A expressão arco plasma é utilizada para descrever uma família de processos que utilizam um arco elétrico conscrito. Processos a arco plasma são empregados para soldar, cortar e fazer revestimentos (com pós metálicos ou cerâmicos).
Em uma tocha plasma a ponta do eletrodo (não consumível) é recolhida em um bocal, através do qual o gás plasma flui. O gás ioniza-se ao passar pelo arco elétrico formando o plasma (dissociação das moléculas em átomos e estes em íons e elétrons). Aquecido dentro do bocal, o plasma sofre uma enorme expansão e, por ter que sair através de um pequeno orifício adquire altas velocidades (na ordem de 6 Km/s) acentuando o fenômeno de dissociação.
Quando fora do bocal, os íons recombinam-se para voltar ao estado gasoso, liberando uma energia tal que o leva a temperaturas acima de 25 000 ºC. Esta energia é, então, utilizada para fundir o metal de base e o metal de adição. A Figura abaixo apresenta um arco elétrico TIG e plasma com indicação das temperaturas alcançadas. Em uma tocha plasma a ponta do eletrodo (não consumível) é recolhida em um bocal, através do qual o gás plasma flui. O gás ioniza-se ao passar pelo arco elétrico formando o plasma (dissociação das moléculas em átomos e estes em íons e elétrons). Aquecido dentro do bocal, o plasma sofre uma enorme expansão e, por ter que sair através de um pequeno orifício adquire altas velocidades (na ordem de 6 Km/s) acentuando o fenômeno de dissociação.
Princípios básicos do processo de soldagem plasma
O processo de soldagem plasma assemelha-se muito ao processo TIG, pelo fato de se utilizar eletrodos não consumíveis e gases inertes. As diferenças são tipo de tocha, tensão do arco elétrico, além dos recursos necessários à fonte de energia.
É importante notar que os dois processos possuem regiões com as mesmas temperaturas máximas, porém, com a constrição do arco, obtém-se uma substancial modificação da concentração de calor na superfície da peça tornando-a mais favorável ao processo de soldagem.
O gás de plasma recombinado não é suficiente para a proteção da região soldada e da poça de fusão, deste modo, é fornecido um fluxo gasoso suplementar e independente para proteção contra a contaminação atmosférica. O primeiro fluxo, que constituirá o jato de 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. A Figura abaixo ilustra, em corte, um bocal de uma pistola plasma.
Fontes de energia
A fonte de energia utilizada é de corrente constante, podendo ser retificador, gerador ou inversores, utilizando-se corrente contínua, 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 com tensão em vazio entre 65V e 80 V podem ser adaptadas para soldagem colocando-se sistemas de abertura de arco piloto, pré e pós vazão.
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 de gás e água de refrigeração, um bico de cobre com o orifício para a construção do arco elétrico e um bocal de cerâmica para isolação e proteção do operador. A figura abaixo apresenta uma pistola típica para soldagem manual a plasma.
Algumas tochas têmAlgumas tochas têm somente um orifício central para a passagem do gás e arco, outras possuem outros orifícios para a passagem do gás auxiliar,
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 permitindo maiores velocidades de soldagem Figura abaixo.
somente um orifício central para a passagem do gás e arco, outras possuem outros orifícios para a passagem do gás uxiliar, permitindo maiores velocidades de soldagem.
O diâmetro do orifício central deve ser escolhido de acordo com a corrente elétrica a ser utilizada.
Eletrodos
O eletrodo utilizado é de tungstênio comercialmente puro (99,5%), ou tungstênio dopado com tório ou zircônio, não sendo consumível. Para cortes em alta velocidade tem-se utilizado um eletrodo de tungstênio dopado com óxido de lantânio, de vida mais longa que os anteriores. São classificados pela Norma DIN 32528 (1) e (2).
Gases
Em soldagem plasma, 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. Ele promove uma melhor limpeza das camadas de óxidos de metais reativos e facilita a abertura do arco elétrico.
