curso de inspector de soldadura 07_paw_20120305
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Curso introductorio para inspección de soldadura, tiene los contenidos generales que se esperan que sea de conocimiento de un nivel Uno. en Argentina.TRANSCRIPT
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SOLDADURA POR PLASMA(PAW)
07 - Procesos de soldadura: PAW 2
Introducción
Este es un proceso de soldadura por arco que produce la coalescencia del metal a soldar
por medio del calor generado por el arco eléctrico constreñido producido entre el electrodo
y la pieza a soldar o entre el electrodo y la tobera de constricción.
La protección se obtiene del gas ionizado a alta temperatura que es expelido por la tobera.
Este gas, denominado gas plasma, es suplementado por un gas de protección auxiliar.
Estos gases de protección, pueden ser gases inertes o una mezcla de gases inertes.
En este proceso se puede soldar con o sin presencia de material de aporte.
Este proceso, al igual que el proceso TIG, utiliza un electrodo no consumible de
tungsteno.
La torcha de plasma posee una tobera que crea una cámara de gas que rodea al
electrodo.
El arco eléctrico calienta al gas alimentado a la cámara, en donde se ioniza y conduce
la electricidad. Este gas ionizado se define como plasma.
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Este plasma se libera a través del orificio de la tobera a una temperatura de
aproximadamente 17.000 °C.
La soldadura plasma puede ser aplicada a la soldadura de la mayoría de los metales en
todas las posiciones.
Provee un mejor control direccional y una menor área afectada por el calor que con el
proceso TIG.
La mayor desventaja de este proceso es el relativamente caro y más complejo
equipamiento necesario.
También si se lo compara con el proceso TIG, presenta más variables de soldadura a
controlar por lo que se requiere un mayor entrenamiento por parte del soldador en el
manejo de equipo.
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1. arco transferido;
2. soldadura;
3. metal de aporte;
4. tobera de gas de plasma;
5. gas de plasma;
6. tobera de gas de protección;
7. gas de protección;
8. tubo de contacto;
9. electrodo de tungsteno;
10. dispositivo de ignición;
11. fuente de poder;
12. pieza de trabajo.
Soldadura plasma con arco transferido
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Principios de operación
Este proceso es básicamente una extensión del proceso TIG. Sin embargo posee una mayor
densidad de energía en el arco eléctrico generado y una mayor velocidad del gas plasma,
debido a que el mismo se ve forzado a atravesar una tobera que lo constriñe.
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Como se dijo antes, el gas que es alimentado a la cámara de gas que rodea al electrodo,
se ioniza y abandona dicha cámara a través del orificio de la tobera generando el llamado
“plasma jet”. En la mayoría de las aplicaciones se utiliza un segundo gas de protección al
estilo del proceso TIG, con la finalidad de impedir contaminaciones de la pileta líquida.
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El electrodo en el proceso TIG, se extiendo mas allá del extremo de la tobera de gas.
El arco de TIG no es constreñido y toma una forma aproximadamente cónica, produciendo
una relativamente grande zona afectada por el calor. Vale decir que al presentar esta forma
es muy propenso a cambiar las condiciones de calor aportado con la variación de la
distancia del electrodo a la pieza.
Por el contrario, el electrodo en el proceso plasma se encuentra dentro de la tobera.
El arco es colimado y focalizado por la tobera sobre una pequeña área de la pieza a soldar.
Debido a la forma prácticamente cilíndrica del arco, este proceso es menos sensible a las
variaciones en la distancia a la pieza a soldar.
Debido a la generación del llamado “plasma jet”, se puede generar turbulencias en la
pileta liquida, motivo por el cual el caudal de gas suministrado se debe mantener bajo
( entre 0,25 y 5 l/min ).
El orificio de salida del plasma jet es pequeño, motivo por el cual se debe recurrir a una
fuente extra de gas de protección.
Valores típicos de gas de protección auxiliar son de entre 10 a 30 l/min.
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Propósito de la constricción del arco
Con este método se pueden obtener
varias mejoras con respecto al
proceso de arco abierto TIG.
El más importante de ellos es la
estabilidad direccional del plasma jet.
