Primeros sopletes de corte por plasma: cómo cambió el mercado de corte por plasma
Mucha gente piensa que una antorcha de plasma es solo un soporte para consumibles. Después de todo, estos consumibles en la antorcha que hacen que funcione un sistema de plasma:
- El electrodo lleva la carga necesaria para crear el plasma.
- El anillo de remolino fuerza el flujo del plasma en un vórtice.
- Una boquilla constriñe y dirige el plasma hasta que es adecuado para cortar.
Como resultado, la mayor parte del desarrollo de la tecnología de corte por plasma inicial se centró en mejorar el diseño de los consumibles para facilitar el uso y la eficiencia. A fines de la década de 1980, la introducción de la tecnología de soplete de retroceso eliminó la necesidad de arranques de alta frecuencia. Las boquillas protegidas permitieron al operador arrastrar la antorcha directamente sobre el metal cortado, lo que ahora se conoce comúnmente como corte por arrastre.
Los operadores vieron beneficios inmediatos de las mejoras tecnológicas. Los sistemas de arranque por contacto eliminaron la interferencia con otros equipos del taller. Además, el corte con arrastre resultó en cortes más suaves y fáciles que permitieron a los usuarios seguir un borde recto o una plantilla. Mientras tanto, otras mejoras se centraron en la seguridad, como agregar un gatillo de seguridad para eliminar el encendido accidental del soplete y un circuito de «piezas en su lugar» para garantizar que los consumibles se instalaron correctamente antes de encender el soplete.
La adición de desconexiones rápidas, como el FastConnect™ de un botón de Hypertherm que se encuentra en los sistemas Powermax más nuevos de la compañía, brindó a los operadores la capacidad de intercambiar las antorchas o quitarlas al transportar la cortadora de plasma. Pero, incluso después de todas las mejoras en los consumibles y la seguridad, la forma y el volumen de las antorchas de plasma seguían siendo los mismos. Realizar cambios radicales en este diseño requirió un enfoque de ingeniería completamente nuevo, que aplicó la empresa Hypertherm.
Mejoras en el diseño de la antorcha de plasma de Hypertherm
Ese nuevo enfoque provino de un grupo de ingenieros de plasma de Hypertherm. El equipo de ingeniería de la empresa estaba decidido a repensar el diseño de la antorcha. Y sabían que la mejor manera de comprender los desafíos que enfrentaban sus clientes era verlos en el trabajo.
Durante los años siguientes, los ingenieros y gerentes de productos pasaron cientos de horas en la carretera. Pasaron tiempo discutiendo con numerosos clientes durante las visitas a depósitos de chatarra, astilleros y cualquier otro entorno de corte de alto uso con el que trataron.
Querían determinar qué tan bien funcionaban los sopletes de corte por plasma actuales en condiciones difíciles y ver qué querían hacer los soldadores y cortadores con el plasma pero no podían hacerlo debido a las limitaciones del diseño.
Escucharon y observaron que los sopletes de corte por plasma, especialmente los sopletes manuales, sufren mucho abuso. No era raro ver antorchas que se caían accidentalmente, se golpeaban contra placas de metal o se quemaban con el calor del corte y las ranuras en la soldadura. Durante sus visitas, los ingenieros también aprendieron que había muchos trabajos que los operadores y soldadores no podían realizar con una antorcha manual de plasma estándar de 90 grados o una antorcha mecanizada de longitud completa.
Áreas enfocadas de mejora de la antorcha de corte por plasma
Como resultado de años de investigación, los ingenieros de Hypertherm tuvieron muchas ideas. Sin embargo, decidieron centrarse en estas áreas:
- Creando una antorcha que es más duradera que cualquier otra en el mercado;
- Al mismo tiempo, intentaron hacer que la antorcha de plasma fuera lo más cómoda posible, mejorando el ranurado y el acceso de corte en lugares estrechos;
- Las aplicaciones robóticas y de corte de tuberías no se descartaron.
Todo, desde los materiales hasta el diseño de los consumibles y las entrañas de la antorcha de plasma, estaba pendiente de revisión. Después de eso, los ingenieros de Hypertherm pasaron dos años creando prototipos de antorchas y realizando pruebas de calor, impacto y corte. Finalmente, se propusieron encontrar el material adecuado para el cuerpo de la antorcha con pruebas completas.
Mejoras en el material y la durabilidad de la antorcha de plasma
Para elegir los materiales adecuados para la antorcha de plasma, los ingenieros querían ceñirse al plástico porque es liviano y fácil de moldear.
