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

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El plasma es el cuarto estado de la materia.

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A muy elevadas temperaturas, los electrones tienen suficiente energía como para salir de su órbita del núcleo del átomo, generando iones de carga positiva.

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Calentando un gas a temperaturas cercanas a 50.000 ºC los átomos pierden electrones.

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Estos electrones libres se colocan en los núcleos que han perdido sus propios electrones, convirtiéndose así en iones.

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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.

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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.

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El chorro de plasma lanzado contra la pieza penetra la totalidad del espesor a cortar, fundiendo y expulsando el material.

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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.

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Como proceso complementario en trabajos especiales: producción de series pequeñas, piezas tolerancias muy ajustadas, mejores acabados, baja afectación térmica del material (alta concentración energética).

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El comienzo del corte es prácticamente instantáneo y produce una deformación mínima de la pieza.

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Permite cortar a altas velocidades y produce menos tiempos muertos, (no se necesita precalentamiento para la perforación).

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Permite espesores de corte de 0.5 a 160 milímetros, con unidades de plasma de hasta 1000 ampers.

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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,

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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 

Gas empleado.

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Caudal y presión del gas.

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Distancia boquilla pieza.

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Velocidad del corte.

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Energía empleada o intensidad del arco.

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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.

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El chorro del gas–plasma se compone de dos zonas:

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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).

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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.

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Gracias a la conductividad eléctrica es transferido hasta la zona de corte, mientras que el arco generado inicialmente, denominado arco piloto, se apaga automáticamente.

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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       

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   

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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