Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Química E

Industrias ExtractivasIngeniería en Metalurgia y Materiales

 “UNION Y SOLDADURA”

Profesor: Ing. Sergio Javier García NúñezAlumno: Germain Ruiz Zúñiga

Tema: “Soldadura por arco de plasma (PAW)”

Fecha: Septiembre 22 de 2014

Av. Juan de Dios Bátiz S/N, Gustavo A. Madero, Instituto Politécnico Nacional, 07738 Ciudad de México, Distrito Federal . 

INTRODUCCIÓN*La soldadura por arco plasma es conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), y utiliza los mismos principios que la soldadura TIG, por lo que puede considerarse como un desarrollo de este último proceso. 

Es un proceso de unión de dos materiales por calentamiento, esta unión se da a razón de un arco eléctrico estrecho entre el electrodo y la pieza de trabajo (Arco transferido, materiales conductores) o entre el electrodo de trabajo y la boquilla de la antorcha (Arco no transferido, materiales no conductores).

*Uso de electrodos de tungsteno no consumibles: este electrodo esta rodeado dentro de una cámara estrecha con un gas inerte.• Al iniciarse el arco eléctrico se calienta el gas inerte

(Generalmente Argón) hasta el estado plasma, la temperatura de operación es de

16 700 °C aproximadamente, el gas se ioniza y conduce la electricidad.

VENTAJAS DEL PAW:*Es aplicable a varias posiciones y mayoría de materiales.*Mejor control de la distancia de alejamiento del arco, aumenta la tolerancia.*Menos área afectada por el calor generado.DESVENTAJAS DEL PAW:*Sus componentes y mteriales así como el equipo son muy costosos.*Elevado entrenamiento de personal.

BREVE HISTORIA DE LOS ARCOS DE PLASMA*Schonherr desarrollo en 1909 un dispositivo por medio del cual se soplaba un gas tangencialmente a través de un tubo, se encendía y la trayectoria que seguía el gas dentro del tubo estabilizaba el arco a lo largo de la columna de plasma formado creando un escudo de baja presión, ese modelo fue usado para estudiar el estado plasma.*En 1922 Gerdine y Lotz utilizaron agua inyectada tangencialmente y electrodos de carbono que cruzaban todo el eje del tubo, al formar el arco obtenían una alta densidad de corriente y elevadas temperaturas, esta maquina no tuvo ninguna aplicación practica.*En 1953 Gage al observar una similitud entre el arco eléctrico de plasma largo y una flama por gas, se esforzó por desarrollar un dispositivo capaz de controlar la intensidad de calor y velocidad del arco, esto fue la base para la antorcha moderna.*En 1955 se desarrollo la primera maquina de corte con plasma útil.* En 1961, se desarrollo la primera maquina comercial de plasma.* En 1963, se fabrico la primera maquina para soldar con plasma.

(Gas de protección)(Boquilla de constricción)

(Cámara impelente)

(Antorcha enfrentamiento)

*PAW tiene más densidad de energía de arco y velocidad de gas plasma debido a que este es forzado a pasar por un orificio estrecho, el gas como se mencionó antes es un gas inerte que atraviesa la antorcha y rodea el electrodo, este gas se ioniza por acción del arco y se emite a través del orificio como un chorro de plasma, es gas se provee desde una boquilla exterior que rodea a la interior, su función principal es proteger el baño de soldadura.

COMPARACION ENTRE EL PROCESO GTAW Y PAW

PROPOSITO DEL ESTRECHAMIENTO DEL ARCO

*Al pasar el arco por un orificio estrecho se obtiene beneficios adicionales al GTAW: Buena estabilidad, direccional y menos efectos de campos magnéticos sobre el chorro de plasma.*Alta densidad de corriente y elevada concentración de energía: elevadas temperaturas del arco plasma.*Arcos formados por el mismo flujo de gas y corriente, el de la derecha tiene un estrechamiento de arco, observe la dirección y la temperatura.

TIPOS DE CORRIENTE

*La corriente directa es usada para soldar por ejemplo aleaciones de acero, aleaciones de níquel y titanio, la corriente va desde (0.1-500 A).*La corriente directa con electrodo positivo es limitada para uso en aleaciones de aluminio (0.1-100 A).La soldadura por plasma (PAW) se presenta en tres modalidades:1. Soldadura micro plasma, con corrientes de soldadura desde 0.1 A hasta 20 A2. Soldadura por fusión metal, con corrientes de soldadura desde 20 A hasta 100 A.3. Soldadura Keyhole, por encima de los 100 A en el cual el arco plasma penetra todo el espesor del material a soldar. 

La corriente alterna es usada mayormente para soldar aleaciones de magnesio y aluminio es la corriente alterna. Fenómeno del doble arco eléctrico: se forma un arco entre la boquilla y el electrodo, electro y material.*Cuando se toca el material de trabajo con la boquilla .*Excesiva corriente.*Orificio de boquilla muy estrecho. 

MATERIALES

*Todos los metales soldados con TIG : aceros al carbono y de baja aleación, aceros no revestidos y revestidos, e inoxidables.* Puede ser usado en chapas de hasta 10 mm de espesor.Metales de aporte: son los mismos usados en los procesos TIG y MIG depende del metal base y la corriente para soldar, la alimentación del metal de aporte puede ser manual o automático.

ELECTRODOS

Los electrodos son de Tungsteno y aleaciones de tungsteno con Torio y Circonio, son lo mismos usados en TIG con corriente directa, la diferencia es como se establece el arco.Se usa por su elevado punto de fusión 6170 °F y prácticamente no se consume.

ELECCION DEL GAS

PAW se usa en tres maneras diferentes:

*Soldadura micro-plasma con corriente de 0.1 a 20 A.

*Soldadura de plasma – mediano, con corrientes de 20-100 A.

*Soldadura cerradura, por encima de 100 A, donde el arco penetra el espesor de la pared. Es muy usado por dejar juntas de alta calidad, se usa mucho en la industria de la aviación y espacial, procesos químicos y la industria petrolera.

BIBLIOGRAFÍA:

*Manual de soldadura Venetool para corte con plasma

www.venetool.com

*Automatizacion de la soldadura por plasma/ Carbo welding group/2004

*Soldadura por arco transferido/Castolin-Eutectic

www.castolin.com www.eutectic.com