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Corte por plasma de aire de bricolaje

Cada vez más, en pequeños talleres privados y en pequeñas empresas, se utilizan máquinas de corte por plasma en lugar de trituradoras y otros dispositivos. El corte por plasma de aire le permite realizar cortes rectos y rizados de alta calidad, alinear los bordes de la chapa, hacer aberturas y agujeros, incluidos los rizados, en piezas de trabajo de metal y otros trabajos más complejos. La calidad del corte resultante es simplemente excelente, resulta liso, limpio, prácticamente libre de escoria y rebabas, y además ordenado. Casi todos los metales se pueden procesar con tecnología de corte por plasma de aire, así como materiales no conductores como hormigón, baldosas de cerámica, plástico y madera. Todo el trabajo se realiza rápidamente, la pieza de trabajo se calienta localmente, solo en el área de corte, por lo que el metal de la pieza de trabajo no cambia su geometría debido al sobrecalentamiento. Incluso un principiante sin experiencia en soldadura puede manejar un dispositivo de corte por plasma, o como también se le llama, un cortador por plasma. Pero para que el resultado no decepcione, aún no está de más estudiar el dispositivo cortador de plasma, comprender su principio de funcionamiento y también estudiar la tecnología de cómo trabajar con un dispositivo de corte por plasma de aire..

Dispositivo de máquina de corte por plasma de aire

El conocimiento del dispositivo cortador de plasma permitirá no solo realizar un trabajo de manera más consciente, sino también crear un análogo casero, que requiere no solo un conocimiento más profundo, sino también una experiencia de ingeniería deseable..

La máquina de corte por plasma de aire consta de varios elementos, que incluyen:

Fuente de alimentación;
Plasmatron;
Paquete de cable-manguera;
Compresor de aire.

Fuente de alimentación para un cortador de plasma, sirve para convertir el voltaje y suministrar una cierta corriente a la antorcha / antorcha de plasma, encendiendo así un arco eléctrico. La fuente de energía puede ser un transformador o un inversor..

Plasmatron – el elemento principal del aparato de corte de aire y plasma, es en él donde tienen lugar los procesos debido a los cuales aparece el plasma. El plasmatrón consta de una boquilla, un electrodo, una carcasa, un aislante entre una boquilla y un electrodo, y canales de aire. Los elementos como el electrodo y la boquilla son consumibles y requieren un reemplazo frecuente.

Electrodo en el plasmatrón es un cátodo y sirve para excitar un arco eléctrico. El metal más común utilizado para fabricar electrodos para plasmatrones es el hafnio..

Boquilla tiene forma cónica, comprime el plasma y forma un chorro de plasma. Al escapar del canal de salida de la boquilla, el chorro de plasma toca la pieza de trabajo y la corta. Las dimensiones de la boquilla afectan las características del cortador de plasma, sus capacidades y la tecnología para trabajar con él. El diámetro de boquilla más común es de 3 a 5 mm. Cuanto mayor sea el diámetro de la boquilla, mayor será el volumen de aire por unidad de tiempo que puede atravesar. El ancho del corte depende de la cantidad de aire, así como de la velocidad del cortador de plasma y la velocidad de enfriamiento del soplete de plasma. La longitud de boquilla más común es de 9 a 12 mm. Cuanto mayor sea la longitud de la boquilla, más ordenado será el corte. Pero una boquilla que es demasiado larga es más susceptible a la destrucción, por lo tanto, la longitud óptima se incrementa en un tamaño igual a 1.3 – 1.5 del diámetro de la boquilla. Debe tenerse en cuenta que cada valor actual corresponde al tamaño óptimo de la boquilla, lo que garantiza una combustión del arco estable y los parámetros de corte máximos. Reducir el diámetro de la boquilla y hacerlo menos de 3 mm no es práctico, ya que el recurso de todo el plasmatrón se reduce significativamente.

Compresor suministra aire comprimido a la antorcha de plasma para la formación de plasma. En los dispositivos de corte por plasma de aire, el aire actúa como un gas formador de plasma y como protector. Hay dispositivos con un compresor incorporado, por regla general, son de baja potencia, así como dispositivos con un compresor de aire externo..

