Corte por Plasma Explicado: Funcionamiento y Beneficios Clave

¿Qué es el Corte por Plasma?

El corte por plasma es un proceso de fusión en el que un chorro de gas ionizado a temperaturas superiores a 20,000°C funde y expulsa material del corte. Este calor funde el metal y el flujo de gas lo expulsa. Los gases de plasma suelen ser argón, argón/hidrógeno o nitrógeno.

Durante el proceso, se establece un arco eléctrico entre un electrodo (cátodo) y la pieza de trabajo (ánodo). El electrodo está empotrado en una boquilla de gas refrigerada por agua o aire que constriñe el arco, formando el chorro de plasma estrecho, de alta temperatura y alta velocidad.

Cuando el chorro de plasma golpea la pieza, ocurre recombinación y el gas vuelve a su estado normal, emitiendo calor intenso. Los gases de plasma suelen ser argón, argón/hidrógeno o nitrógeno. Estos gases inertes pueden reemplazarse por aire, pero esto requiere un electrodo especial de hafnio o circonio.

El uso de aire comprimido hace que esta variante sea altamente competitiva con el proceso oxicorte para cortar aceros al carbono-manganeso e inoxidables hasta 20 mm de espesor. Los gases inertes son preferidos para cortes de alta calidad en aleaciones reactivas.

El arco de plasma puede cortar una amplia gama de aleaciones conductoras eléctricamente, incluyendo aceros al carbono e inoxidables, aluminio y sus aleaciones, aleaciones de níquel y titanio. El método se desarrolló originalmente para cortar materiales que no podían cortarse satisfactoriamente con oxicorte.

Normalmente, el componente o chapa a cortar permanece estacionario y la antorcha de plasma se mueve. Además, como el costo de la antorcha es bajo comparado con el equipo de manipulación, es común montar varias antorchas en una mesa de corte.

¿Cómo Funciona el Corte por Plasma?

Los cortadores de plasma envían un arco eléctrico a través de un gas que pasa por una abertura estrecha. La abertura restringida (boquilla) por la que fluye el gas hace que pase a alta velocidad, como el aire a través de un venturi en un carburador. Este gas de alta velocidad corta el metal fundido.

También puede pensarse como un chorro de gas calentado eléctricamente. Me gusta imaginarlo como un estado donde todos los electrones de cada átomo fluyen de átomo a átomo en lugar de solo orbitar. Independientemente de lo que ocurra en el chorro de plasma, cortar metales es bastante fácil con él.

Toma esa corriente de electricidad fluyendo a través del gas y estrecha por una pequeña abertura. Ahora el chorro es muy denso y se mueve muy rápido. El chorro resultante puede fundir y atravesar fácilmente la mayoría de metales. Esa es una antorcha de plasma.

Las antorchas de corte por plasma típicamente usan una boquilla de cobre para estrechar el chorro de gas con el arco fluyendo a través. Este arco salta de un electrodo en la antorcha a otra cosa – usualmente el material conductor que se corta. Esto es un "arco transferido". Hay sistemas que usan "arco no transferido" donde rebota del electrodo a la boquilla, pero no se usan normalmente para corte.

Esto significa que el corte por plasma solo se usa para materiales conductores, principalmente acero dulce, acero inoxidable y aluminio. Pero muchos otros metales y aleaciones también son conductores, como cobre, latón, titanio, Monel, Inconel, hierro fundido, etc. El problema es que la temperatura de fusión de algunos hace difícil cortar con buena calidad de borde.

El electrodo suele ser de cobre, pero con una inserción metálica donde se une el arco. Esto es porque el cobre se fundiría demasiado rápido si el arco se adhiriera directamente. El tungsteno es excelente material de electrodo, por lo que muchos electrodos tienen inserción de tungsteno.

Algunas antorchas pequeñas usan electrodo tipo lápiz hecho totalmente de tungsteno con punta puntiaguda. El problema del tungsteno es que arde en presencia de oxígeno. Así que si usa oxígeno o aire comprimido como gas de corte, la inserción es de hafnio. El hafnio dura más en presencia de oxígeno pero se desgasta un poco cada vez que se inicia el arco.

¿Por Qué Usar Oxígeno en una Antorcha de Plasma?

