¿Qué es la soldadura por plasma? – Jefatura de Soldadura

Un proceso de soldadura por arco, la soldadura por arco de plasma (PAW) es algo similar a la soldadura TIG porque el arco se crea entre un electrodo de tungsteno enfocado y el objeto. Sin embargo, el arco de plasma se puede aislar de la envoltura de gas de protección colocando el electrodo dentro del cuerpo de la antorcha.

En cambio, el plasma se empuja a través de una boquilla de cobre de calibre fino que restringe el arco.

¿Qué es la soldadura por plasma?

La soldadura o arco central se quema entre la pieza de trabajo y el electrodo de tungsteno en la soldadura por plasma. Alternativamente, algo conocido como “arco piloto” se quema entre el electrodo de tungsteno y una boquilla enfriada rigurosamente por humedad con una fuerza máxima de 3-30 A.

Además, se transmite un gas de plasma (generalmente argón) entre la boquilla y el electrodo. Esto fuerza ligeramente el arco piloto fuera de la boquilla para que pueda usarse como un “destello” electromagnético.

El arco piloto polimeriza la trayectoria del bucle y, con una fiabilidad extremadamente alta, el arco principal ahora se puede activar sin contacto de alta frecuencia.

Diferentes efectos físicos (efecto de enfriamiento de la boquilla, efectos electromagnéticos) logran la constricción del arco, típica de la soldadura por plasma. El baño de fusión está protegido por el gas seguro suministrado entre la boquilla de gas protector externa y las boquillas de plasma.

Las mezclas de argón o metano puro con hidrógeno o helio se pueden usar como metano seguro.

Similar a otros métodos tradicionales de soldadura por arco, el arco de plasma tiene una densidad de energía ligeramente más alta y una separación de haz más baja.

Aunque el diámetro del arco TIG se expande desde la punta del electrodo hasta la pieza de trabajo con un ángulo de 45 °, el diámetro del arco de plasma solo aumenta marginalmente y tiene forma de columna.

El principio de funcionamiento de la soldadura por arco de plasma.

En una atmósfera de gas neutro con genes de plasma, el aporte de energía necesario para la soldadura se mantiene mediante un arco eléctrico. Este arco formado entre un electrodo infusible y las piezas fabricadas es forzado por una boquilla que lo constriñe neumática y mecánicamente.

  • Magnífica dimensión visual
  • Disminución de los tiempos de preparación del montaje al excluir el biselado de capas de hasta 10 mm
  • Manipulación fabulosa
  • Calidad de la junta: 100 por ciento de precisión de rayos X asegurada con penetración máxima y frecuente
  • Respecto a la estructura química del aglomerante
  • Disminución de la zona afectada por el calor por contracción del arco

Fundamentos de la soldadura por arco de plasma (PAW)

PAW, un proceso de soldadura por arco, utiliza un electrodo de tungsteno no consumible o aleación de tungsteno, similar a GTAW. La principal distinción entre estos dos procesos de soldadura es que el electrodo en PAW está en voladizo en una boquilla que sirve para inhibir el arco.

A través de la boquilla restrictiva, el gas de plasma se ioniza y escapa de la boquilla a alta velocidad.

El gas de plasma por sí solo no es suficiente para proteger la atmósfera de la corriente de soldadura fundida. Por lo tanto, se suministra gas de protección alrededor de la base de plasma, al igual que con GTAW.

La potencia de salida del gas de plasma es ligeramente inferior a la del gas de protección para reducir la turbulencia

Para mantener un tamaño de punto y una densidad de energía uniformes, la forma cónica de un arco de tungsteno con gas necesita un aparato de control de voltaje de arco (AVC) o control de longitud de arco (ALC) para usarse en soldadura automática. En PAW, el arco restringido conduce a un arco más alto en forma de columna.

Esto reduce el impacto de la variación en la longitud del arco en la densidad de energía y reduce el requisito de AVC o ALC. El beneficio de cortar un electrodo en una boquilla es que se reduce el contacto con el electrodo.

Por lo general, un electrodo durará todo el turno de producción sin necesidad de ser pulido con chorro de arena.

Otra característica especial de PAW es la forma en que inicia el arco. Por lo general, la corriente de alta frecuencia (HF) se usa para crear un arco piloto entre la boquilla de cobre y el electrodo.

