Corte por plasma - Universidad Don Bosco

UNIVERSIDAD DON BOSCO.
FACULTAD DE ESTUDIOS TECNÓLÓGICOS
TÉCNICO EN ING. MECANICA.
CICLO - AÑO
02-2013
GUIA DE LABORATORIO # 9.
Nombre de la Práctica: Corte por Plasma.
Lugar de Ejecución: Taller de mecánica
Tiempo Estimado: 3h clase
MATERIA: Soldaduras industriales.
PROFESOR: Tec. Gerson Guerrero.
I. OBJETIVOS
Realizar corte en distintos materiales y espesores aplicando corte por plasma.
II. INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Corte por plasma
Éxito:1930 soldadura por arco eléctrico, construcción de barco (mejoras posteriores) corriente
alterna y protección como fundente granulado.
40’s soldadura con protección gaseosa (helio) y electrodo no consumible de wolframio (TIG).
En 1954 se descubre que aumentando el flujo del gas y reducir la abertura de la boquilla
utilizada en TIG, se obtiene un chorro de plasma: capaz de cortar metales, proceso de corte por
plasma.
Fundamentos físico-químicos

En la naturaleza la materia se encuentras en forma sólida, líquida o vapor

El plasma es el cuarto estado de la materia.

A muy elevadas temperaturas, los electrones tienen suficiente energía como para salir
de su órbita del núcleo del átomo, generando iones de carga positiva.

Calentando un gas a temperaturas cercanas a 50.000 ºC los átomos pierden electrones.

Estos electrones libres se colocan en los núcleos que han perdido sus propios
electrones, convirtiéndose así en iones.

De esta forma el gas se convierte en plasma: un conductor eléctrico gaseoso con alta
densidad de energía.
Proceso de corte con plasma

El fundamento del corte por plasma se basa en elevar la temperatura del material a
cortar de una forma muy localizada y por encima de los 30.000 °C, llevando el gas hasta
el plasma.

El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la
sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra la energía
cinética del gas, ionizándolo, lo que le permite cortar.

El chorro de plasma lanzado contra la pieza penetra la totalidad del espesor a cortar,
fundiendo y expulsando el material.

La ventaja principal de este sistema radica en su reducido riesgo de deformaciones
debido a la compactación calorífica de la zona de corte.
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Características del proceso

Es usable para el corte de cualquier material metálico conductor, y mas especialmente
en acero estructural, inoxidables y metales no ferrosos.

Como proceso complementario en trabajos especiales: producción de series pequeñas,
piezas tolerancias muy ajustadas, mejores acabados, baja afectación térmica del
material (alta concentración energética).

El comienzo del corte es prácticamente instantáneo y produce una deformación
mínima de la pieza.

Permite cortar a altas velocidades y produce menos tiempos muertos, (no se necesita
precalentamiento para la perforación).

Permite espesores de corte de 0.5 a 160 milímetros, con unidades de plasma de hasta
1000 ampers.

Una de las características más reseñables es que se consiguen cortes de alta calidad y
muy buen acabado.
Equipo necesario

Generador de alta frecuencia alimentado por energía eléctrica,

Gas para generar la llama de calentamiento, y que más tarde se ionizará (argón,
hidrógeno, nitrógeno),
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Electrodo y porta electrodo que dependiendo del gas puede ser de tungsteno, hafnio o
circonio,
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Pieza a mecanizar.
Variables del proceso
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Gas empleado.
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Caudal y presión del gas.

Distancia boquilla pieza.
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Velocidad del corte.

Energía empleada o intensidad del arco.

Caudal, presión, la distancia boquilla-pieza y la velocidad del corte se pueden ajustar en
las máquinas según cada pieza a cortar.
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Gas-plasma

Los principales gases que se utilizan como gases plasmágenos son, argón, nitrógeno
(calidad del corte y garantiza una durabilidad de la boquilla) y aire, o mezcla de estos
gases.

El chorro del gas–plasma se compone de dos zonas:

Zona envolvente, que es una capa anular fría sin ionizar que envuelve la zona central
(permite refrigerar la boquilla, aislarla eléctricamente y confinar el arco).

Zona central, se compone por dos capas, una periférica constituida por un anillo de gas
caliente no suficientemente conductor y la columna de plasma o el núcleo donde el gasplasma presenta su más alta conductividad térmica, la mayor densidad de partículas
ionizadas y las más altas temperaturas, entre 10.000 y 30.000 ºC.
Arco eléctrico

El arco generado en el proceso de corte por plasma se denomina arco transferido (se
genera en una zona y es transferido a otra).
¿Cómo?

Por medio de un generador de alta frecuencia conseguimos generar un arco entre el
electrodo y la boquilla, este arco calienta el gas plasmágeno que hay en su alrededor y lo
ioniza estableciendo un arco-plasma.

Gracias a la conductividad eléctrica es transferido hasta la zona de corte, mientras que
el arco generado inicialmente, denominado arco piloto, se apaga automáticamente.

Una vez el arco-plasma está establecido, la pieza se carga positivamente mientras el
electrodo se carga negativamente, lo que hace mantener el arco-plasma y cortar la
pieza.
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Tipos de corte por plasma
Corte por plasma por aire
Corte con inyección de agua
Corte con inyección de oxígeno
Corte con doble flujo
Ventajas vs. oxicorte
Tiene un espectro de aplicación sobre materiales más amplio.
Su costo operativo es sensiblemente inferior
Facilidad de su operación hace posible trabajar en corte manual.
Corta metales con espesores pequeños, con oxicorte no sería posible.
Otras desventajas del oxicorte son la baja calidad de corte y el efecto negativo sobre la
estructura molecular, al verse afectada por las altas temperaturas.
Brinda mayor productividad toda vez que la velocidad de corte es mayor (hasta 6 veces mayor
vs. Oxicorte).
Mayor precisión y limpieza en la zona de corte.
III. MATERIALES Y EQUIPO
Equipo del alumno:
Gabacha, gafas, tapones auditivos, mascarilla, herramienta personal, manual del alumno, cuaderno y
lapicero (evitar llegar con pulseras, collares o cadenas, anillos u otro objeto que pueda poner en riesgo
su vida).
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Material
Lamina de 1/16"
Material de aporte (alambre de amarre)
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Equipo
Marco con cierra.
Cierra ordinaria.
Escuadra.
Rayador.
Alicate.
Cepillo de alambre.
Guantes de cuero.
Mandil de cuero.
Mangas de cuero.
Polainas de cuero.
Careta.
Mascarilla para humo.
Equipo de soldadura oxiacetilénica.
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IV. PROCEDIMIENTO
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Acondicionamiento del equipo pasó a paso como lo explico el instructor.
Póngase su traje de protección personal.
Regule los parámetros del equipo.
Realización de cortes en materiales como acero, acero inoxidable, aluminio.
Una vez finalizada la práctica limpie su área de trabajo y guarde el equipo cuidadosamente.
Muestre los cortes al instructor.
Realizar la discusión de resultados.
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
 Realice un reporte escrito de los procesos que ejecuto en la práctica.
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VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA
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Tipos de gases utilizados para el corte por plasma.
Soldadura por plasma.
Cuidados y riesgos al manipular equipo de corte por plasma.
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