Por la misma razón que se usa oxígeno en una antorcha de acetileno: el oxígeno en el chorro de plasma reacciona con el acero dulce. Por tanto, oxígeno puro solo se usa al cortar acero dulce o "acero al carbono". Esta reacción química entre el oxígeno en el gas de plasma y el metal base acelera el corte y mejora la calidad del borde.

Sin embargo, como el oxígeno no reacciona igual con acero inoxidable o aluminio, gases más baratos como nitrógeno o aire comprimido (mayormente nitrógeno) pueden usarse para estos metales.

Otros gases especiales se usan a veces para otros propósitos. El gas argón se usa en marcado por plasma (tema totalmente diferente). Una mezcla de argón e hidrógeno se usa a menudo al cortar acero inoxidable o aluminio gruesos. Algunos usan mezcla de hidrógeno y nitrógeno o metano y nitrógeno para acero inoxidable delgado. Cada mezcla tiene ventajas (mejor calidad de corte) y desventajas (costos y manejo).

¿Cómo Usar un Cortador de Plasma?

Usar un cortador de plasma es muy conveniente y bastante fácil. El beneficio es que se pueden hacer cortes "de forma libre" basados en el trazado del enrutador. Como esta máquina conduce plasma creando un circuito, se requiere una pinza de tierra, igual que en soldadura.

Paso 1: Elegir Ubicación de Trabajo. Como planeamos cortar metal, es importante colocar el metal en una superficie segura que permita libertad de movimiento. Una "cuadrícula" o superficie similar que actúe como mesa es perfecta.

Paso 2: Conectar la Unidad. Asegúrese que la unidad esté apagada y conéctela.

Paso 3: Conectar el Aire. Conecte el compresor de aire externo al cortador de plasma. Esto asegura que el chorro de plasma permanezca bajo alta presión. Para asegurar conexiones, tire hacia atrás la brida externa de la conexión de enchufe e inserte la conexión de enchufe.

Paso 4: Encender el Aire. Encienda el flujo de aire. En este caso, gire la palanca 90 grados de perpendicular al conducto de aire a en línea.

Paso 5: Colocar la Pinza de Tierra. Coloque el metal en la mesa y sujete la pinza de tierra cerca de donde quiere cortar.

Paso 6: Encender la Máquina. Encienda poniendo el interruptor detrás del dispositivo en ON.

Paso 7: Ajustar la Corriente. En este caso la fijamos a 25 para chapa de 18 ga.

Paso 8: Cortar el Metal. Use el gatillo en la pistola para activar el cortador. Nota que el gatillo tiene seguro que debe levantarse antes de accionarlo. Sostenga el enrutador (extremo de boquilla) cerca del metal y use las guías alrededor de la boquilla para trazar plantillas, si las hay.

Paso 9: Apagar la Máquina. Cuando termine de cortar, apague la máquina.

Paso 10: Desconectar la Pinza de Tierra. Desconecte la pinza del metal en que trabaja.

Paso 11: Apagar el Aire. Gire la palanca 90 grados de en línea a perpendicular a la línea.

Paso 12: Enrollar Mangueras. Enrolle la línea de la pistola de plasma, línea de aire y línea de tierra.

Consejos de Corte por Plasma para Mejorar Resultados

Si considera algunos consejos y mejores prácticas al elegir y usar un cortador de plasma, puede mejorar resultados.

Consejo 1: Elegir el Cortador de Plasma Adecuado

Factores clave al elegir: potencia de salida, velocidad de corte, potencia de entrada, ciclo de trabajo, peso y tamaño. Piense en las tareas que realiza más a menudo.

• Potencia de salida: Depende del espesor y tipo de material. Dos estándares: cortes nominales y seccionales. Un corte nominal es el espesor de metal blando que un operador puede cortar manualmente a 15 pulgadas/minuto (IPM). Un corte pesado es el espesor máximo que el cortador puede manejar. La velocidad es menor y el corte puede necesitar limpieza.
• Velocidad de corte: Reportada en pulgadas/minuto (IPM). Una máquina que corta material de 1/2 pulgada puede tardar 5 minutos mientras otra tarda 1. La velocidad hace diferencia significativa en tiempo de producción.
• Potencia de entrada: ¿Siempre usa el cortador en el mismo lugar o necesita portabilidad y variedad de fuentes? Busque cortadores que ofrezcan opciones de rendimiento. Algunos cambian de 120 a 240 voltios.
• Ciclo de trabajo: Tiempo que la máquina puede cortar en un ciclo de 10 minutos sin sobrecalentar. Si es 60%, funciona 6 de 10 minutos continuamente y debe enfriar 4 minutos. Ciclo mayor es importante para cortes largos, alta productividad o ambientes calientes.
• Peso y tamaño: Si busca portabilidad, hay dispositivos bajo 45 libras.

