¿Qué es un cortador de plasma y cómo funciona?
En términos simples, los cortadores de plasma impulsan un arco piloto eléctrico a través de una abertura estrecha que está llena de gas. El gas de plasma puede ser cualquier elección de oxígeno, argón, aire comprimido, nitrógeno, etc.
Este proceso calienta el gas a una temperatura suficiente para que se transforme en plasma, el cuarto estado de la materia.
Como conductor eléctrico, el plasma puede formar un circuito con el metal (u otro material) que se está cortando y esto hace que el arco de plasma pueda cortar el material.
La apertura restringida se conoce como boquilla. Esta abertura estrecha fuerza el paso del gas a una velocidad muy alta, y el gas a muy alta temperatura que pasa a través de la boquilla hacia el metal le permite cortar el metal de la misma manera que un cuchillo atraviesa la mantequilla.
El arco piloto, que se produce en la mayoría de los cortadores de plasma de alta calidad, actúa entre el electrodo y la boquilla para ionizar el gas antes de que comience la transferencia del arco.
En los modelos menores del cortador de plasma, puede encontrar que la creación de plasma comienza cuando la punta de la antorcha se usa para forzar una chispa al tocar la superficie metálica o puede usar un circuito de arranque (un diseño de alta frecuencia que es mucho más como una bujía en el motor de un automóvil). Vale la pena señalar que solo puede usar un cortador de plasma que aproveche un arco piloto para ejecutar máquinas de corte CNC.
Operación de mano
Si desea utilizar un sistema de plasma portátil (máquinas de corte por plasma de 110v/220v), es una buena idea saber que cuando el sistema está APAGADO, la boquilla y el electrodo estarán en contacto dentro de la antorcha.
Tan pronto como aprieta el gatillo, produce una corriente continua desde la fuente de alimentación que luego fluirá a través de la conexión y, al mismo tiempo, el gas de plasma comenzará a fluir.
Luego, el gas de plasma acumula presión dentro de la boquilla hasta que es suficiente para forzar la separación de la boquilla del electrodo. Esto crea el arco piloto que permite que el gas se convierta en un chorro de plasma.
La imagen muestra a un trabajador cortando el metal con un cortador de plasma. El autor de la imagen es Jbolles en parpadeo.
Tan pronto como esto ocurre, el flujo de corriente continua cambia desde el electrodo y la boquilla y forma un camino entre el electrodo y la pieza de trabajo que se está cortando. Esto permanecerá en su lugar hasta el momento en que se suelte el gatillo, momento en el que vuelve al estado APAGADO.
Operación de plasma de precisión
El video de arriba muestra uno de los sistemas de corte por plasma de precisión en el ejemplo de ESAB.
En una antorcha de plasma de precisión, las cosas son diferentes. El electrodo y la boquilla se mantienen separados mediante el uso de un anillo giratorio. Este es un anillo con pequeños orificios de ventilación que empujan el preflujo de gas de plasma en un vórtice.
Cuando se inicia la fuente de alimentación, crea hasta 400 voltios de CC de voltaje de circuito abierto. Esto luego hace que el gas de plasma fluya hacia la antorcha. En este momento, la boquilla se conecta temporalmente al potencial positivo de la fuente de alimentación y forma un circuito de arco piloto. El electrodo, por supuesto, es forzado al potencial negativo en este punto. Luego, la consola de inicio de arco crea una chispa de alta frecuencia (de nuevo, como en una bujía).
Esta chispa permite que el gas de plasma se ionice y adquiera la capacidad de conducir electricidad formando un arco piloto completo. Tan pronto como este arco entra en contacto con la pieza de trabajo, la corriente cambia para conectar el electrodo con el metal que se está cortando. La pieza de trabajo siempre descansa sobre una mesa de corte que ha sido completamente conectada a tierra para evitar que la corriente fluya a otra parte mientras trabaja.
Esto cambia la corriente continua para producir el amperaje correcto, según lo seleccione el usuario de la cortadora de plasma, y cambia el preflujo de gas a la mezcla óptima de gas para el material que está cortando. Luego, se alimenta un gas secundario, un gas de protección, a través de la boquilla para enfocar aún más el arco de plasma; esto permite un corte súper limpio que mantiene los ángulos de bisel lo más bajos posible y reduce la ranura.
Componentes del sistema de plasma
Hay 5 componentes clave del sistema de plasma:
La fuente de poder
La fuente de alimentación: convertirá la tensión de línea de CA monofásica o trifásica en una tensión de CC útil de hasta 400 VCC. Esto asegura que el arco de plasma se mantenga estable durante todo el proceso de corte por arco.
Consola de inicio de arco
La consola de inicio de arco: este es un circuito simple que está diseñado para entregar un voltaje de CA de alrededor de 5000 VCA a 2 MHz (que es una frecuencia muy alta) para producir la chispa que lanza el arco de plasma.
Gas
Gases: el flujo de gas es esencial y los sistemas de plasma pueden usar casi cualquier gas, pero generalmente nitrógeno, aire comprimido, oxígeno, argón, etc. Estos pueden servir para dos propósitos: 1. para formar la base del arco de plasma o 2. para proteger el plasma para proporcionar una mejor experiencia de corte
Enfriamiento
Sistema de refrigeración: las cortadoras de plasma se calientan tanto que, si no tuvieran un sistema de refrigeración, la boquilla o el electrodo podrían incendiarse, por lo que se utiliza un sistema de refrigeración líquida para mantener la temperatura bajo control en todo momento.
Antorcha
Antorcha de plasma: la antorcha de plasma está diseñada para permitir la alineación adecuada del arco de plasma y garantizar que el sistema de enfriamiento funcione de manera efectiva. Los consumibles para un cortador de plasma incluyen boquillas, el electrodo y los anillos de remolino.
Consideraciones materiales
Solo puede cortar objetos que sean eléctricamente conductores con un cortador de plasma. Esto se debe a que el material forma parte del circuito del arco de plasma. Si no es eléctricamente conductor, no hay circuito ni corte.
Eso significa que es adecuado para la mayoría de los metales, incluidos:
También puede usar un corte por plasma en latón, hierro fundido, cobre y titanio, pero las temperaturas de fusión de estos materiales pueden interferir con la entrega de un filo de calidad.
Puede usar cortadores de plasma para cortar material de 0,5 mm a 180 mm de espesor, aunque esto varía entre las máquinas de corte por plasma y los materiales.