados necesarios para la generación y el corte de plasma. También garantiza el correcto funcionamiento del plasma y los gases de protección dentro de la boquilla de la antorcha. Si es necesario, puede añadir un compresor de aire a su sistema de corte por plasma.
4. Antorcha de plasma
La antorcha de corte por plasma para metal es portátil o fija, similar a una antorcha de soldadura. Consta de un cabezal, un electrodo, una boquilla y una placa de turbulencia. La aguja y la boquilla se reemplazan con frecuencia debido al desgaste natural.
5. Sistema de refrigeración
Sería conveniente instalar un sistema de refrigeración para evitar el sobrecalentamiento de los componentes de la antorcha. Este sistema puede usar agua o aire para enfriar el cuerpo de la antorcha de corte y los consumibles.
Figura: Sistema de corte por plasma
Parámetros del proceso de corte por plasma
Puede controlar la calidad del corte de plasma y el acabado con los siguientes parámetros,
1. Caudal de gas
El flujo de gas de plasma afecta la estabilidad y la eficiencia del arco. Ajustando el caudal de gas, se puede elegir la forma y la calidad del corte.
2. Corriente de arco
La intensidad del plasma, la velocidad de corte y la capacidad están directamente relacionadas con la corriente de arco. Una corriente de arco más alta genera más calor y acelera la velocidad de corte. Una corriente de arco más baja produce velocidades de corte lentas, pero es adecuada para cortes de precisión.
3. Velocidad de corte
La velocidad de corte es la velocidad a la que la antorcha de corte por plasma de metal se desplaza sobre la pieza de trabajo. Una velocidad de corte excesivamente alta provoca cortes irregulares con bordes ásperos. Además, una velocidad de corte lenta puede provocar deformación por entrada de calor.
4. Voltaje de arco
Es la diferencia de potencial eléctrico a través del arco de plasma. Este valor de voltaje influye en la estabilidad y la longitud del arco, lo que, a su vez, determina la calidad de los cortes.
5. Tipo de gas y presión
La elección del gas y su presión pueden ser factores determinantes de la calidad del corte y la producción de escoria. Las presiones de gas más altas pueden ser ventajosas únicamente para mejorar la eficiencia del corte.
6. Tamaño y forma de la boquilla
Puede utilizar diferentes boquillas, por ejemplo, para corte fino, biselado y ranurado, según la tarea. El tamaño y la forma de la boquilla determinan la longitud del arco y el caudal de gas.
7. Espesor y tipo de material
Los materiales con mayor espesor suelen presentar corrientes de arco más altas, velocidades de corte más bajas y orificios de boquilla más grandes. Además, algunos materiales requieren tipos de gas o métodos de corte específicos para obtener cortes limpios y reducir el desperdicio.
Materiales compatibles con el corte por plasma
El corte por plasma se dedica principalmente al corte de metales conductores. A continuación, se detallan los metales comunes y sus usos.
| Rieles | Industrias atendidas |
| Acero, acero dulce y acero inoxidable. | Automoción, alimentación y medicina |
| Hierro fundido | Automoción y construcción |
| Aluminio | Aeroespacial y automoción |
| Cobre | Eléctrico |
| Latón | Arquitectónico y decorativo |
| Titanio | Aeroespacial y medicina |
Figura: Materiales conductores para corte por plasma
Gases utilizados en el sistema de corte por plasma
Para realizar la operación de corte por plasma sólo se pueden utilizar algunos gases selectivos.
| Gases | Compatible con metales | Comentarios |
| Aire comprimido | Acero dulce, acero inoxidable, aluminio. | Corte de calidad y económico. |
| Oxígeno | acero dulce | Puede cortar metales de más de 1'' |
| Nitrógeno | Acero inoxidable y aluminio | Corte de calidad |
| Argón/hidrógeno | Acero inoxidable y aluminio | Puede cortar metales de más de 1/2'' |
Beneficios del corte por plasma
La principal ventaja del corte por plasma es que permite cortar metales conductores con esta técnica. Permite lograr cortes precisos y de calidad con espesores de hasta 50 mm. El límite de espesor se puede ampliar hasta 150 mm con unos pocos ajustes.
El corte por plasma crea una pequeña zona afectada por el calor en la pieza de trabajo. Sin embargo, se puede controlar la intensidad utilizando refrigerantes.
El corte por plasma es más económico y rápido que otras tecnologías de corte. Con una configuración de corte por plasma CNC, puede mejorar la calidad del corte y el acabado.
Figura: Beneficios del corte por plasma
Limitaciones del corte por plasma
Por muy lucrativas que parezcan las ventajas del corte por plasma, también existen algunas desventajas. Debe considerar ambas opciones antes de elegir esta tecnología de corte. Las principales desventajas son:
- No se pueden lograr cortes precisos para láminas y placas delgadas.
- Las cortadoras de plasma solo son compatibles con metales conductores. Esto significa que no se pueden procesar materiales no conductores como polímeros, vidrio, cerámica, etc., mediante la tecnología de corte por plasma.
- El corte por plasma no siempre cumple con los estándares de mecanizado de precisión. Puede dejar escoria, restos o bordes rugosos en geometrías complejas.
Comparación entre corte por plasma, corte por láser y corte por chorro de agua
El corte por plasma se compara en gran medida con el corte por láser y corte por chorro de aguaA continuación, encontrará una tabla comparativa entre corte por plasma, corte por láser y corte por chorro de agua.
| Características | Corte por plasma | Corte por láser | Corte por chorro de agua |
| Costo de instalación | Barato | Caro | Caro |
| Profundidad de corte | <3,15'' | < 0,98'' | Hasta 12'' |
| Corte de materiales no metálicos | No | Sí | Sí |
| Calidad de corte | Bien | Excelente | Excelente |
| Velocidad de corte | Muy rápido | Rápido | Lento |
| Tolerancia | ±0,02 a ±0,1 pulgadas | ±0,002 a ±0,01 pulgadas | ±0,001 a ±0,005 pulgadas |
Conclusión
La tecnología de corte por plasma es comparativamente sencilla y económica en comparación con otras operaciones de corte. Garantiza una rápida rotación y una producción en masa de calidad.
El corte por plasma es ideal y garantiza un corte preciso para metales de espesor moderado. Si desea la máxima precisión en sus productos, explore otras opciones de corte, como el corte por chorro de agua.
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