Gases de protección en el proceso plasma
¡Nuevo lunes, nuevo post! En esta ocasión volvemos a presentar otra entrega de nuestro Gran manual de los gases de protección correspondiente en está ocasión al capítulo 4 orientado a los procesos de soldadura y corte por arco plasma.
El proceso plasma aprovecha la intensa energía calorífica liberada por una columna de gas ionizado (plasma) generada normalmente entre un electrodo y la pieza (plasma transferido) o entre un electrodo y la boquilla que lo protege (plasma no transferido). En función de la energía de la columna plasma, ésta puede usarse para soldar metales, denominándose proceso de soldadura plasma, conocido con el acrónimo PAW (plasma arc welding) o puede usarse para cortar metales, proceso comúnmente conocido como “corte plasma”.
El proceso de corte plasma es uno de los procesos de corte térmico más extendido en las industria. La razón es una excelente combinación de productividad, calidad y rango de materiales que puede cortar. En un anterior post de este blog ya se ha profundizado en este proceso de corte, por lo que dedicaremos este nuevo a introducir el proceso de soldadura plasma PAW, invitándose, para más información, a consultar el capítulo adjunto del Gran Manual de los Gases de Protección.
Para entender el proceso PAW se puede partir del proceso TIG. La razón es que el proceso de soldadura plasma puede considerarse como un proceso TIG evolucionado. El arco también se establece en un electrodo no consumible, pero el diseño de la boquilla que lo protege es más sofisticado, permitiendo que se pueda trabajar con dos gases y con temperaturas de arco más elevadas. El electrodo se encuentra alojado en el interior de la boquilla y genera un arco más columnar que el arco TIG (más cónico) concentrando una gran cantidad de calor en un área muy estrecha. Este proceso es muy sensible a las variaciones de altura entre el electrodo y la pieza, siendo compleja su aplicación manual y haciéndose necesario en la mayoría de los casos automatizar el proceso.
En función de la potencia que la fuente plasma administre al proceso tendremos diferentes tecnologías de soldadura PAW:
- Microplasma: Son fuentes que trabajan a muy baja intensidad (0 – 50 Amperios) y permiten establecer arcos pequeños y concentrados, pero de bajo poder calorífico, siendo especialmente aptos para soldaduras de espesores muy finos y pequeños componentes.
- Plasma por convección o melt-in: La intensidad empleada es mayor que en el punto anterior pero no suficiente para vaporizar el metal. El arco plasma funde la pieza y genera la unión por fusión. Se usa normalmente para soldaduras estéticas y sin gran responsabilidad ya que la penetración no es muy grande.
- Plasma Key-hole: La intensidad empleada es elevada y se genera un arco plasma energético y concentrado que produce la vaporización del metal, formándose en el punto de aplicación del plasma una columna de vapor metálico conductor del calor que va fundiendo el frente de avance de forma rápido en toda su profundidad. Esto permite soldaduras de gran penetración y alta velocidad de avance, siendo un proceso con excelente productividad.
Respecto a Los gases asociados al proceso, como se citó anteriormente, el diseño de la boquilla es más sofisticado que en el proceso TIG y presenta dos circuitos de gas independientes. Uno de los circuitos es interior y el gas presenta dos funciones: la primera proteger el electrodo no consumible de su oxidación y degradación, la segunda y muy importante es ionizarse para producir el arco plasma, razón por la cual al gas que circula por este circuito se le llama “gas plasma” y su propiedad plasmágena (fácil ionización) es fundamental para la estabilidad del proceso. El segundo circuito de gas es exterior y concéntrico al primero; la función de este gas también suele ser doble, la primera es proteger el baño de fusión y la segunda es actuar como corriente constrictora del arco permitiendo que esté permanezca concentrado y columnar manteniendo la excelente definición del proceso. A este segundo gas se le conoce como gas de protección.
Tanto cuando hablamos de “soldadura plasma”, como cuando hablamos de “corte plasma”, existen diferentes combinaciones de gases plasmagenos y de protección en función de los materiales, espesores y tipo de proceso plasma que queramos aplicar. Por ello, en nuestro manual facilitamos excelentes tablas de selección y explicaciones adicionales, que permitirán seleccionar el gas o mezcla más adecuado para cada aplicación.
El proceso de soldadura plasma presenta un amplio campo de aplicación que puede ir, desde microsoldaduras de precisión en finos espesores y componentes muy pequeños, con tecnología microplasma, usándose en sectores como la fabricación de componentes eléctricos y electrónicos, de relojería, etc.; Hasta productivas soldaduras de espesores bajos a medios a elevadas velocidad con tecnología key-hole, como por ejemplo fabricación y unión de tubos y bobinas, construcción de válvulas, fabricación de componentes de climatización y extracción de humos, etc.
Es un proceso también versátil en materiales, se puede aplicar tanto a materiales férreos como aceros de baja aleación, de alta aleación, inoxidables, aleaciones de níquel, etc., como materiales no férreos como lo es el aluminio, titanio, cobre, etc.
La soldadura plasma permite obtener en todos los campos de aplicación cordones finos, con un aspecto muy estético y con buenas penetraciones en key-hole. Es importante tener en cuenta que las diferentes modalidades existentes, el amplio rango de materiales donde se pueden aplicar y su potencialidad tanto como proceso de soldadura, como de corte, deben ser siempre acompañados con una buena selección de los gases que intervendrán, aspecto fundamental para sacarle el máximo partido a esta tecnología. Para ello Nippon Gases pone a su disposición una amplia gama de productos y mezclas específicas que permiten obtener rangos máximos de productividad y calidad.
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