Configuração e Procedimento para o PAC

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre a configuração e o procedimento para corte por arco plasma (PAC) com a ajuda de diagramas adequados.

Como a soldagem por arco plasma, PAC pode ser usado em duas modalidades, arco transferido e arco não transferido; o primeiro, no entanto, é o principal processo usado industrialmente. Um diagrama de circuito para uma unidade de corte plasma a arco transferido é mostrado na Fig. 19.16. O processo opera com dcen para produzir um arco transferido restrito.

Neste modo, o jato de plasma para corte é estabelecido entre a ponta do eletrodo e a peça de trabalho. No entanto, o início do arco é feito através de um arco piloto entre o eletrodo e a ponta do bico. O bocal é conectado ao trabalho (positivo) através de um resistor limitador de corrente e um contato de relé de arco piloto.

O arco piloto é iniciado por um gerador de alta frequência. A fonte de energia de soldagem mantém o arco piloto de baixa corrente na tocha. O gás plasma fica ionizado ao passar pelo arco e é soprado pelo orifício do bico para fornecer um caminho de baixa resistência para o estabelecimento do arco principal de plasma entre o eletrodo e a peça de trabalho. Quando o arco principal é estabelecido, o arco piloto é extinto automaticamente através da operação do relé para evitar o aquecimento desnecessário da ponta do bico.

Como a ponta da tocha está exposta a uma alta temperatura que varia entre 10.000 e 14.000 ° C, ela é quase invariavelmente feita de cobre resfriado a água. Além disso, o desenho da tocha é tal que produz uma camada limite de gás entre o plasma e o bocal.

O jato de plasma não transferido é usado às vezes para cortar materiais de calibre fino. A instalação para tal sistema incorpora o mesmo equipamento que o arco transferido, mas o desenho da tocha e o diagrama de circuito são diferentes, como mostra a Fig. 19.17. A peça a ser cortada não faz parte do circuito elétrico.

O arco é atingido neste caso entre um eletrodo de tungstênio (negativo) e um bico de cobre (positivo) e o jato de plasma assume a forma desejada. O arco é iniciado no momento em que a ponta do eletrodo toca a borda do bocal, o eletrodo é movido por um dispositivo adequado na cabeça de corte. Antes de o arco ser atingido, o gás é levado a fluir através do bocal. Durante a operação de corte, a distância entre a ponta do bico e a peça de trabalho é mantida tão pequena quanto possível; às vezes, a ponta do bico pode tocar na peça de trabalho. No topo, o corte tem uma largura igual ao orifício do bico, enquanto na parte inferior o corte é mais estreito.

Este tipo de tocha de plasma é empregado para cortar metal com uma espessura de apenas 3 a 5 mm, portanto, seu uso limitado na indústria. O restante da discussão nesta seção está, portanto, confinado apenas a sistemas de corte a plasma de arco transferido.

Diferentes variantes do processo de arco de transferência do PAC são usadas para melhorar a qualidade do corte para aplicações particulares de materiais de corte na faixa de 3 a 38 mm de espessura. A blindagem auxiliar na forma de gás ou água é usada para melhorar a qualidade.

As variações importantes do processo incluem:

i) Corte por plasma de fluxo duplo

ii) Corte por plasma com protecção contra a água e

(iii) Corte por plasma por injeção de água.

Corte a plasma de fluxo duplo:

Neste processo, o envelope de gás de proteção é fornecido ao redor do jato de corte de plasma, como mostrado na Fig. 19.18. O gás de plasma usual é o nitrogênio, enquanto a seleção do gás de proteção depende do material a ser cortado; para aços de baixo carbono pode ser dióxido de carbono ou ar, para dióxido de carbono de aço inoxidável e mistura de argônio-hidrogênio para alumínio.

Corte Plasma com Proteção de Água:

Essa técnica é semelhante ao corte a plasma de fluxo duplo, exceto pelo fato de que o gás de proteção é substituído pela água, levando a uma melhor aparência de corte e vida útil do bico. No entanto, a quadratura do corte e a velocidade de corte não são significativamente melhoradas em relação ao método PAC convencional.

Corte Plasma de Injeção de Água:

Essa variante do processo PAC usa um jato de água impingido simétrico próximo ao orifício do bocal de constrição para restringir ainda mais o jato de plasma, como mostrado na Fig. 19.19. O jato de água também evita a mistura turbulenta de gases atmosféricos com o plasma. A ponta do bico pode ser feita de material cerâmico para evitar o arco duplo. O arco duplo é causado quando o arco salta do eletrodo para o bico e depois para a peça de trabalho, geralmente danificando o bico.

Fig. 19.19 Sistema de corte por arco plasma por injeção de água.

O plasma constringido com água produz um corte de velocidade estreito e definido de maneira mais acentuada do que aqueles atingíveis com o processo PAC convencional. Como a maior parte da água deixa o bocal como um líquido, ele esfria a borda do kerf, produzindo cantos nítidos.

Quando o gás de plasma e a água são injetados tangencialmente, o jato de plasma roda enquanto sai do orifício, resultando em uma face perpendicular de alta qualidade em um lado do corte. O outro lado do kerf é chanfrado. Portanto, a direção de deslocamento deve ser selecionada para produzir um corte perpendicular na peça e o corte chanfrado na sucata, como mostrado na Fig. 19.20 para fazer cortes circulares.

Seleção de gás:

A seleção do gás de plasma depende do material que está sendo cortado e da qualidade do corte desejado. Os aços carbono são cortados usando ar comprimido (80% de nitrogênio e 20% de oxigênio) ou nitrogênio para gás de plasma. O nitrogênio também é usado para o método de inecção de água do PAC. Em alguns sistemas, o nitrogênio é usado para o gás de plasma e o oxigênio é injetado no jato de plasma a jusante do eletrodo. Esse arranjo aumenta a velocidade de corte sem afetar a vida útil do eletrodo.

A maioria dos metais não-ferrosos é cortada usando misturas de nitrogênio, nitrogênio-hidrogênio ou argônio-hidrogênio. O titânio e o zircônio são cortados com argônio puro devido à sua suscetibilidade à fragilização por gases reativos.

Em alguns casos de corte de metais não ferrosos com sistema de fluxo duplo, o nitrogênio é usado para o gás de plasma, enquanto o dióxido de carbono é usado como gás de proteção. Para cortes de melhor qualidade, a mistura de argônio-hidrogênio é usada como gás de plasma e nitrogênio como gás de proteção.

Uma unidade PAC típica que consiste em uma fonte de energia dc, uma tocha de corte, uma unidade de alta freqüência, sistemas de água de gás e resfriamento pode usar 24-30 lit / min de argônio, 8-13 lit / min de hidrogênio, 30 - 150 lit / min de azoto e 1-5 a 2 lit / min de ua. A Tabela 19.5 mostra os dados relativos à CAP com um arco penetrante de buraco da fechadura e corte oxi-acetileno convencional.