Podem-se aplicar outros gases inertes como o hélio puro ou misturado com argônio, porém estes requerem tensões mais altas para abertura do arco. A utilização do He desenvolve maior energia no plasma, portanto, a refrigeração do bocal do orifício tem que ser muito mais eficiente.
A seleção do gás de proteção depende do tipo e da espessura do metal de base a ser soldado.
Misturas de argônio e hidrogênio também são utilizadas, as principais vantagens do H2 são seu caráter redutor e a sua capacidade de aumentar a composição do arco, reduzindo, assim, o risco de mordeduras e aumentando a velocidade de soldagem.
A soldagem por este processo não requer metal de adição face a sua concentação 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 é por gotejamento, sendo adicionado por uma das mãos enquanto a outra controla o banho de fusão.
Na soldagem automática bobina de arame é colocada em um alimentador automático com velocidade constante. Este sistema é utilizado quando a corrente de soldagem ultrapassa 100 A, e pode ainda ser aplicado com pré-aquecimento do arame por efeito "Joule" passando-se uma corrente elétrica através deste antes de atingir poça de fusão.
A Corrente de soldagem
Pode ser baixa se comparada ao processo TIG. No processo conhecido como microplasma trabalha-se com correntes iniciais em faixas tão baixas quanto 0,1 à 1 A e máxima de 20 A, ou elevadas pois o processo admite a utilização de correntes até 500 A. De uma forma arbitrária, costuma-se demarcar a fronteira de 100 A como o limite de baixas correntes e, acima dela, para as chamadas altas correntes.
A configuração da corrente
Típica é corrente contínua, polaridade direta, porém para soldagem de alumínio, trabalha-se com polaridade inversa ou corrente alternada, esta última causa uma certa instabilidade de arco.
A Tensão
A tensão de arco é menos sensível a uma variação do comprimento do arco, garantindo, assim, uma maior estabilidade dos parâmetros sendo superiores à do processo TIG, em valores de 50 V ou maiores.
O processo a arco plasma possui duas técnicas principais, sendo por arco transferido e não transferido.
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Em uma tocha plasma a ponta do eletrodo (não consumível) é recolhida em um bocal, através do qual o gás plasma flui. O gás ioniza-se ao passar pelo arco elétrico formando o plasma (dissociação das moléculas em átomos e estes em íons e elétrons). Aquecido dentro do bocal, o plasma sofre uma enorme expansão e, por ter que sair através de um pequeno orifício adquire altas velocidades (na ordem de 6 Km/s) acentuando o fenômeno de dissociação.
Quando fora do bocal, os íons recombinam-se para voltar ao estado gasoso, liberando uma energia tal que o leva a temperaturas acima de 25 000 ºC. Esta energia é, então, utilizada para fundir o metal de base e o metal de adição. A Figura abaixo apresenta um arco elétrico TIG e plasma com indicação das temperaturas alcançadas. Em uma tocha plasma a ponta do eletrodo (não consumível) é recolhida em um bocal, através do qual o gás plasma flui. O gás ioniza-se ao passar pelo arco elétrico formando o plasma (dissociação das moléculas em átomos e estes em íons e elétrons). Aquecido dentro do bocal, o plasma sofre uma enorme expansão e, por ter que sair através de um pequeno orifício adquire altas velocidades (na ordem de 6 Km/s) acentuando o fenômeno de dissociação.
Princípios básicos do processo de soldagem plasma
O processo de soldagem plasma assemelha-se muito ao processo TIG, pelo fato de se utilizar eletrodos não consumíveis e gases inertes. As diferenças são tipo de tocha, tensão do arco elétrico, além dos recursos necessários à fonte de energia.
É importante notar que os dois processos possuem regiões com as mesmas temperaturas máximas, porém, com a constrição do arco, obtém-se uma substancial modificação da concentração de calor na superfície da peça tornando-a mais favorável ao processo de soldagem.