Consejo 2: Leer el Manual

Lea cuidadosamente el manual para familiarizarse con la operación segura y correcta. Esto optimiza capacidades y promueve uso seguro.

Consejo 3: Atención a la Configuración

Sujete la pinza de tierra solo a metal limpio. Si es necesario, elimine óxido o pintura con esmeril, ya que obstruyen el flujo eléctrico.

También coloque la pinza lo más cerca posible del corte o, si es posible, a la propia pieza. Revise cables por desgaste, conexiones sueltas o anything que interfiera con el flujo de corriente.

Para ajustar amperaje o calor al nivel correcto, haga cortes de prueba con alto amperaje. Luego reduzca corriente según su velocidad de avance. Si el amperaje es muy alto o su velocidad muy lenta, el material se calienta y acumula escoria.

Consejo 4: Trazar el Camino Antes de Cortar

Trace el camino sin accionar el gatillo. Para cortes largos, practique movimientos antes de accionar para asegurar libertad de movimiento para corte continuo. Detener y reiniciar en el mismo lugar es difícil y suele causar irregularidades en el borde.

También puede hacer un corte de prueba con el mismo material. Así asegurará configuraciones y velocidad correctas.

Consejo 5: Usar Técnica Adecuada

Use su mano no cortante como apoyo de la otra. Esto estabiliza, permite libertad de movimiento en todas direcciones y ayuda mantener espacio constante de 1/16" a 1/8". La mayoría encuentra más fácil jalar la antorcha hacia su cuerpo que empujarla.

Mantener espacio de 1/16" a 1/8" aumenta capacidad de corte de máquinas pequeñas y alarga vida de consumibles.

Use guía de arrastre si su máquina la tiene. Permite apoyar la antorcha en la pieza manteniendo distancia óptima sin tocar el metal con la punta, lo que afecta negativamente calidad de corte y vida del consumible.

Inicie el corte colocando la antorcha lo más cerca posible del borde del metal base. Presione el gatillo para iniciar corriente de polarización. El arco piloto se enciende, seguido del arco de corte. Una vez inicia el arco de corte, mueva lentamente la antorcha sobre el metal.

Ajuste velocidad para que chispas de corte emerjan por la parte inferior del metal. Al final del corte, incline ligeramente la antorcha hacia el final o pause brevemente para completar. El aire de arrastre permanece tras soltar el gatillo para enfriar la antorcha y consumibles.

Consejo 6: Verificar Consumibles

Si la punta o electrodo está desgastado o dañado, la calidad del corte se afecta. Revise consumibles regularmente. Si el orificio de la punta es irregular y/o cubierto de salpicaduras, deséchelo. Si la punta del electrodo forma un cráter, deséchelo.

Los consumibles se desgastan con cada corte, pero factores como humedad en suministro de aire, cortar materiales excesivamente gruesos o mala técnica aumentan deterioro. Se recomienda cambiar punta y electrodo juntos para mejor calidad.

No apriete demasiado el portaconsumibles. Las partes internas necesitan moverse (separarse) para crear arco. Use solo el dedo para apretar la copa.

Consejo 7: Vigilar la Velocidad de Avance

Cuanto más rápido vaya (especialmente con aluminio), más limpio será el corte. Al cortar material grueso, ponga la máquina a potencia máxima y varíe su velocidad. Con material delgado, reduzca amperaje y cambie a punta de menor amperaje para crear kerf estrecho.

Con velocidad razonable, el arco debe emerger del material a ángulo de 15-20 grados contra dirección de avance. Si va recto abajo, se mueve demasiado lento. Si rocía hacia atrás, demasiado rápido.

Si avanza a velocidad correcta y usa calor adecuado, obtendrá corte muy limpio con menos escoria en la parte inferior y poca o ninguna distorsión del metal.

