Cómo funciona una cortadora de plasma
¿Qué es el plasma?
Para explicar correctamente cómo funciona un cortador de plasma, debemos comenzar respondiendo a la pregunta básica “¿Qué es el plasma? En sus términos más simples, el plasma es el cuarto estado de la materia. Normalmente pensamos en la materia que tiene tres estados: sólido, líquido y gas. La materia cambia de un estado a otro mediante la introducción de energía, como el calor. Por ejemplo, el agua cambiará de un estado sólido (hielo) a su estado líquido cuando se aplica una cierta cantidad de calor. Si aumentan los niveles de calor, volverá a cambiar de líquido a gas (vapor). Ahora, si los niveles de calor aumentan nuevamente, los gases que componen el vapor se ionizarán y serán conductores de electricidad, convirtiéndose en plasma. Un cortador de plasma utilizará este gas eléctricamente conductor para transferir energía desde una fuente de alimentación a cualquier material conductor, lo que dará como resultado un proceso de corte más limpio y rápido que con el oxicombustible.
La formación del arco de plasma comienza cuando un gas como oxígeno, nitrógeno, argón o incluso aire de taller es forzado a través de un pequeño orificio de boquilla dentro del soplete. A continuación, se introduce un arco eléctrico generado a partir de la fuente de alimentación externa en este flujo de gas a alta presión, lo que da como resultado lo que comúnmente se denomina "chorro de plasma". El chorro de plasma alcanza inmediatamente temperaturas de hasta 40.000 ° F, perforando rápidamente la pieza de trabajo y expulsando el material fundido.
Componentes del sistema de plasma
- Fuente de alimentación: la fuente de alimentación de plasma convierte el voltaje de línea de CA monofásico o trifásico en un voltaje de CC constante y uniforme que varía de 200 a 400 V CC. Este voltaje de CC es responsable de mantener el arco de plasma durante todo el corte. También regula la salida de corriente requerida en función del tipo de material y el espesor que se procesa.
- Consola de inicio de arco: el circuito ASC produce un voltaje de CA de aproximadamente 5,000 VCA a 2 MHz que produce la chispa dentro de la antorcha de plasma para crear el arco de plasma.
- Antorcha de plasma: la función de la antorcha de plasma es proporcionar una alineación y refrigeración adecuadas de los consumibles. Las principales partes consumibles necesarias para la generación de arco de plasma son el electrodo, el anillo de turbulencia y la boquilla. Se puede usar una tapa protectora adicional para mejorar aún más la calidad del corte, y todas las piezas se mantienen juntas mediante tapas de retención internas y externas.
The vast majority of plasma cutting systems today can be grouped into either conventional or precision categories.
Los sistemas de plasma convencionales utilizan típicamente aire de taller como gas de plasma, y la forma del arco de plasma está básicamente definida por el orificio de la boquilla. El amperaje aproximado de este tipo de arco de plasma es de 12 a 20 K amperios por pulgada cuadrada. Todos los sistemas portátiles utilizan plasma convencional, y todavía se utiliza en algunas aplicaciones mecanizadas donde las tolerancias de las piezas son más tolerantes.
Los sistemas de plasma de precisión (alta densidad de corriente) están diseñados y fabricados para producir los cortes más nítidos y de la más alta calidad que se pueden lograr con plasma. Los diseños de antorcha y consumibles son más complejos, y se incluyen piezas adicionales para estrechar y dar forma al arco. Un arco de plasma de precisión es de aproximadamente 40-50K amperios por pulgada cuadrada. Se utilizan varios gases como oxígeno, aire de alta pureza, nitrógeno y una mezcla de hidrógeno / argón / nitrógeno como gas de plasma para obtener resultados óptimos en una multitud de materiales conductores.
En un sistema de plasma de mano típico, como nuestro Tomahawk® Air Plasma, el electrodo y las piezas consumibles de la boquilla están en contacto entre sí dentro de la antorcha cuando están apagados. Cuando se aprieta el gatillo, la fuente de alimentación produce una corriente continua que fluye a través de esta conexión y también inicia el flujo de gas de plasma. Una vez que el gas de plasma (aire comprimido) acumula suficiente presión, el electrodo y la boquilla se separan, lo que provoca una chispa eléctrica que convierte el aire en un chorro de plasma. El flujo de corriente continua luego cambia de electrodo a boquilla, a un camino entre el electrodo y la pieza de trabajo. Esta corriente y el flujo de aire continúan hasta que se suelta el gatillo.
Operación de plasma de precisión Dentro de una antorcha de plasma de precisión, el electrodo y la boquilla no se tocan, sino que están aislados entre sí por un anillo de remolino que tiene pequeños orificios de ventilación que transforman el preflujo / gas de plasma en un vórtice giratorio. Cuando se emite un comando de arranque a la fuente de alimentación, genera hasta 400 VCC de voltaje de circuito abierto e inicia el preflujo de gas a través de un cable de manguera colocado en la antorcha. La boquilla está conectada temporalmente al potencial positivo de la fuente de alimentación a través de un circuito de arco piloto y el electrodo está en negativo.
A continuación, se genera una chispa de alta frecuencia desde la Consola de inicio de arco que hace que el gas de plasma se ionice y se vuelva eléctricamente conductor, lo que da como resultado un camino de corriente desde el electrodo hasta la boquilla, y se crea un arco piloto de plasma.
Una vez que el arco piloto hace contacto con la pieza de trabajo (que está conectada a tierra a través de los listones de la mesa de corte), la ruta de la corriente cambia del electrodo a la pieza de trabajo, y la alta frecuencia se apaga y se abre el circuito del arco piloto.
Luego, la fuente de alimentación aumenta la corriente CC hasta el amperaje de corte seleccionado por el operador y reemplaza el gas de preflujo con el gas de plasma óptimo para el material que se está cortando. También se utiliza un gas protector secundario que fluye fuera de la boquilla a través de una tapa protectora.
La forma de la tapa de protección y el diámetro de su orificio obligan al gas de protección a contraer aún más el arco de plasma, lo que da como resultado un corte más limpio con ángulos de bisel muy bajos y una ranura más pequeña.