O gás de plasma recombinado não é suficiente para a proteção da região soldada e da poça de fusão, deste modo, é fornecido um fluxo gasoso suplementar e independente para proteção contra a contaminação atmosférica. O primeiro fluxo, que constituirá o jato de 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. A Figura abaixo ilustra, em corte, um bocal de uma pistola plasma.
Fontes de energia
A fonte de energia utilizada é de corrente constante, podendo ser retificador, gerador ou inversores, utilizando-se corrente contínua, 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 com tensão em vazio entre 65V e 80 V podem ser adaptadas para soldagem colocando-se sistemas de abertura de arco piloto, pré e pós vazão.
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 de gás e água de refrigeração, um bico de cobre com o orifício para a construção do arco elétrico e um bocal de cerâmica para isolação e proteção do operador. A figura abaixo apresenta uma pistola típica para soldagem manual a plasma.
Algumas tochas têmAlgumas tochas têm somente um orifício central para a passagem do gás e arco, outras possuem outros orifícios para a passagem do gás auxiliar,
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 permitindo maiores velocidades de soldagem Figura abaixo.
somente um orifício central para a passagem do gás e arco, outras possuem outros orifícios para a passagem do gás uxiliar, permitindo maiores velocidades de soldagem.
O diâmetro do orifício central deve ser escolhido de acordo com a corrente elétrica a ser utilizada.
Eletrodos
O eletrodo utilizado é de tungstênio comercialmente puro (99,5%), ou tungstênio dopado com tório ou zircônio, não sendo consumível. Para cortes em alta velocidade tem-se utilizado um eletrodo de tungstênio dopado com óxido de lantânio, de vida mais longa que os anteriores. São classificados pela Norma DIN 32528 (1) e (2).
Gases
Em soldagem plasma, 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. Ele promove uma melhor limpeza das camadas de óxidos de metais reativos e facilita a abertura do arco elétrico.
Podem-se aplicar outros gases inertes como o hélio puro ou misturado com argônio, porém estes requerem tensões mais altas para abertura do arco. A utilização do He desenvolve maior energia no plasma, portanto, a refrigeração do bocal do orifício tem que ser muito mais eficiente.
A seleção do gás de proteção depende do tipo e da espessura do metal de base a ser soldado.
Misturas de argônio e hidrogênio também são utilizadas, as principais vantagens do H2 são seu caráter redutor e a sua capacidade de aumentar a composição do arco, reduzindo, assim, o risco de mordeduras e aumentando a velocidade de soldagem.
A soldagem por este processo não requer metal de adição face a sua concentação 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 é por gotejamento, sendo adicionado por uma das mãos enquanto a outra controla o banho de fusão.
Na soldagem automática bobina de arame é colocada em um alimentador automático com velocidade constante. Este sistema é utilizado quando a corrente de soldagem ultrapassa 100 A, e pode ainda ser aplicado com pré-aquecimento do arame por efeito "Joule" passando-se uma corrente elétrica através deste antes de atingir poça de fusão.
A Corrente de soldagem
Pode ser baixa se comparada ao processo TIG. No processo conhecido como microplasma trabalha-se com correntes iniciais em faixas tão baixas quanto 0,1 à 1 A e máxima de 20 A, ou elevadas pois o processo admite a utilização de correntes até 500 A. De uma forma arbitrária, costuma-se demarcar a fronteira de 100 A como o limite de baixas correntes e, acima dela, para as chamadas altas correntes.
A configuração da corrente
Típica é corrente contínua, polaridade direta, porém para soldagem de alumínio, trabalha-se com polaridade inversa ou corrente alternada, esta última causa uma certa instabilidade de arco.
A Tensão
A tensão de arco é menos sensível a uma variação do comprimento do arco, garantindo, assim, uma maior estabilidade dos parâmetros sendo superiores à do processo TIG, em valores de 50 V ou maiores.
O processo a arco plasma possui duas técnicas principais, sendo por arco transferido e não transferido.
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2 comentários:
ótimo
estava procurando e encontrei voces
tudo sobre soldagem, muito bom
www.sumig.com/pt
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