Mecanica Geral

CORTE PLASMA

A definição de plasma é tida como o quarto estado da matéria. Quando adiciona mais energia no gás, propriedades como temperatura e características elétricas são modificadas. Este processo é chamado ionização, ou seja criação de elétrons livres e íons entre os átomos do gás. Quando isso acontece, o gás torna-se um plasma ,sendo eletricamente condutor pelo fato de os elétrons livres transmitirem a corrente elétrica.Quanto menor for a secção, maior será a temperatura no gás plasma, devido a dificuldade da passagem de elétrons.

Em uma tocha de arco plasma a ponta do eletrodo é recolhida em um bocal, através do qual o gás plasma flui. O gás passa pelo arco elétrico formando o plasma, aquecido dentro do bocal, o gás sofre uma enorme expansão, e sai em um pequeno orifício, adquirindo velocidades na ordem de 6Km/s, acentuando o fenômeno de dissociação. Quando fora do bocal, os íons recombinam-se para voltar ao estado gasoso, liberando uma energia tal que leva a temperaturas acima de 25000oC. Esta energia é então utilizada para fundir o metal base e o metal de adição.

Princípios básicos do processo de soldagem plasma:

Utiliza eletrodos não consumíveis e gases inertes. O gás plasma recombinado não é suficiente para a proteção da região soldada e da poça de fusão, assim é fornecido um fluxo de gás suplementar e independente, para a proteção contra contaminação atmosférica. O fluxo de gás que constituirá o jato plasma, circunda o eletrodo e passa através de um orifício calibrado constringindo o arco elétrico. O fluxo de gás de proteção corre entre o corpo que contém o orifício e uma cobertura exterior.

Fontes de energia

A fonte de energia utilizada é de corrente constante, podendo ser retificador, gerador ou inversores, utilizando corrente continua, polaridade direta. As fontes para soldagem plasma diferem das de corte, porque no corte a tensão em vazio do equipamento deve ser superior a 200V. Fontes de tensão em vazio entre 65 V e 80V podem ser adaptadas para soldagem.

Tocha de Soldagem:

As tochas são providas de um punho para o manuseio do soldador, um conjunto de pinças para a fixação do eletrodo, condutos para passagem do gás e água de refrigeração, um bico de cobre com o orifício para a construção do arco elétrico e um bocal de cerâmica para a isolação e proteção do operador. Algumas tochas têm somente um orifício central para a passagem do gás e arco, outras possuem outros orifícios para a passagem do gás auxiliar, permitindo maiores velocidades de soldagem. O diâmetro do orifício central deve ser escolhido de acordo com a corrente elétrica a ser utilizada.Diâmetro do orifício (mm)Corrente Elétrica (A)0,761 a 251,3220 a 552,1840 a 100.

Figura 1- Tocha Plasma

Eletrodos:

O eletrodo utilizado é de tungstênio (comercialmente puro tungstênio 99,5%), ou tungstênio dopado com tório ou zircônio, não sendo consumível.Para cortes em alta velocidade tem-se utilizado eletrodo de tungstênio dopado com óxido de lantânio, de vida mais longa.

Gases:

Pode-se utilizar o mesmo tipo de gás tanto para a formação do plasma, quanto para a proteção adicional da poça de fusão;O argônio tem sido o preferido na soldagem com baixas correntes em função do seu maior potencial de ionização, além de promover uma melhor limpeza das camadas de óxidos de metais reativos e facilita a abertura do arco elétrico. Pode-se aplicar outros gases inertes como o hélio puro ou misturado com argônio, porém estes requerem tensões mais altas para a abertura do arco. O He desenvolve maior energia do plasma, porém necessita de uma refrigeração do bocal do orifício mais eficiente. A seleção do gás de proteção depende do tipo e da espessura do metal de base a ser soldado.

Metais de Adição:

A maioria das soldagens por este processo não requer metal de adição face a sua concentração de calor e facilidade de fusão das partes, porém, caso haja necessidade, o metal de adição apresenta-se na forma de vareta ou arame enrolado em bobinas. Na soldagem manual a técnica de deposição do material é por gotejamento, sendo adicionado por umas das mãos enquanto a outra controla o banho de fusão. Na soldagem automática, a bobina de arame é colocada em um alimentador automático com velocidade constante. Este sistema é utilizado quando a corrente ultrapassa 100 A, e pode ainda ser aplicado compré-aquecimento do arame por efeito Jaule passando-se uma corrente elétrica através deste antes de atingir a poça de fusão.

Corrente de Soldagem:

No processo conhecido como micro plasma trabalha-se com correntes iniciais em faixas tão baixas quanto 0,1 à 1 A e máximo de 20 A, ou elevadas pois o processo admite a utilização de correntes até 500 A;Costuma-se demarcar 100 A como limite de baixas correntes, e acima são chamadas de altas correntes. Configuração da corrente Típica é a corrente continua, polaridade direta, porém para soldagem de alumínio, trabalha-se com polaridade inversa ou corrente alternada, esta ultima causa uma certa instabilidade de arco.

Tensão:

A tensão de arco é menos sensível a uma variação do comprimento do arco, garantindo assim uma maior estabilidade dos parâmetros sendo superiores às do processo TIG, em valores de 50V ou maiores.

Técnicas:

O processo a arco plasma possui duas técnicas principais, sendo: arco transferido; não transferido. Arco plasma transferido é o sistema mais comum. Após a abertura do arco piloto entre o eletrodo e o bocal, o arco se transfere para a peça por aproximação, fluindo para a mesma, extinguindo-se o arco piloto. Ao se afastar a pistola da peça, o arco extingue-se.Arco plasma não transferido o arco piloto é intensificado (soprado) para fora do bocal aproveitando-se o calor gerado pelo mesmo. O jato plasma emergente é utilizado principalmente para corte de materiais não metálicos (não condutores) e revestimentos por aspersão de pós metálicos (ou cerâmicos) fundidos.

Plasma de Alta Definição

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