HF se apaga después del comienzo del arco piloto. La corriente del arco piloto normalmente se fija en un nivel o se puede establecer en una de dos etapas, generalmente entre 2 y 15 amperios.

El arco se pasa al trabajo para soldar y es un componente del circuito eléctrico. Dado que el arco se forma antes de realizar la soldadura, los comienzos de la soldadura por arco tienden a ser bastante precisos.

Durante la soldadura, el arco piloto permanece encendido y la antorcha es capaz de realizar la siguiente soldadura sin necesidad de HF adicional.

Puede ser útil para soldar en aplicaciones robóticas donde el ruido electromagnético de alta frecuencia puede interactuar con los controles del sistema automatizado. Una consecuencia del arco piloto es que requiere sopletes de plasma enfriados por humedad, particularmente para aplicaciones de corriente mínima.

Los diferentes modos de funcionamiento de PAW

Al variar la velocidad de flujo del gas de plasma y el diámetro del orificio, se pueden producir los siguientes tres modos de operación.

Soldadura por microplasma

El microplasma se utiliza para la soldadura de láminas delgadas (hasta 0,1 mm de espesor), así como para piezas de malla y alambre. El arco recto similar a una jeringa minimiza los arcos errantes y el desplazamiento.

Soldadura de corriente media

Es una alternativa al TIG tradicional cuando se utiliza en el modo de fusión. Los beneficios son una mayor infiltración (debido a un mayor flujo de gas de plasma), una mejor resistencia a los contaminantes del sustrato como los revestimientos (el electrodo está dentro de la antorcha) y una mejor resistencia a las diferencias en el espacio entre la pieza de trabajo y el electrodo, sin cambios importantes en la entrada de energía. .

soldadura de ojo de cerradura

A través del aumento de la corriente de soldadura y el flujo de gas de plasma, se produce un haz de plasma realmente fuerte que puede lograr una inmersión total en un material, como en la soldadura por haz o láser. Se crea un ojo de cerradura durante la soldadura, que pasa lentamente a través del metal con el baño soldado fundido moviéndose detrás para crear el cordón de soldadura debajo de los factores de tensión superficial.

Este método se puede utilizar para soldar material más grueso en un solo proceso (hasta 10 mm de acero inoxidable).

El arco de plasma generalmente se maneja con una fuente de energía característica que es CC, corriente constante (hundimiento). Dado que el sistema de antorcha especial y las corrientes de gas de protección y plasma independientes son de donde deriva sus características funcionales específicas, una consola de control de plasma se puede conectar a una fuente de energía TIG tradicional.

También proporciona sistemas de plasma construidos intencionalmente.

Si bien se usa HF para activar el arco, primero se genera entre la boquilla de plasma y el electrodo. Este arco ‘piloto’ se mantiene dentro del cuerpo de la antorcha hasta que se mueve a la pieza de trabajo necesaria para soldar.

El dispositivo de arco piloto garantiza un comienzo estable del arco y, como el arco piloto se retiene entre las soldaduras, elimina la necesidad de volver a encender el HF, que puede provocar perturbaciones eléctricas.

El electrodo utilizado durante la fase de plasma es tungsteno-2 por ciento de torio, y el cobre es la boquilla de plasma. El diámetro interior de la boquilla de plasma es vital y un diámetro interior que es demasiado pequeño para la etapa actual, y el caudal de gas de plasma puede causar una oxidación significativa de la boquilla o incluso quemarla.

Para el gas de plasma, las proporciones habituales de gas son argón, con argón o argón más dos a cinco por ciento de hidrógeno para el material de protección. Para el gas de plasma, se puede utilizar helio.

Sin embargo, debido a su calor, esto disminuye la clasificación actual de la boquilla. La menor masa de helio también puede dificultar el modo ojo de cerradura.

Las combinaciones de helio argón se utilizan en materiales como el cobre como gas de protección.

Comprender los diferentes tipos de soldadura por arco de plasma (PAW)

Ahora que conocemos los conceptos básicos de lo que es la soldadura por plasma, podemos pasar a los diferentes tipos de PAW que se utilizan en la actualidad. Las siguientes son las dos categorías de soldadura por plasma:

PAW transferido

Este sistema PAW utiliza CC con tensión continua. Además, de esta forma, el metal puede estar asociado con el terminal + ve y el electrodo de tungsteno puede estar asociado con el terminal – ve.