Paquete de cable-manguera consta de un cable eléctrico que conecta la fuente de alimentación y la antorcha de plasma, así como una manguera para suministrar aire desde el compresor a la antorcha de plasma. Qué sucede exactamente dentro de la antorcha de plasma, lo consideraremos a continuación..

El principio de funcionamiento de la máquina de corte por plasma de aire.

La instalación del corte por plasma de aire funciona según el principio que se describe a continuación. Después de presionar el botón de encendido, que se encuentra en el mango de la antorcha de plasma, se suministra una corriente de alta frecuencia desde la fuente de alimentación a la antorcha de plasma. Como resultado, se enciende un arco eléctrico de reserva. Debido al hecho de que la formación de un arco eléctrico entre el electrodo y la pieza de trabajo es directamente difícil, la punta de la boquilla actúa como ánodo. La temperatura del arco piloto es de 6000 – 8000 ° C y la columna de arco llena todo el canal de la boquilla..

Un par de segundos después del encendido del arco piloto, el aire comprimido comienza a fluir hacia la cámara del soplete de plasma. Pasa a través del arco eléctrico en servicio, se ioniza, se calienta y aumenta de volumen 50-100 veces. La forma de la boquilla del plasmatrón se estrecha hacia abajo, debido a que el aire se comprime, se forma una corriente a partir de ella, que sale de la boquilla a una velocidad cercana a la sónica: 2 – 3 m / s. La temperatura del aire calentado ionizado que sale de la salida de la boquilla puede alcanzar los 20.000 – 30.000 ° C. La conductividad eléctrica del aire en este momento es aproximadamente igual a la conductividad eléctrica del metal que se procesa..

Plasma simplemente llamado aire ionizado calentado, que se escapa de la boquilla de la antorcha de plasma. Tan pronto como el plasma alcanza la superficie del metal que se está procesando, se enciende el arco de corte de trabajo, momento en el que se apaga el arco piloto. El arco de corte calienta la pieza de trabajo en el punto de contacto, localmente, el metal comienza a derretirse y aparece un corte. El metal fundido fluye hacia la superficie de la pieza de trabajo y se solidifica en forma de gotas y pequeñas partículas, que son expulsadas inmediatamente por el flujo de plasma. Este método de corte por plasma de aire se denomina arco de plasma agudo (arco directo), ya que el metal que se procesa está incluido en el circuito eléctrico y es el ánodo del arco de corte..

En el caso descrito anteriormente, la energía de uno de los puntos cercanos al electrodo del arco, así como el plasma de la columna y la antorcha que fluye de ella, se utilizan para cortar la pieza de trabajo. El corte por plasma utiliza arco de CC de polaridad recta.

El corte de metal por arco de plasma se usa en tales casos: si necesita hacer piezas con contornos moldeados a partir de chapa metálica, o hacer piezas con contornos rectos, pero para que no tenga que procesar los contornos adicionalmente, para cortar tuberías, tiras y varillas, para cortar agujeros y aberturas en detalle y otros.

Pero también hay otra forma de corte por plasma: corte por chorro de plasma. En este caso, el arco de corte se enciende entre el electrodo (cátodo) y la punta de la boquilla (ánodo), y la pieza de trabajo no está incluida en el circuito eléctrico. Parte del plasma se extrae del soplete de plasma en forma de chorro (arco indirecto). Normalmente, este método de corte se utiliza para trabajar con materiales no metálicos, no conductores: hormigón, baldosas de cerámica, plástico.

El suministro de aire a la antorcha de plasma de acción directa e indirecta se realiza de diferentes formas. El corte por plasma requiere suministro de aire axial (directo). El corte por chorro de plasma requiere suministro de aire tangencial.

El suministro de aire tangencial o en vórtice (axial) al plasmatrón es necesario para que el punto del cátodo se ubique estrictamente en el centro. Si se altera el suministro de aire tangencial, el desplazamiento de la mancha del cátodo, y con él el arco de plasma, es inevitable. Como resultado, el arco de plasma no se quema de manera estable, a veces dos arcos se encienden simultáneamente y todo el soplete de plasma falla. El corte por plasma de aire hecho a sí mismo no es capaz de proporcionar un suministro de aire tangencial. Ya que para eliminar las turbulencias en el interior de la antorcha de plasma, se utilizan boquillas de forma especial, así como liners.

