1. Procesos modernos de corte
Ing. J. Gpe. Octavio Cabrera Lazarini M.C.
Corte por plasma

2. Contenido
 0 Historia
 1 Fundamentos físico-químicos
 2 Proceso de corte con plasma
 3 Características del proceso
 4 Equipo necesario
 5 Variables del proceso
 5.1 Gas-plasma
 5.2Arco eléctrico
 6 Tipos de corte por plasma
 6.1 Corte por plasma por aire
 6.2 Corte con inyección de agua
 6.3 Corte con inyección de oxigeno
 6.4 Corte con doble flujo
 7 Ventajas respecto al proceso de oxicorte

3. Corte por plasma
 Éxito:1930 soldadura por arco eléctrico, construcción
de barco (mejoras posteriores) corriente alterna y
protección como fundente granulado.
 40’s soldadura con protección gaseosa (helio) y
electrodo no consumible de wolframio (TIG).
 En 1954 se descubre que aumentando el flujo del
gas y reducir la abertura de la boquilla utilizada en
TIG, se obtiene un chorro de plasma: capaz de cortar
metales, proceso de corte por plasma.

4. Antorcha para el corte por plasma

5. Fundamentos físico-químicos
 En la naturaleza la materia se encuentras en forma
sólida, líquida o vapor
 El plasma es el cuarto estado de la materia.
 A muy elevadas temperaturas, los electrones tienen
suficiente energía como para salir de su órbita del
núcleo del átomo, generando iones de carga positiva.
 Calentando un gas a temperaturas cercanas a 50.000
ºC los átomos pierden electrones.
 Estos electrones libres se colocan en los núcleos que han
perdido sus propios electrones, convirtiéndose así en iones.
 De esta forma el gas se convierte en plasma: un conductor
eléctrico gaseoso con alta densidad de energía.

6. Fundamentos físico-químicos

7. Proceso de corte con plasma
 El fundamento del corte por plasma se basa en elevar la
temperatura del material a cortar de una forma muy localizada y
por encima de los 30.000 °C, llevando el gas hasta el plasma.
 El procedimiento consiste en provocar un arco
eléctrico estrangulado a través de la sección de la boquilla del
soplete, sumamente pequeña, lo que concentra la energía
cinética del gas, ionizándolo, lo que le permite cortar.
 El chorro de plasma lanzado contra la pieza penetra la totalidad
del espesor a cortar, fundiendo y expulsando el material.
 La ventaja principal de este sistema radica en su reducido
riesgo de deformaciones debido a la compactación calorífica de
la zona de corte.

8. Proceso de corte con plasma

9. Características del proceso
 Es usable para el corte de cualquier material metálico
conductor, y mas especialmente en acero estructural,
inoxidables y metales no ferrosos.
 Como proceso complementario en trabajos especiales:
producción de series pequeñas, piezas tolerancias muy
ajustadas, mejores acabados, baja afectación térmica del
material (alta concentración energética).
 El comienzo del corte es prácticamente instantáneo y produce
una deformación mínima de la pieza.
 Permite cortar a altas velocidades y produce menos tiempos
muertos, (no se necesita precalentamiento para la perforación).
 Permite espesores de corte de 0.5 a 160 milímetros, con
unidades de plasma de hasta 1000 ampers.
 Una de las características más reseñables es que se consiguen
cortes de alta calidad y muy buen acabado.

10. Equipo necesario
 Generador de alta frecuencia alimentado por energía
eléctrica,
 Gas para generar la llama de calentamiento, y que
más tarde se ionizará (argón, hidrógeno, nitrógeno),
 Electrodo y portaelectrodo que dependiendo del gas
puede ser de tungsteno, hafnio o circonio,
 Pieza a mecanizar.

11. Equipo necesario

12. Variables del proceso
 Gas empleado.
 Caudal y presión del gas.
 Distancia boquilla pieza.
 Velocidad del corte.
 Energía empleada o intensidad del arco.
 Caudal, presión, la distancia boquilla-pieza y la velocidad
del corte se pueden ajustar en las máquinas según cada
pieza a cortar.

13. Gas-plasma
 Los principales gases que se utilizan como gases
plasmágenos son, argón, nitrógeno (calidad del corte y
garantiza una durabilidad de la boquilla) y aire, o
mezcla de estos gases.
 El chorro del gas–plasma se compone de dos zonas:
 Zona envolvente, que es una capa anular fría sin ionizar
que envuelve la zona central (permite refrigerar la
boquilla, aislarla eléctricamente y confinar el arco).
 Zona central, se compone por dos capas, una periférica
constituida por un anillo de gas caliente no
suficientemente conductor y la columna de plasma o el
núcleo donde el gas-plasma presenta su más alta
conductividad térmica, la mayor densidad de partículas
ionizadas y las más altas temperaturas, entre 10.000 y
30.000 ºC.

14. Arco eléctrico
 El arco generado en el proceso de corte por plasma se
denomina arco transferido (se genera en una zona y es
transferido a otra).
 ¿Cómo?
 Por medio de un generador de alta frecuencia conseguimos
generar un arco entre el electrodo y la boquilla, este arco
calienta el gas plasmágeno que hay en su alrededor y lo ioniza
estableciendo un arco-plasma.
 Gracias a la conductividad eléctrica es transferido hasta la zona
de corte, mientras que el arco generado inicialmente,
denominado arco piloto, se apaga automáticamente.
 Una vez el arco-plasma está establecido, la pieza se carga
positivamente mientras el electrodo se carga negativamente, lo
que hace mantener el arco-plasma y cortar la pieza.

15. Tipos de corte por plasma
 Corte por plasma por aire
 Corte con inyección de agua
 Corte con inyección de oxígeno
 Corte con doble flujo

16. Corte por plasma por aire
 En 1963 se introduce.
 El oxígeno del aire aumenta las velocidades de corte
en un 25 por ciento en relación con el corte
tradicional por plasma seco
 Desventaja: superficie de corte muy oxidada y una
rápida erosión del electrodo que está dentro de la
boquilla de corte.

17. Corte con inyección de agua
 En 1968, Dick Couch, inventa el corte con inyección
de agua, un proceso que implicaba inyectar
radialmente agua en la boquilla.
 El resultado final fue corte mejor y más rápido, así
como con menos escoria.
 Este proceso también utiliza como gas nitrógeno pero
como protector utiliza una capa de agua.

18. Corte con inyección de oxígeno
 En 1983 se desarrolla una nueva técnica que implica
la utilización de oxígeno como gas de corte y la
introducción de agua por la punta de la boquilla.
 Este proceso denominado “corte por plasma con
inyección de oxígeno” ayuda a solucionar los
problemas del rápido deterioro de los electrodos y la
oxidación del metal.

19. Corte con doble flujo
 Este es el sistema convencional o
stándard, de alta velocidad que utiliza
como gas-plasma nitrógeno y como gas
protector puede emplearse bióxido de
carbono o bien oxígeno.

20. Ventajas vs. oxicorte
 Tiene un espectro de aplicación sobre materiales más
amplio.
 Su costo operativo es sensiblemente inferior
 Facilidad de su operación hace posible trabajar en
corte manual.
 Corta metales con espesores pequeños, con oxicorte
no sería posible.
 Otras desventajas del oxicorte son la baja calidad de
corte y el efecto negativo sobre la estructura
molecular, al verse afectada por las altas
temperaturas.
 Brinda mayor productividad toda vez que la velocidad
de corte es mayor (hasta 6 veces mayor vs. Oxicorte).
 Mayor precisión y limpieza en la zona de corte.