¿Qué es el mecanizado por arco de plasma? - Piezas y trabajo

¿Qué es Plasma?

El plasma es uno de los cuatro estados fundamentales de la materia, estudiado sistemáticamente por primera vez por Irving Langmuir en la década de 1920. Consiste en un gas de iones, átomos o moléculas que tienen uno o más electrones orbitales despojados (o, rara vez, un electrón adicional adjunto) y electrones libres.

Excluyendo la materia oscura y la aún más elusiva energía oscura, el plasma es la forma más abundante de materia ordinaria en el universo. El plasma se asocia principalmente con las estrellas, incluido nuestro Sol, y se extiende al medio intracultural enrarecido y posiblemente a las regiones intergalácticas.

El plasma se puede generar artificialmente calentando un gas neutro o sometiéndolo a un fuerte campo electromagnético. La presencia de partículas con carga libre hace que el plasma sea eléctricamente conductor, con la dinámica de las partículas individuales y el movimiento macroscópico del plasma gobernado por campos electromagnéticos colectivos y muy sensible a los campos aplicados externamente.

La respuesta del plasma a los campos electromagnéticos se utiliza en muchos dispositivos tecnológicos modernos, como los televisores de plasma o el grabado con plasma.

¿Qué es el mecanizado por arco de plasma?

El mecanizado por arco de plasma se utiliza para eliminar material de la pieza de trabajo. En este proceso, se utiliza un chorro de gas a alta temperatura a alta velocidad para fundir y eliminar material de la pieza de trabajo. Esta alta velocidad de gas caliente también se conoce como chorro de plasma.

Cuando un gas o aire se calienta a una temperatura de más de 5000 °C, comenzará a ionizarse en iones positivos, iones negativos e iones neutros. Cuando el gas o aire se ioniza su temperatura alcanza de 11000 °C a 28000 °C y este gas ionizado se llama plasma.

El gas o aire se calienta con arco y el plasma producido por el gas de calentamiento se utiliza para eliminar material de la pieza de trabajo. Entonces, todo el proceso se llama Mecanizado por arco de plasma.

En este proceso, se utiliza una alta velocidad de aire a alta temperatura para eliminar el material de la pieza de trabajo al fundirlo.

El gas utilizado en el mecanizado por arco de plasma se elige de acuerdo con el metal que se utiliza como pieza de trabajo.

El mecanizado por arco de plasma se utiliza para el corte de aceros aleados, acero inoxidable, aluminio, níquel, cobre y fundición.

Funcionamiento del mecanizado por arco de plasma

El principio básico es que el arco formado entre el electrodo y la pieza de trabajo está contraído por una boquilla de cobre de calibre fino. Esto aumenta la temperatura y la velocidad del plasma que emana de la boquilla.

La temperatura del plasma supera los 20 000 °C y la velocidad puede aproximarse a la velocidad del sonido. Cuando se usa para cortar, el flujo de gas de plasma aumenta para que el chorro de plasma de penetración profunda corte el material y el material fundido se elimine en el plasma de salida.

El mecanizado por arco de plasma consiste en una pistola de plasma. La pistola de plasma tiene un electrodo de tungsteno situado en la cámara. Aquí, este electrodo de tungsteno está conectado al terminal negativo de la fuente de alimentación de CC. Así, el tungsteno actúa como cátodo.

Mientras que el terminal positivo de la fuente de alimentación de CC está conectado a la boquilla. Por lo tanto, la boquilla de la pistola de plasma actúa como un ánodo.

A medida que le damos la fuente de alimentación al sistema, se desarrolla un arco eléctrico entre el electrodo de tungsteno catódico y una boquilla anódica. A medida que el gas entra en contacto con el plasma, se produce una colisión entre los átomos del gas y los electrones de un arco eléctrico y, como resultado, obtenemos un gas ionizado.

Eso significa que obtenemos el estado de plasma que queríamos para el mecanizado por arco de plasma. Ahora, este plasma se dirige hacia la pieza de trabajo con una alta velocidad y comienza el proceso de mecanizado. Una cosa a tener en cuenta es que se aplica una diferencia de potencial alta para obtener el estado de plasma.

En todo el proceso, se requieren condiciones de alta temperatura. A medida que salen gases calientes de la boquilla, existe la posibilidad de sobrecalentamiento. Para evitar este sobrecalentamiento, se utiliza una camisa de agua.

Componentes del mecanizado por arco de plasma

1. Pistola de plasma

Se utilizan diferentes gases como nitrógeno, hidrógeno, argón o una mezcla de estos gases para crear plasma. Esta pistola de plasma tiene una cámara que tiene un electrodo de tungsteno. Este electrodo de tungsteno está conectado al terminal negativo y la boquilla de la pistola de plasma está conectada al terminal positivo de la fuente de alimentación de CC. La mezcla requerida de gas se suministra a la pistola. Se produce un fuerte arco entre el ánodo y el cátodo.

Después de eso, hay una colisión entre el electrón del arco y las moléculas del gas y debido a esta colisión, las moléculas del gas se ionizan y se genera calor.

2. Fuente de alimentación

La fuente de alimentación de CC se utiliza para desarrollar dos terminales en la pistola de plasma. Se aplica una gran diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo para que el arco producido sea fuerte y pueda ionizar la mezcla de gases y convertirla en plasma.

3. Mecanismo de refrigeración

Se agrega un mecanismo de enfriamiento a la pistola de plasma a medida que se produce calor en ella a medida que los gases calientes salen continuamente de la boquilla.

Se utiliza una camisa de agua para enfriar la boquilla. La boquilla está rodeada por un chorro de agua.

4. pieza de trabajo

Con este mecanizado por arco de plasma se pueden trabajar diferentes materiales. Con este proceso se pueden trabajar diferentes metales como aluminio, magnesio, carbono, acero inoxidable y aceros aleados.

Aplicaciones del mecanizado por arco de plasma

• Se utiliza para cortar aceros aleados, acero inoxidable, hierro fundido, cobre, níquel, titanio, aluminio y aleaciones de cobre y níquel, etc.
• Se utiliza para el corte de perfiles.
• Se utiliza con éxito para tornear y fresar materiales difíciles de mecanizar.
• Se puede utilizar para cortar pilas, cortar formas, perforar y cortar bajo el agua.
• La pulverización uniforme de película delgada de materiales refractarios sobre diferentes metales, plásticos y cerámicas también se realiza mediante arcos de plasma.

Ventajas del mecanizado por arco de plasma

• Se puede utilizar para cortar cualquier metal.
• La tasa de corte es alta.
• En comparación con el proceso de corte por llama ordinario, puede cortar acero al carbono simple cuatro veces más rápido.
• Se utiliza para torneado de desbaste de materiales muy difíciles.
• Debido a la alta velocidad de corte, la deformación de la chapa se reduce mientras que el ancho de corte es mínimo y la calidad de la superficie es alta.

Desventajas del mecanizado por arco de plasma

• Produce una superficie cónica.
• La protección del ruido es necesaria.
• El costo del equipo es alto.
• La protección de los ojos es necesaria para el operador y las personas que trabajan en áreas cercanas.
• Se produce oxidación y formación de incrustaciones. Por lo tanto, requiere blindaje.
• La superficie de trabajo puede sufrir cambios metalúrgicos.