El aire comprimido se utiliza para el corte por plasma de aire de dichos metales:

Cobre y aleaciones de cobre: no más de 60 mm de espesor;
Aluminio y aleaciones de aluminio – hasta 70 mm de espesor;
Acero hasta 60 mm de espesor.

Pero no se puede utilizar aire para cortar titanio. Consideraremos con más detalle las sutilezas de trabajar con una máquina de corte manual de aire y plasma a continuación..

Cómo elegir una máquina de corte por plasma de aire

Para tomar la decisión correcta de un cortador de plasma para las necesidades domésticas privadas o un pequeño taller, debe saber exactamente para qué se utilizará. Qué piezas de trabajo tendrá que trabajar, qué material, qué grosor, cuál es la intensidad de carga del aparato y mucho más.

Para un taller privado, un inversor puede encajar bien, ya que tales dispositivos tienen un arco más estable y una eficiencia un 30% mayor. Los transformadores son adecuados para trabajar con piezas de trabajo más gruesas y no temen las sobretensiones, pero al mismo tiempo son más pesadas y menos económicas..

La siguiente gradación son los cortadores de plasma de acción directa e indirecta. Si planea cortar solo piezas de trabajo de metal, entonces necesita un aparato de acción directa.

Para un taller privado o necesidades domésticas, es necesario comprar un cortador de plasma manual con un compresor incorporado o externo, diseñado para una cierta intensidad de corriente..

Corriente del cortador de plasma y espesor del metal

La fuerza actual y el grosor máximo de la pieza de trabajo son los principales parámetros para elegir una máquina de corte por plasma de aire. Están interconectados. Cuanto más corriente pueda suministrar la fuente de alimentación del cortador de plasma, más gruesa se podrá procesar la pieza de trabajo con esta máquina..

Al elegir un aparato para necesidades personales, debe saber exactamente qué grosor de la pieza de trabajo se procesará y de qué metal. En las características de los cortadores de plasma, se indican tanto la intensidad máxima de corriente como el espesor máximo del metal. Pero preste atención al hecho de que el grosor del metal se indica asumiendo que se procesará metal ferroso, y no no ferroso ni acero inoxidable. Y la intensidad de la corriente se indica no nominal, sino máxima, con estos parámetros el dispositivo puede funcionar por muy poco tiempo.

El corte de metal diferente requiere un amperaje diferente. Los parámetros exactos se pueden ver en la siguiente tabla..

Tabla 1. Amperaje requerido para cortar varios metales.

Por ejemplo, si planea cortar una pieza de trabajo de acero con un grosor de 2,5 mm, entonces necesita una resistencia actual de 10 A. Y si la pieza de trabajo está hecha de metal no ferroso, por ejemplo, cobre con un grosor de 2,5 mm. , entonces la intensidad de la corriente debe ser de 15 A. Para que el corte sea de alta calidad, es necesario tener en cuenta una cierta reserva de energía, por lo que es mejor comprar un cortador de plasma diseñado para una corriente de 20 A.

Para una máquina de corte por plasma de aire, el precio depende directamente de su potencia: la corriente de salida. Cuanto mayor sea el amperaje, más caro será el dispositivo..

Modo de funcionamiento – ciclo de trabajo (DC)

El modo de funcionamiento del dispositivo está determinado por la intensidad de su carga. En todos los dispositivos, se indica un parámetro como el tiempo de funcionamiento o el ciclo de trabajo. ¿Qué significa? Por ejemplo, si se indica PV = 35%, esto significa que el cortador de plasma puede funcionar durante 3,5 minutos y luego debe dejarse enfriar durante 6,5 minutos. El ciclo de trabajo está diseñado para 10 minutos. Hay dispositivos con ciclo de trabajo 40%, 45%, 50%, 60%, 80%, 100%. Para las necesidades domésticas, donde el dispositivo no se utilizará constantemente, son suficientes los dispositivos con un ciclo de trabajo del 35% al 50%. Para el corte de máquina CNC, se utilizan cortadores de plasma con ciclo de trabajo = 100%, ya que proporcionan un funcionamiento continuo durante todo el turno..