El arco genera un electrodo de tungsteno, así como una sección del trabajo. Para este tipo de procesos, tanto el arco como el plasma se desplazan hacia la sección de la obra, lo que aumentará el poder calorífico de la técnica.

Este tipo de PAW se puede utilizar para unir láminas resistentes.

PAW no transferido

Este proceso PAW emplea corriente continua con polaridad directa. Además, en este proceso, es posible vincular la boquilla a la punta + ve y vincular el electrodo de tungsteno a la – ve.

El arco se produce dentro de la antorcha entre el electrodo de tungsteno y la boquilla, lo que impulsará la ionización del gas dentro de la antorcha. Además, la antorcha debe pasar el gas ionizado para ir más allá.

Este estilo PAW se puede utilizar para unir láminas delgadas.

Estos son los dos tipos diferentes de soldadura por arco de pata que se pueden usar para soldar. Puede elegir el método PAW adecuado para sus aplicaciones teniendo en cuenta el proceso o la etapa involucrada en cada tipo de soldadura por arco de plasma.

Con los tipos de soldadura por plasma discutidos, ahora podemos pasar a las ventajas y desventajas de la soldadura por plasma.

Las ventajas y desventajas de la soldadura por plasma.

A pesar de que se utiliza en aplicaciones de alta probabilidad, como las industrias aeroespacial, electrónica, automotriz y médica, la soldadura por arco de plasma (o PAW) con frecuencia se ignora en la fabricación de acero, aluminio o acero inoxidable, porque es mucho más complicada. e implica una gama de herramientas más costosa en comparación con otros procesos de arco.

La explicación de la situación que se ignora es la idea de que la pata es un poco más lenta en relación con otros métodos de soldadura, como la soldadura por rayo láser (LBW).

Sin embargo, PAW no es el más lento de todos. Es más rápido que GTAW (soldadura por arco de tungsteno con gas), que también se conoce como TIG o gas inerte. Además, PAW proporciona soldadura de costo mínimo, donde LBW fue la primera opción.

PAW también tiene su gama de pros y contras, que incluyen laminado de metal, doblado de metal, corte por láser, etc. En verdad, PAW es mucho más lento que LBW.

La intensidad puede tocar hasta cinco veces lo que logra PAW, según el láser utilizado en LBW. Sin embargo, cuando encuentra los costos de soldadura, PAW es mucho más rentable que LBW y algunos otros métodos de soldadura.

Esta es la razón por la cual PAW todavía se utiliza en el procesamiento de metales como una alternativa rentable al costoso LBW, donde la alta calidad y la alta velocidad no son un requisito. Sin embargo, PAW tiene la desventaja de que hay una mayor entrada térmica.

Activa soldaduras más amplias y algunas áreas afectadas térmicamente, así como LBW y EBW. Esto crea más inestabilidad, así como daños a la propiedad mecánica.

Sin embargo, PAW tiene una ventaja sobre ellos además de la rentabilidad. Es la resistencia de los espacios de unión así como las irregularidades lo que asegura el uso de PAW en la fabricación de metal.

Aunque el arco está confinado, la columna de plasma tiene un diámetro considerablemente mayor que el haz. Por lo tanto, es más fácil generar rellenos con PAW que con LBW o EBW.

En cuanto al contraste entre PAW y GTAW, PAW tiene un gran inconveniente que es su dificultad. De hecho, como aprenderá, el valor-eficiencia de GTAW es mayor.

En comparación con el arco de tungsteno de gas cónico, el arco delgado para PAW es menos resistente a la irregularidad de la junta. No obstante, el arco matizado del microplasma se conserva fácilmente a un nivel de corriente más bajo, lo que le da una pequeña ventaja sobre GTAW.

PAW tiene un límite actual ligeramente más bajo que representa casi una décima parte de GTAW. Esto, junto con el inicio efectivo del arco, hace que la soldadura por arco de plasma sea ideal para muchas aplicaciones de menor sensibilidad, como las industrias médica y electrónica.

PAW también ofrece mayores ventajas actuales sobre GTAW. Esta es la razón por la que la activación de soldaduras en modo ojo de cerradura con soldadura por arco de plasma podría conducir a una soldadura de penetración completa en solo una pasada en el material más fino.