El arco en el proceso TIG puede ser
afectado por los campos magnéticos
que pueden hacer fluctuar el arco.
La constricción del arco genera altas
intensidades de corriente y altas
densidades de energía. Estas altas
densidades de energía se traducen en
las altas temperaturas que
alcanza el arco plasma.
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Modos de arco
En este proceso se pueden usar dos modos de arco:
- arco transferido (PTA)
- arco no transferido
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Con el modo transferido, el arco se transfiere del electrodo a la pieza de trabajo.
La pieza a soldar es parte del circuito eléctrico, y su calentamiento obedece a la
presencia del punto anódico sobre su superficie, así como también por el plasma jet.
Con un arco no transferido, el arco se establece y mantiene entre el electrodo y el
orificio de constricción ( tobera ).
El arco plasma es forzado por el orificio por el plasma jet. La pieza de trabajo no forma
parte del circuito eléctrico.
El calor utilizable para la soldadura se obtiene únicamente del plasma jet.
El arco transferido, tiene la ventaja de una mayor energía transferida a la pieza de
trabajo, y este es el modelo utilizado para la soldadura y corte de materiales metálicos.
También se utiliza como técnica de deposición de material.
El arco no transferido es utilizable para el corte y soldadura de piezas no conductoras
y para aplicaciones que requieran un bajo aporte térmico. Esta técnica también es
ampliamente utilizada en la tecnología de deposición de recubrimientos (thermal spray).
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Revestimiento superficial con tecnología plasma de arco no transferido
Los depósitos pueden ser aleaciones de
Cr-Ni-Fe, aleaciones de Co, Cr-Ni-B-Si, Al-
Zn, etc
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Tipos de corriente utilizadas
Para la mayoría de las aplicaciones se utiliza el electrodo conectado al polo negativo.
Se utiliza normalmente arco transferido y electrodos de tungsteno puro.
El rango de corriente utilizado por este proceso va de los 0,1 a 500 amperes.
En algunos casos se puede utilizar corriente pulsada.
La conexión al electrodo positivo del electrodo no es usada por el efecto de
calentamiento del mismo.
Para la soldadura de aluminio o magnesio se utiliza corriente alternada estabilizada
con una corriente de alta frecuencia.
Longitud de arco ( voltaje )
Como ya se dijo anteriormente la naturaleza cilíndrica el arco constreñido de plasma,
lo hace menos sensible a las variaciones de la altura del arco ( voltaje ).
Longitudes de arco típicas, usadas para la soldadura son del orden de los 7 mm, contra
los 2 mm de lo utilizado en la soldadura TIG.
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Ventajas del proceso
Comparación realiza con el proceso TIG:
- Mayor concentración de energía, lo que implica: Mayores velocidades de soldadura en
algunas aplicaciones y menor necesidad de intensidad de corriente, con la consiguiente
reducción en la distorsión;
- mejor estabilidad del arco;
- cordones más angostos para una misma penetración ( menor distorsión );
- el agregado de material de aporte es más sencillo debido a la mayor separación de la
torcha;
- variaciones en la distancia de la torcha, tienen pequeño efecto en la concentración de
calor, haciendo la soldadura en posición más sencilla.
Limitaciones
- Debido a lo angosto del arco, posee poca tolerancia a la desalineación de la junta.
- las torchas de plasma son en general más difíciles de manipular que las de TIG.
- para una buena calidad de soldadura se deben mantener en perfecto estado las
toberas.
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Documentos de referencia
− Welding Handbook; Volume 2; Welding processes; Chapter 10 and 28; 2004
− ASM Handbook; Welding, Brazing, and Soldering; Vol. 6, 1993
− AWS A5.12; Specification for tungsten and oxide dispersed tungsten electrodes
for arc welding and cutting; 2009
− C5.1; Recommended Practices for Plasma Arc Welding; 1973
− AWS A5.32; Specification for welding shielding gases; 2007
− TSM; Thermal Spray Manual; 1996
− TSS; Thermal Spraying Practice, Theory and Application; 1985
− http://www.tbaargentina.com.ar/producto_pta.htm