Tenga en cuenta que en el proceso de trabajo con corte manual de aire-plasma, es necesario mover la antorcha o ir al otro extremo de la pieza de trabajo. Todos estos intervalos cuentan para el tiempo de enfriamiento. Además, la duración del encendido depende de la carga del dispositivo. Por ejemplo, desde el comienzo del turno, incluso un cortador de plasma con un ciclo de trabajo del 35% puede funcionar sin interrupción durante 15 a 20 minutos, pero cuanto más a menudo se use, menor será el tiempo de operación continua..

Corte por plasma de aire de bricolaje – tecnología de trabajo

Elegimos el cortador de plasma, nos familiarizamos con el principio de funcionamiento y el dispositivo, es hora de comenzar a trabajar. Para no cometer errores, para empezar, no está de más familiarizarse con la tecnología de trabajo con una máquina de corte por plasma de aire. Cómo cumplir con todas las medidas de seguridad, cómo preparar el dispositivo para el funcionamiento y elegir la intensidad de corriente correcta, y luego cómo encender el arco y mantener la distancia requerida entre la boquilla y la superficie de la pieza de trabajo.

Cuida la seguridad

El corte por plasma de aire está asociado con una serie de peligros: corriente eléctrica, altas temperaturas del plasma, metal caliente y radiación ultravioleta..

Medidas de seguridad al trabajar con cortadora de plasma:

Es necesario trabajar en equipo especial: gafas oscuras o visera de soldador (clase 4-5 de oscurecimiento de vidrio), guantes ajustados en las manos, pantalones de tela densa en las piernas y zapatos cerrados. Al usar la antorcha, se pueden generar gases que representan una amenaza para la función pulmonar normal, por lo que se debe usar una máscara o un respirador..
El cortador de plasma está conectado a la red a través de un RCD.
Las tomas de corriente, el soporte o la mesa de trabajo y los objetos circundantes deben estar bien conectados a tierra.
Los cables de alimentación deben estar en perfectas condiciones, no se permiten daños en el devanado.

El hecho de que la red deba diseñarse para el voltaje indicado en el dispositivo (220 V o 380 V) es una cuestión de rutina. De lo contrario, el cumplimiento de las medidas de seguridad ayudará a evitar lesiones y enfermedades profesionales..

Preparación de la máquina de corte por plasma de aire para el trabajo

La forma de conectar todos los elementos de la máquina de corte de aire y plasma se describe en detalle en las instrucciones del dispositivo, así que pasemos inmediatamente a más matices:

El dispositivo debe instalarse de manera que tenga acceso aéreo. El enfriamiento del cuerpo del cortador de plasma le permitirá trabajar durante más tiempo sin interrupciones y con menos frecuencia apagará el dispositivo para enfriarlo. La ubicación debe ser tal que no caigan gotas de metal fundido sobre el aparato..
El compresor de aire está conectado al cortador de plasma a través de un separador de humedad y aceite. Esto es muy importante, ya que las gotas de agua o aceite atrapadas en la cámara de la antorcha de plasma pueden provocar la falla de toda la antorcha de plasma o incluso su explosión. La presión del aire suministrado al soplete de plasma debe corresponder a los parámetros del aparato. Si la presión es insuficiente, el arco de plasma será inestable y con frecuencia se apagará. Si la presión es excesiva, algunos elementos del soplete de plasma pueden quedar inutilizables..
Si hay manchas de óxido, sarro o aceite en la pieza de trabajo que se va a procesar, es mejor limpiarlas y eliminarlas. Aunque el corte por plasma de aire le permite cortar piezas oxidadas, es mejor ir a lo seguro, ya que se liberan vapores venenosos cuando se calienta el óxido. Si planea cortar contenedores en los que se almacenaron materiales combustibles, deben limpiarse a fondo.

