¿Qué es la soldadura de plasma?

Aunque se considera un proceso de soldadura exótico en el ambiente actual de la manufactura, la soldadura de plasma se usa en una variedad de sectores de la industria donde el volumen de la producción, la consistencia y el tiempo improductivo mínimo son clave.

El plasma es un gas caliente ionizado que consta aproximadamente de igual número de iones cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Las características del plasma son significativamente diferentes de las de los gases neutros ordinarios, razón por la cual es considerado un cuarto estado separado de la materia.

Dicho de manera sencilla, el plasma es un gas que ha sido sobrecalentado hasta un punto donde se vuelve altamente conductor. En los procesos de soldadura y corte, esto permite la transferencia de corriente eléctrica. La temperatura de un arco de plasma puede llegar hasta a 30,000 grados F (más de 16,600 grados C).

La soldadura de plasma (PAW, por sus siglas en inglés), introducida como un proceso de soldadura a principios de la década de 1960, se usó en aplicaciones especiales de baja corriente (microplasma) de 0.5 amperes o menos, o aplicaciones de hasta 500 amperes para la industria pesada.

Aunque se considera un proceso de soldadura exótico en el ambiente actual de la manufactura, la soldadura de plasma se sigue usando en una variedad de sectores de la industria donde el volumen de producción, la consistencia y el tiempo improductivo mínimo son clave. He aquí algunos hechos básicos sobre la soldadura de plasma y su diferencia con respecto a procesos populares más convencionales.

Arco enfocado

Uno de los mayores beneficios del proceso PAW es el arco enfocado producido a través del orificio de la punta. Se puede aumentar o reducir el tamaño del orificio para ajustarse a los requerimientos de amperaje y también a las aplicaciones específicas.

Las ventajas del arco enfocado incluyen:

• Penetración profunda
• Zona afectada por el calor reducida
• Velocidades de viaje rápidas
• Menos desvío del arco
• Precisión en aplicaciones automatizadas/robóticas

Estos rasgos son útiles al producir cosas como recipientes a presión, componentes aeroespaciales, sensores de flujo, fuelles soldados en el borde, baterías y dispositivos médicos.

Electrodo protegido

A diferencia de la soldadura TIG donde el electrodo de tungsteno está expuesto a la atmósfera después del ciclo de soldadura, el electrodo en el proceso de plasma está aislado dentro de la cámara de la antorcha y protegido por un gas. Esto permite que el electrodo permanezca en la misma condición por periodos más largos. En aplicaciones automatizadas, esto mejora espectacularmente la productividad debido a que reduce la necesidad de detener el proceso de soldadura para afilar el electrodo.

Transferencia del arco sin alta frecuencia

Para evitar contaminación durante el proceso TIG, es necesario usar alta frecuencia para transferir el arco del electrodo a la pieza de trabajo. En algunos casos, esto genera problemas durante aplicaciones automatizadas donde la alta frecuencia puede interferir con equipo de control e interrumpirlo. Este método de transferencia además puede desgastar prematuramente el electrodo, especialmente en soldaduras en alto volumen de corta duración, lo que aumenta la necesidad de parar el proceso para afilar el electrodo de tungsteno.

La soldadura de plasma, por otra parte, usa un arco piloto constante que permite la transferencia del arco sin alta frecuencia. Esto elimina la interferencia con el sistema de control y permite una transferencia confiable y exacta para ciclos de producción más largos.

Control del arco

Además de las funciones disponibles en la fuente de poder para soldadura de plasma como por ejemplo control de corriente, control digital de gas (el cual mantiene el flujo de gas dentro de los valores de amperaje), y temporización de pulso y punto, la antorcha de soldadura de plasma puede ayudarle a hacer un ajuste fino de las características del arco, que incluyen las siguientes:

• Tamaño del agujero de la punta
• Ajuste del electrodo
• Velocidades de flujo de gas
• Capacidad de gases múltiples

Esto permite mucha flexibilidad para mejorar aún más el proceso y ser apto para muchas aplicaciones.

Selección de gases

Puede usar diversos gases para mejorar el proceso de soldadura. Por ejemplo, puede usar argón mezclado con 2% a 5% de hidrógeno como gas de plasma o como gas de protección en combinación con argón puro.

• Gas de plasma argón combinado con un gas de protección argón/hidrógeno. La entrada de más calor proveniente del gas de protección reduce la tensión superficial del material y permite velocidades de viaje más rápidas.

• Gas de plasma argón/hidrógeno combinado con un gas de protección de argón puro. Concentra el calor en el chorro de plasma para aumentar la penetración (modo de ojo de cerradura).

Velocidad de viaje

El arco enfocado y la alta concentración de calor le permiten alcanzar velocidades de viaje más rápidas en algunas aplicaciones.

Esto puede verse como un beneficio inmediato en aplicaciones repetitivas donde se requiere una producción en alto volumen.

Modos de operación múltiples

Los dos modos de operación de la soldadura de plasma generalmente se denominan plasma suave y ojo de cerradura.

La diferencia entre el modo de ojo de cerradura y el modo de plasma suave (sin ojo de cerradura) básicamente es la configuración de los consumibles y de los parámetros de la antorcha. En el modo de ojo de cerradura, el electrodo es apartado del orificio de la punta, lo cual permite que el calor del arco de plasma se concentre en un área más pequeña. En este modo, es posible establecer los

parámetros y configuraciones de la antorcha para permitir que el chorro de plasma punzone materiales de hasta 0.39 pulgadas de espesor, logrando una penetración total sin necesidad de preparación de la unión.

En el modo sin ojo de cerradura (plasma suave), el electrodo se pone más cerca del orificio de la punta. Esto reduce el foco del arco, y en combinación con los amperajes, el gas de plasma y la velocidad de flujo seleccionados, usted puede lograr todos los beneficios del proceso de plasma sin el requerimiento de soldaduras de total penetración.

Una configuración de soldadura de plasma se ve similar a la soldadura TIG convencional, excepto por los gases separados de plasma y de protección, y la manera en que se transfiere la corriente para activar el arco. La figura es una descripción visual del proceso de soldadura de plasma a través de la antorcha en sí.