El campo de la fabricación de metales ha experimentado una gran transformación gracias a la tecnología de corte por plasma. Este moderno proceso ofrece una gran precisión y rendimiento, lo que lo convierte en la mejor opción para las empresas que desean minimizar los gastos y aumentar la productividad. Nuestra guía completa cubrirá todo, desde el proceso básico y los tipos de maquinaria hasta las precauciones de seguridad y los diferentes usos.
¿Qué es el corte por plasma?
El corte por plasma es una técnica de corte térmico compleja que utiliza la potencia de un chorro de gas ionizado a alta velocidad. Este chorro, conocido como plasma, funde y elimina los metales conductores para crear cortes exactos en sustancias de hasta 150 mm. El proceso utiliza temperaturas muy altas que ayudan a lograr una precisión extraordinaria. Muchas operaciones de fabricación utilizan este método debido a su capacidad de mantener el equilibrio entre el ajuste fino, la velocidad y la asequibilidad.
Proceso de corte por plasma
El proceso de corte por plasma tiene diferentes pasos complicados, siendo el inicio del arco piloto el punto de partida muy importante.
1. Iniciación del arco piloto
Para iniciar este proceso de corte, se realiza una descarga de corriente más baja conocida como arco piloto. Este arco se produce cuando se crea un potencial de voltaje más alto entre la boquilla y el electrodo. Cuando el gas pasa por la antorcha, el arco piloto lo cambia a un estado ionizado y se crea una vía eléctrica. Luego, este gas ionizado se mueve hacia la pieza de trabajo y crea una ruta para el arco de corte principal.
2. Generación del arco principal
Después de que se forma una conexión eléctrica por el arco piloto, se produce el arco de corte principal. La fuente de alimentación aumenta la corriente y esto da como resultado un chorro de plasma de mayor energía. Con temperaturas superiores a 20,000 °C, este chorro pasa del electrodo a través de la boquilla hasta el metal. Para un corte eficiente, se desconecta la conexión de alimentación a la boquilla, lo que concentra el arco completamente entre el componente y el electrodo.
3. Fusión y calentamiento
La boquilla estrecha el chorro de alta velocidad que dirige la energía térmica alta a un área particular de la pieza de trabajo. Este calor aumenta la temperatura del metal muy rápido más allá de su punto de fusión. Además, la energía cinética del plasma ayuda a romper los enlaces atómicos y esto facilita la conversión del material de sólido a líquido. Debido a la fusión, se produce una ranura fina que asegura un corte preciso.
4. Eyección de material
Cuando un chorro de plasma licúa el material, el gas a alta velocidad expulsa la sustancia fundida de la ranura. Esta acción produce un corte limpio con poco desperdicio. En el caso del acero dulce, las velocidades de eliminación pueden alcanzar los 150 cm3/min. El rendimiento de este proceso de expulsión depende de diferentes factores, como la velocidad de corte, la presión del gas y las propiedades de la sustancia.
5. Movimiento del arco
Los sistemas CNC controlan automáticamente el arco de plasma sobre el material. Estos sistemas tienen velocidades de corte inferiores a 100 pulgadas por minuto cuando trabajan con acero de 0.25” de espesor. Para garantizar la mejor calidad de corte, los sistemas de precisión mantienen una distancia estable entre ±0.01” y 0.05”. Este control exacto permite ángulos de bisel de tan solo 1 a 3 grados.
Partes de un sistema de corte por plasma
Aprender sobre los elementos necesarios de un corte por plasma es muy importante para dominar las complejidades de este método.
Alimentación eléctrica
La parte principal de este sistema es la fuente de alimentación. Transforma la corriente alterna en corriente continua y suministra de 200 a 400 VCC para regular el arco de plasma. La fuente de alimentación cambia la corriente de salida según la sustancia que se esté cortando y garantiza un rendimiento óptimo.
Antorcha de plasma
La función de dirigir el chorro de plasma a alta temperatura sobre el material es la de la antorcha de plasma. Este componente consta de una boquilla, un electrodo y una tapa protectora. Su sólida construcción puede soportar temperaturas extremas (hasta 16,650 °C).
Chorro de plasma de alta velocidad
La boquilla encoge el arco y crea un chorro de alta velocidad. Este chorro alcanza altas temperaturas y una gran velocidad de hasta 20,000 m/s. A medida que funde y elimina la sustancia, ayuda a realizar un corte preciso.