Para que el corte sea suave, paralelo, sin escoria ni pandeo, es necesario seleccionar la intensidad de corriente y la velocidad de corte correctas. Las tablas siguientes muestran los parámetros de corte óptimos para varios metales de varios espesores..

Tabla 2. Potencia y velocidad de corte con la máquina de corte por plasma de aire para piezas de trabajo de varios metales.

Al principio, será difícil seleccionar la velocidad de corte, se requiere experiencia. Por lo tanto, al principio, puede centrarse en la siguiente regla: es necesario conducir la antorcha de plasma para que las chispas sean visibles en el reverso de la pieza de trabajo. Si no se ven chispas, la pieza de trabajo no se ha cortado. Tenga en cuenta también que guiar la antorcha demasiado lentamente afecta la calidad del corte, aparecen escoria y combaduras, y el arco puede arder de manera inestable e incluso extinguirse..

Ahora puede iniciar el proceso de corte en sí..

Encendido por arco de plasma

Antes de encender el arco, se debe apagar el soplete de plasma con aire para eliminar cualquier condensación y residuos ocasionales. Para hacer esto, presione y luego suelte el botón de encendido del arco. Entonces el dispositivo entra en modo de purga. Después de unos 30 segundos, puede mantener pulsado el botón de encendido. Como ya se describió en el principio del cortador de plasma, se encenderá un arco piloto (auxiliar, piloto) entre el electrodo y la punta de la boquilla. Como regla general, se quema durante no más de 2 segundos. Por lo tanto, durante este tiempo es necesario encender el arco de trabajo (corte). El método depende del tipo de plasmatrón..

Si la antorcha de plasma es de acción directa, entonces es necesario hacer un cortocircuito: después de la formación del arco piloto, es necesario presionar el botón de encendido: el suministro de aire se detiene y el contacto se cierra. Luego, la válvula de aire se abre automáticamente, el flujo de aire sale de la válvula, se ioniza, aumenta de tamaño y elimina una chispa de la boquilla del soplete de plasma. Como resultado, se enciende un arco de trabajo entre el electrodo y el metal de la pieza de trabajo..

¡Importante! La ignición por contacto del arco no significa que el soplete de plasma deba aplicarse o apoyarse contra la pieza de trabajo..

Tan pronto como se enciende el arco de corte, el arco piloto se apaga. Si no fue posible encender el arco de trabajo la primera vez, debe soltar el botón de encendido y presionarlo nuevamente; comenzará un nuevo ciclo. Hay varias razones por las que el arco de trabajo puede no encenderse: presión de aire insuficiente, montaje incorrecto de la antorcha de plasma u otras averías..

Durante el trabajo, también hay momentos en que el arco de corte se extingue. Lo más probable es que la razón sea el desgaste del electrodo o el incumplimiento de la distancia entre el soplete de plasma y la superficie de la pieza de trabajo..

Distancia entre antorcha antorcha y metal

El corte manual por plasma de aire presenta la dificultad de mantener la distancia entre el soplete / boquilla y la superficie metálica. Cuando se trabaja con la mano, esto es bastante difícil, ya que incluso la respiración golpea la mano y el corte resulta ser desigual. La distancia óptima entre la boquilla y la pieza de trabajo es de 1.6 – 3 mm, para su observancia, se utilizan topes de distancia especiales, porque la antorcha de plasma en sí no puede presionarse contra la superficie de la pieza de trabajo. Los topes se colocan en la parte superior de la boquilla, luego la antorcha de plasma descansa sobre la pieza de trabajo y se realiza el corte..

Tenga en cuenta que es necesario sujetar la antorcha de plasma estrictamente perpendicular a la pieza de trabajo. El ángulo de deflexión permitido es de 10 a 50 °. Si la pieza de trabajo es demasiado delgada, la antorcha se puede sostener en un ligero ángulo para evitar deformaciones severas en el metal delgado. En este caso, el metal fundido no debe caer sobre la boquilla..

El trabajo de bricolaje con corte de aire y plasma se puede hacer de forma independiente, solo es importante recordar las precauciones de seguridad y también que la boquilla y el electrodo son consumibles que requieren un reemplazo oportuno.