Consejo 8: Seguir Procedimientos de Seguridad

Para seguridad adecuada, la piel expuesta debe protegerse. Necesita guantes de soldadura y chaqueta de soldadura u otra ropa ignífuga. Abotone puños, bolsillos y cuello para evitar que chispas se atrapen.

Proteja sus ojos con lente de sombra correcta para su cortador. Las instrucciones indican el tono requerido para la amperaje. Puede usar gafas convencionales de corte plasma/oxicorte o casco de soldadura con modo corte.

Los procedimientos de seguridad deben seguirse estrictamente en toda aplicación de corte por plasma.

Ventajas del Corte por Plasma

• Capaz de cortar todos los materiales conductores. El oxicorte, aunque apto para metales gruesos, se limita a metales ferrosos.
• Gran calidad para espesores hasta 50 mm.
• Espesor máximo hasta 150 mm.
• Comparativamente barato para cortes de espesor medio.
• Mejor forma de cortar acero inoxidable y aluminio de espesor medio.
• Máquinas CNC disponibles para alta precisión y repetibilidad.
• Puede cortar en agua, resultando en ZAT menor. También reduce niveles de ruido.
• Kerf de corte menor comparado con oxicorte.
• Velocidad de corte más rápida que oxicorte.

Desventajas del Corte por Plasma

• ZAT mayor comparado con corte láser.
• Calidad en chapas y planchas delgadas no tan buena como láser.
• Tolerancias no tan precisas como láser.
• No alcanza espesores como chorro de agua u oxicorte.
• Deja ZAT que el chorro de agua no deja.
• Kerf más ancho que corte láser.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es el Corte por Plasma?

El corte por plasma (corte por arco de plasma) es un proceso de fusión donde un chorro de gas ionizado a más de 20,000°C funde y expulsa material del corte. Los gases de plasma suelen ser argón, argón/hidrógeno o nitrógeno.

¿Cómo funciona el corte por plasma?

Los cortadores funcionan enviando un arco eléctrico a través de gas que pasa por una abertura constreñida. La abertura restringida (boquilla) hace que el gas se exprima a alta velocidad, como aire pasando por un venturi en carburador. Este gas de alta velocidad corta el metal fundido.

¿Por qué se usa el corte por plasma?

La deslumbrantemente brillante antorcha de un cortador de plasma se encuentra en la mayoría de talleres de fabricación metálica. Usada para rebanar enormes chapas de metal de cualquier espesor, esta técnica fabrica todo tipo de objetos metálicos como puertas, señalética y esculturas.

¿Cuánto dura un cortador de plasma?

La vida típica de un juego de consumibles debería durar 1-3 horas para unos 120 A de corte mecanizado, depende del trabajo. Cortar a menor corriente puede dar mayor vida a consumibles.

¿Qué profundidad puede cortar un cortador de plasma?

Típicamente, una antorcha manual puede cortar hasta 38 mm (1.5 pulgadas) de placa de acero. Una antorcha industrial controlada por computadora puede cortar acero hasta 150 mm (6 pulgadas). También debe considerar el tipo de metal.

¿Cortará un cortador de plasma metal oxidado?

El plasma puede cortar cualquier metal conductor incluyendo acero inoxidable, acero dulce, aluminio y más, sin precalentamiento. También es excelente cortando metal pintado, sucio u oxidado.

¿Puede un cortador de plasma soldar?

Con el diseño correcto de antorcha, inyección de nitrógeno-agua, menos costoso que otros gases, puede funcionar bien al cortar aluminio y acero inoxidable para soldadura posterior. El proceso involucra electrodo rodeado de nitrógeno, calentado por arco eléctrico para formar el plasma.

¿Es un cortador de plasma mejor que una antorcha?

El plasma no requiere precalentar el metal antes de cortar, ahorrando tiempo, y supera antorchas oxicombustible al cortar metales apilados. Velocidades más rápidas en metales delgados con plasma, con distorsión mínima o nula.

¿Qué se requiere para corte por plasma?

Requiere dos elementos básicos: aire y electricidad. La siguiente pregunta es qué tipo de potencia de entrada está disponible. Varios cortadores de 30 amperios, como Spectrum® 375 X-TREME™, operan con 120 o 240 voltios.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas del corte por plasma?