Sin embargo, no estaban seguros exactamente de qué plástico usarían. Con cientos de marcas y composiciones diferentes para elegir, la tarea de reducir las opciones no fue fácil.
Una cosa que ayudó fue la decisión de recurrir a medidas cuantificables, como los estándares de la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) para la desviación del calor, la resistencia al impacto y el respeto al medio ambiente.
En base a eso, el equipo se concentró en varias opciones de plástico que tenían el mejor equilibrio de propiedades mencionadas. Luego, se evaluó el rendimiento real de esas opciones antes de seleccionar un plástico ganador.
El desafío de diseñar sopletes de plasma es que se utilizan para cortar metal con un objeto de plástico. Idealmente, el mango del soplete debe estar hecho de ladrillo y goma al mismo tiempo. Ladrillo aguanta el calor y goma aguanta el maltrato del día a día.
Mejora de la forma de la antorcha de plasma
Con un material seleccionado y la durabilidad y el objetivo cumplidos, el siguiente desafío fue crear una antorcha con una mejor forma para ranurar y cortar en lugares estrechos.
Si bien los usuarios de oxicorte tenían a su disposición una gran variedad de ángulos y longitudes de soplete, la forma del soplete de corte por plasma tradicionalmente se ha visto limitada por la necesidad de un émbolo interno para poner el electrodo en contacto con la boquilla e iniciar el arco.
El émbolo y los cables conectados a él necesitaban espacio para moverse dentro de la carcasa del soplete de corte por plasma, lo que restringía la elección de formas y ángulos disponibles para los ingenieros y, por lo tanto, limitaba la utilidad del plasma para aplicaciones específicas.
La solución fue trabajar de adentro hacia afuera. Los ingenieros sabían que tenían que descubrir cómo quitar el émbolo antes de poder realizar un cambio significativo en la forma de la antorcha. Siguieron más meses de trabajo hasta que el equipo acordó una solución: un diseño de consumible completamente nuevo que reemplazó el émbolo en la antorcha con un resorte de retroceso en el electrodo.
Esta tecnología innovadora, Spring Start™, permitió a los ingenieros de Hypertherm diseñar una antorcha casi recta con un ángulo hacia abajo de solo 15 grados en la punta. Además, los ingenieros lograron estrechar el cuello de la antorcha manual estándar para una mayor visibilidad y cambiar la forma para que pudiera sostenerse en un ángulo de 75 o 90 grados con respecto a la placa.
Mejora de la antorcha de corte por plasma automatizada
Habiendo superado con éxito los dos primeros desafíos (crear la antorcha más robusta disponible, rediseñar antorchas para ranurar y cortar en lugares estrechos), los desarrolladores se concentraron en el tercer objetivo: proporcionar a los usuarios de plasma mecanizado el mismo nivel de innovación y flexibilidad disponible para los usuarios de dispositivos portátiles. sopletes de plasma.
Los ingenieros de Hypertherm notaron que la antorcha mecanizada de longitud estándar a menudo resultaba engorrosa para el corte de tuberías y aplicaciones robóticas durante sus visitas a los usuarios de antorchas de plasma.
Su solución fue reemplazar el cañón mecanizado de una pieza con un diseño modular que pudiera convertirse de una antorcha larga a una corta, fácil y rápidamente.
Los usuarios podían trabajar con el soplete de corte por plasma estándar de 15 pulgadas o quitar una sección del barril para crear un mini soplete de 6 pulgadas, más adecuado para aplicaciones robóticas, monturas de tubería, quemadores de rieles y otras aplicaciones en las que la longitud extra del barril era un problema.
Comentarios de soldadores y fabricantes
Hasta el momento, las nuevas antorchas de Hypertherm están recibiendo críticas muy positivas. Los usuarios de plasma informan que el perfil más recto de la antorcha de 15 grados hace que los cortes en esquinas, por encima de la cabeza y en lugares estrechos sean mucho más accesibles. Y para el ranurado por plasma, es increíblemente revolucionario; proporciona al usuario más visibilidad y un mejor control del arco mientras mantiene la mano del operador alejada del alto calor generado por el proceso de ranurado.
Como señala Jesse Roberts de Hypertherm, “se tuvo que llevar a cabo un cambio fundamental para que las antorchas de plasma avanzaran al siguiente nivel de confiabilidad y versatilidad”.
El cambio es sólo un paso en un proceso evolutivo. A medida que los operadores encuentren nuevos usos para el corte y ranurado por plasma, los ingenieros de plasma seguirán innovando junto con ellos.