Archivo CAD
Los diseños 3D o 2D se guardan en archivos CAD, generalmente en formato .dxf. Estos archivos desempeñan un papel fundamental en el corte por plasma CNC, ya que proporcionan la mejor traducción de los diseños a código G para que las máquinas puedan trabajar.
Máquina CNC
El movimiento de la antorcha se regula con gran precisión mediante la máquina CNC, con una precisión de hasta ±0.005". Al traducir el código G de los archivos CAD, este componente puede cortar piezas de trabajo complejas a alta velocidad.
Consola de inicio de arco
Para iniciar el arco de plasma, la consola de encendido del arco produce una chispa de alto voltaje y alta frecuencia. Este proceso ioniza el gas, lo que crea un paso de corriente entre la boquilla y el electrodo.
Tipos de máquinas de corte por plasma
La industria del corte por plasma tiene una amplia gama de máquinas, cada una diseñada para usos específicos.
Cortadoras de plasma portátiles
La facilidad de uso define a las cortadoras de plasma portátiles, lo que las hace mejores para el trabajo manual. Estas unidades livianas funcionan con fuentes de alimentación de 240 V o 120 V y pueden cortar materiales de casi 1.5″ de espesor. Su multifuncionalidad es útil en talleres de fabricación, tareas de mantenimiento y proyectos de bricolaje. Debido a la tecnología inverter, las cortadoras portátiles modernas ofrecen un mejor rendimiento. Algunos modelos pesan tan solo 19 libras, lo que aumenta aún más su movilidad.
Máquinas de corte por plasma CNC
La automatización toma la delantera con las máquinas de corte por plasma CNC. Estos dispositivos controlados por computadora brindan cortes precisos a velocidades impresionantes de alrededor de 500″/min. Su capacidad para manipular materiales gruesos los hace invaluables en la fabricación de automóviles, la fabricación industrial y el trabajo de metales a medida.
Cortadoras de plasma con inversor frente a cortadoras de plasma analógicas
Los cortadores de plasma con inversor utilizan tecnología de conmutación de frecuencia muy alta (10 a 200 kHz). Esta tecnología reduce en gran medida el tamaño del transformador y garantiza piezas portátiles y livianas. Los beneficios no se limitan al tamaño, ya que estos cortadores brindan un mejor rendimiento y una mayor estabilidad del arco. También pueden funcionar con generadores. Los usuarios informan principalmente de una calidad de corte de primer nivel y velocidades de corte rápidas con los modelos con inversor.
Por otro lado, los cortadores de plasma analógicos dependen de grandes transformadores de frecuencia de red. Si bien generalmente son más grandes y menos eficientes que sus alternativas con inversor, los cortadores analógicos tienen sus propias ventajas. Muchos usuarios los encuentran duraderos. Para negocios de corte simples en talleres fijos, los analógicos pueden ser una opción económica.
Medidas de seguridad en el corte por plasma
Equipo de protección personal
La seguridad en el corte por plasma comienza con la vestimenta adecuada. La ropa ignífuga brinda protección contra el calor. La protección contra los rayos ultravioleta es muy importante, por lo que son necesarias gafas de seguridad con un tono de 10 a 11. Los tapones de seguridad para los oídos protegen contra el ruido, mientras que los guantes resistentes al calor protegen las manos. El EPI corporal completo actúa como una defensa principal contra la radiación ultravioleta, las quemaduras y los desechos que salen volando.
Seguridad en el espacio de trabajo
Un área limpia y ventilada es muy importante para el corte por plasma. Los sistemas de ventilación adecuados eliminan por completo los humos nocivos. Los empleados deben utilizar una superficie de trabajo estable y mantenerse a 35 pies de distancia de los elementos inflamables. Es muy importante implementar estrategias sólidas de prevención de incendios y los extintores deben ser de fácil acceso.
Procedimiento para caso de emergencia
Es muy importante conocer la ubicación de los botiquines de primeros auxilios y las salidas de emergencia. Si ocurre un accidente, se debe detener el trabajo y llamar a un médico rápidamente. Los peligros de seguridad y las fallas de las máquinas deben notificarse con urgencia a los supervisores para asegurarse de que se tomen las mejores medidas para mantener un entorno de trabajo seguro.