Ventajas del Corte por Plasma	Desventajas del Corte por Plasma
Amplia gama de materiales incluyendo acero inoxidable y aluminio	Típicamente limitado a 50 mm (plasma-aire) placa
ZAT estrecha	Ruido al cortar secciones gruesas
Bajo costo de consumibles (aire)	Humo al cortar en aire
Ideal para material en chapa	Deslumbramiento del arco al cortar en aire
Bajo humo al cortar bajo agua	Costos de consumibles (electrodo y boquilla)
Borde de corte de alta calidad

¿Cuál es la diferencia entre corte oxicombustible y corte por plasma?

El corte por plasma es posible introduciendo electricidad en aire comprimido para crear gas de plasma ionizado, desequilibrado. El oxicorte es donde una llama de gas combustible oxígeno precalienta el material a su temperatura de ignición, luego un potente chorro de oxígeno se dirige al material.

¿Cuánto cuesta un cortador de plasma?

Según tipo, tamaño y características, una máquina CNC de corte por plasma podría costar $15,000 a $300,000. La gran mayoría vendidas hoy están bien por debajo de $100,000.

¿Puede un cortador de plasma cortar pintura?

Verifique la conexión a tierra a la pieza. Aunque el plasma puede cortar metal pintado, requiere conexión sólida en parte limpia de la pieza lo más cerca posible del área de trabajo.

¿Es un cortador de plasma más caliente que el sol?

El calor puede alcanzar 25,000°C. En perspectiva, es más caliente que la superficie del sol a 5,505°C.

¿Puede un cortador de plasma cortar aluminio?

Sí, como cualquier metal conductor, cortar aluminio por plasma no solo es posible, es altamente efectivo. Para no iniciados, el corte por plasma dispara un chorro de gas ionizado a alta velocidad a través de un orificio.

¿Necesita gas para corte por plasma?

Sí. Todos los sistemas, incluyendo cortadores de plasma de aire, usan gas.

¿Necesita compresor de aire para un cortador de plasma?

Los cortadores necesitan presión de aire para cortar en proceso de dos etapas. Primero, el arco calienta el metal hasta semi-gaseoso. Segundo, el plasma es forzado por ráfagas de aire para terminar el corte. Por tanto, todos necesitan compresor para generar suficiente presión.

¿Qué espesor de metal puede cortar un cortador de 50 amperios?

Este cortador inversor tiene 50 amperios, capaz de cortar hasta 1/2 pulgada de placa de acero.

¿Puede soldar aluminio con un cortador de plasma?

El corte de aluminio por plasma puede crear soldaduras perfectas. Mantiene la superficie fuera del área de soldadura moderadamente fresca. También ayuda prevenir distorsión o daño de pintura que suele venir con cortadores de llama. Los cortadores de plasma sueldan piezas de aluminio con precisión y rapidez.

¿Cuánta presión de aire se necesita para un cortador de plasma?

Para la mayoría de productos Everlast, la presión requerida es 55-70 psi. Cortes de bajo amperaje requieren menos presión para operación estable, a veces 45 psi, o el arco se apagará.

¿Puede un cortador de plasma cortar pernos?

También pueden cortar casi cualquier cosa metálica, incluyendo acero, acero inoxidable, aluminio. Incluso puede cortar tuercas y pernos oxidados como con antorcha de gas, solo mucho más rápido y con resultados más limpios.

¿Puede cortarse hierro fundido con cortador de plasma?

Puede cortar hierro fundido con antorcha de plasma, pero no es el mejor método. Si necesita cortar hierro fundido, sus mejores opciones son cortador a presión o herramienta con disco de diamante.

¿Puede cortar varilla de refuerzo con cortador de plasma?

Plasma u oxiacetileno – a menudo usados para cortar metal, pero dejan mucha "escoria" que hay que limpiar con esmeril para soldar. El plasma tardó mucho en cortar la varilla y usó mucha electricidad.

¿Puede cortar por plasma bajo agua?

Al cortar bajo agua, el agua absorbe la gran mayoría del humo. En lugar de nubes de humo que requieren costoso colector de polvo, una mesa de agua suele emitir ocasional bocanada que se disipa rápido.