PAW elimina cualquier necesidad de costosos trabajos de preparación de juntas y elimina cualquier necesidad de material de relleno. Además, la mayoría del material se puede soldar mediante DCEN (electrodo de CC negativo) con soldadura por arco de plasma.

A pesar de ser complicado y lento, PAW todavía se usa y es fácil ver por qué.

Discutimos anteriormente algunas razones para usar la soldadura por plasma, así como algunas razones para evitarla. Puede decidir si usar la soldadura por plasma o no dependiendo de lo que quiera obtener del proceso de soldadura.

Para facilitarle la decisión, enumeraremos rápidamente las principales ventajas y desventajas no solo de la soldadura por plasma (PAW), sino también del corte por arco de plasma.

Ventajas del corte por arco de plasma

La siguiente es una lista de las principales ventajas de utilizar el corte por arco de plasma:

  • Automatización rápida
  • Deja un pequeño corte
  • Uno puede cortar cualquier metal.
  • Espesor elevado de 150 mm
  • El corte es más rápido (aproximadamente 5-10x) que el oxicorte

Desventajas del corte por arco de plasma

La siguiente es una lista de las principales desventajas de usar el corte por arco de plasma:

  • Grandes costos de inversión inicial
  • Región más grande afectada por el calor.
  • El sistema también provoca rebabas.
  • Las superficies son ásperas
  • Genera humo y ruido.
  • Las esquinas afiladas pueden ser difíciles de construir

Ventajas de PAW

La siguiente es una lista de las principales ventajas de usar PAW:

  • La región afectada de calor es más pequeña en comparación con GTAW
  • La arquitectura de la antorcha permite una mayor potencia de arco
  • La alta temperatura del plasma y el aumento de la intensidad del calor permiten el impacto del ojo de la cerradura y permiten la infiltración completa de varias juntas con soldadura de un solo paso.
  • El aumento de calor y chorro de plasma permite mayores velocidades de transferencia
  • Este enfoque garantiza una observación y un seguimiento más libres de la soldadura.

Desventajas de PAW

La siguiente es una lista de las principales desventajas de PAW:

  • La antorcha es pesada y, por lo tanto, la soldadura manual es muy difícil y necesita capacitación.
  • En comparación con EBW y LBW, genera soldaduras más amplias y áreas afectadas por el calor.
  • El sistema genera un ruido más alto en el rango de aproximadamente 100dB
  • Los sistemas de soldadura por plasma son muy caros; por lo tanto, tendrá costos iniciales más altos
  • Genera radiación UV e Infrarot
  • Se requiere capacitación y especialización para realizar la soldadura por plasma.

Ahí lo tiene: las ventajas y desventajas tanto del corte por arco de plasma como de la soldadura por arco de plasma (PAW). Con base en esta información, puede decidir si usar la soldadura por plasma para su aplicación específica es una buena idea o no.

Aplicaciones de la soldadura por plasma

Una de las preguntas más comunes sobre la soldadura por plasma después de ‘qué es la soldadura por plasma’ es ‘¿dónde se puede usar la soldadura por plasma?’ A continuación se enumeran las principales aplicaciones de la soldadura por plasma:

  • Se utiliza para cubrir el álabe de la turbina de una forma particular.
  • Se puede utilizar en sectores como la industria naval y aeroespacial
  • PAW se utiliza principalmente para reparar herramientas, dar forma y teñir
  • Esta forma de soldadura se aplica principalmente a las industrias electrónicas.
  • Se utiliza para unir tuberías y tubos de acero inoxidable.

Esta lista no es exhaustiva y hay más aplicaciones de soldadura por plasma.

Resumen

¿Qué es la soldadura por plasma? La información proporcionada anteriormente es todo lo que hay que saber sobre la soldadura por plasma.

De los detalles anteriores, podemos inferir que el método de soldadura por arco de plasma es equivalentemente apropiado para aplicaciones manuales y automatizadas, además de varias operaciones que van desde la soldadura de láminas de metal de gran volumen hasta la soldadura de electrodomésticos de cocina físicos, la restauración automatizada de álabes de motores a reacción para precisión soldadura de equipos médicos.

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