Usos del corte por plasma
Manufactura Industrial
En las industrias, la fabricación de metales se realiza mediante tecnología de corte por plasma. Este proceso multifuncional es ideal para realizar orificios exactos, formas complicadas y marcas en la superficie. Para materiales de alrededor de 6” de espesor, el corte por plasma es particularmente útil. Cuando se trabaja con materiales delgados, se obtienen velocidades de corte extraordinarias.
Obras artísticas y personalizadas
La precisión del corte por plasma lo ha hecho famoso entre los talladores y artistas. Sus capacidades se utilizan para crear hermosos diseños y arte mural en metales. Estos diseños son posibles en diferentes metales como latón, aluminio y cobre. Debido a esto, el corte por plasma se utiliza principalmente en trabajos personales y mecanizados personalizados.
Mantenimiento y construccion
Los métodos de corte por plasma son muy útiles en el campo de la construcción. El mecanismo facilita el ranurado preciso de las soldaduras, el biselado de las vigas de acero y el corte preciso de los elementos estructurales. Además de en la construcción, el corte por plasma desempeña un papel necesario en los trabajos de demolición, ya que ayuda a retirar de forma segura y rápida estructuras metálicas como puentes y tuberías.
Beneficios del corte por plasma
- Velocidad: El corte por plasma es un procedimiento muy rápido, especialmente para metales de menos de 1″. Trabaja dos veces más rápido que el oxicorte y alcanza velocidades de casi 500″/min en materiales delgados.
- Precisión: Los cortadores de plasma se caracterizan por una gran precisión, con tolerancias de hasta 0.2 mm. Las herramientas CNC son muy eficientes para crear cortes complejos con muy pocas curvas, lo que reduce la necesidad de realizar retrabajos.
- Versatilidad: Mediante el corte por plasma se pueden procesar una amplia variedad de metales conductores, como el aluminio, el acero y el cobre. También se pueden cortar sustancias gruesas con éxito, lo que lo hace valioso en diferentes campos.
- Rentabilidad: El corte por plasma ofrece ventajas en cuanto a costes, ya que corta más rápido y consume menos energía. El trabajo de preparación mínimo para el corte por plasma también ayuda a reducir los gastos generales y a aumentar la productividad.
Limitaciones del corte por plasma
- Problemas de espesor: En el caso de materiales con un espesor superior a 2”, el corte por plasma pierde eficacia. La calidad del corte se ve afectada y esto da como resultado cortes cónicos más anchos y con mayor conicidad.
- Zona afectada por el calor: El corte por plasma produce mucho calor, lo que crea una zona afectada por el calor. Esta zona, generalmente a 1 a 5 mm del borde de corte, puede cambiar las propiedades del metal.
Conclusión
En la metalurgia moderna, el corte por plasma se distingue por ser una herramienta potente. Su rendimiento y multifuncionalidad lo hacen necesario para muchos trabajos. Para aprovechar todo su potencial, los usuarios deben comprender su proceso, componentes y medidas de seguridad. Desde la fabricación industrial hasta el trabajo artístico, la tecnología de corte por plasma continúa dando forma al mundo del procesamiento de metales.
Preguntas frecuentes sobre el corte por plasma
1. ¿Qué espesor puede cortar un cortador de plasma?
Los cortadores de plasma pueden cortar normalmente materiales de casi 50 mm de espesor. Las alternativas de alta tecnología pueden cortar acero de hasta 6 pulgadas de espesor.
2. ¿Cuáles son los consumibles comunes utilizados en el corte por plasma?
Los consumibles habituales para el corte por plasma son las boquillas, los electrodos, los anillos de remolino, los protectores y las tapas de retención. Estas piezas caducan con el tiempo y es necesario sustituirlas para lograr la máxima productividad.
3. ¿Se puede utilizar el corte por plasma para operaciones artísticas?
Sí, el corte por plasma se puede utilizar en prácticas artísticas. Los artistas crean piezas decorativas complejas, diseños en metal y arte mural con diseños y precisión extraordinarios mediante el corte por plasma.
4. ¿Qué tipos de gases se utilizan en el corte por plasma?
Los gases que se utilizan en el corte por plasma son nitrógeno, oxígeno, hidrógeno-nitrógeno (F5) y argón-hidrógeno (H35). Cada gas es apropiado para diferentes espesores y materiales.
