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Soldadura -Proceso PAW

Información de http://proyectopiping.blogspot.com.ar/

La soldadura plasma es un proceso donde el calor necesario para la fusión es producida por un arco constreñido entre un electrodo y la pieza bajo (modo transferido) o entre el electrodo y la tobera de constricción (modo no transferido).
Este proceso es básicamente una extensión del proceso TIG, donde la protección esta compuesta ahora por un gas caliente ionizado proveniente de la tobera de constricción y otro cuya función fundamental es para proteger a la soldadura del aire proveniente de la tobera externa.



La tobera de constricción es de cobre, y dado el gran calor generado presenta canales de circulación de agua para su refrigeración.
Las dimensiones que revisten mayor importancia son:

Æ0D = diámetro salida tobera constricción
Æ0G = diámetro entrada tobera constricción
dTL = altura garganta tobera constricción zona salida
dES = distancia electrodo -Superficie externa tobera constricción
dTS = distancia torcha -pieza

Con respecto a las diferencias entre el proceso GTAW y PAW, se observa dos diferencias fundamentales:
1. La existencia de una segunda tobera;
2. El electrodo se encuentra dentro de la tobera de constricción

En el proceso GTAW el arco asume una forma aproximadamente cónica por lo que variaciones de la distancia torcha-pieza implicará un cambio importante en el calor aportado por unidad de área, al variar el Área de contacto, en cambio la forma cilíndrica del arco en el proceso PAW implicará un área de contacto prácticamente constante por lo cual este proceso es mucho menos sensible a dichas variaciones.
El gas que circula por la tobera de constricción, es calentado por el arco, se expande y sale a través del orificio de constricción acelerándose (plasma-jet) pudiendo provocar gran turbulencia por lo cual el caudal es relativamente bajo de pocos litros/minuto.
Dado que este plasma-jet por sí solo no es adecuado para proteger al metal fundido de la contaminación ambiental, existe un segundo gas a través de una tobera externa que cumple esta función



Ventaja del arco constreñido

La principal ventaja del arco constreñido es la direccionalidad y estabilidad del plasma-jet que lo hace prácticamente insensible a fenómenos tales como el soplo magnético.
Además con un arco constreñido se logran alta densidad de corriente y alta concentración de energía que implican mayor temperatura en el arco constreñido.

Otra importante ventaja del proceso PAW es la posibilidad de ajustar adecuadamente ciertos parámetros tales como:
· Amperaje
· Diámetro y forma del orificio de la tobera de construcción
· Tipo de gas en la tobera
· Caudal de gas en el tobera de constricción que nos permitirán un amplio rango de energía, desde muy bajas para soldar espesores finos hasta muy alta energía para soldaduras de espesores gruesos y para el corte de metales.


Modos de arco


En este proceso hay dos modos de arco, denominados: transferido y no transferido.

En el modo transferido, el arco se establece entre el electrodo y la pieza; en cambio en el modo no transferido el arco se establece entre el electrodo y la torcha de constricción siendo el gas plasma que fuerza el arco plasma a través del orificio de la tobera de constricción, el calor útil se obtiene del gas caliente plasma saliente del orificio de la tobera de constricción. En este la pieza no forma parte del circuito eléctrico
En el modo transferido tenemos mayor energía disponible (mayor penetración) siendo este modo el más utilizable en soldadura, reservándose el modo no transferido para unión de materiales no conductores o en aplicaciones donde muy baja concentración de energía es deseable y en proceso de corte plasma.

Parámetros operativos


Como regla general valen las mismas consideraciones que en soldadura GTAW. Para la gran mayoría de los casos, éste proceso se utiliza con corriente continua polaridad directa en el modo transferido. La particularidad en este caso es que podemos trabajar con amperajes muy bajos desde 0,1 Amper, que es imposible con el proceso GTAW puesto que con valores inferiores a 10 Amper el arco tiende a extinguirse.
La Corriente Continua Polaridad Inversa se utiliza en casos muy particulares, pudiendo citar soldadura de materiales reactivos tales como zirconio y titanio, es decir aquellos casos donde se requiere extremar los recaudos en cuanto a contaminación de tungsteno.

Longitud de arco


Como habíamos mencionado este proceso es menos sensible a la variación de longitud de arco que el proceso GTAW, debido a la forma cilíndrica que adopta el constreñido y colinado plasma-jet.

Descripción del equipo


El equipo básico para el proceso PAW consiste en la fuente de Poder de característica corriente constante que puede ser corriente continua o corriente alterna, ésta última utilizada para soldadura de Aluminio, aunque en este proceso en pequeños espesores se utiliza corriente continua polaridad inversa; torcho, tubos proveedores de los gases de constricción y de protección, equipo para suministro del agua de enfriamiento, equipo para el establecimiento del arco piloto para inicio de la soldadura y demás accesorios.

Encendido del arco


En este proceso es mandatorio contar con un sistema que provea un arco piloto, dado que al encontrarse el electrodo dentro de la tobera de constricción, nos es posible el contacto electrodo-pieza.

El arco piloto, que es el que se inicia entre el electrodo y la tobera de constricción, corresponde a un arco piloto de bajo amperaje.
El método más comúnmente empleado es el de alta frecuencia del que donde se hace referencia en el proceso GTAW.

El gas ionizado debido al arco piloto, provocado por la alta frecuencia,forma un camino de baja resistencia para el establecimiento del arco principal, ya sea entre el electrodo y la pieza, o entre el electrodo y la tobera constricción. Este arco piloto es sólo utilizado para la formación del arco principal, luego de la cual se extingue automáticamente (en corriente continua)
Existe otro método para obtener el arco piloto, utilizado para bajos amperajes y con equipos automáticos es el método retráctil que consiste en avanzar el electrodo hasta que toque la tobera constricción y luego retroceder a la posición preestablecida.

Torchas


Las torchas en este proceso son algo más complejas que en GTAW.
Paras oldadura manual se proveen hasta aproximadamente 200 Amp. Y para soldadura automática de hasta 500 Amp.

Gases


En este proceso es necesario la utilización de gases para la tobera de constricción y la tobera de protección propiamente dicha. El gas de la tobera de constricción debe ser un gas inerte no siendo generalmente mandatorio para el gas de protección.
La elección de los gases depende fundamentalmente del material y parámetros eléctricos utilizados.
Como regla general se recomienda la utilización del mismo gas (gas de constricción y gas de protección) cuando se trabaja con altos amperajes dado que en este caso contrario existe la posibilidad de inestabilidad del arco.
Para bajos amperajes la utilización de Ar es el que provee los mejores resultados.

Ar-He: se utiliza para soldadura de inoxidable, aleaciones de Ni, y aleaciones de Ni -Cu. El porcentaje de He se limita a un máximo de 15%
Ar- He: dado que el He produce un arco más caliente, se utiliza para
soldadura de grandes espesores en procesos automáticos. El porcentaje de He en estos casos sería entre 50-75%.
En ciertos casos de trabajo menos críticos y amperajes no elevados se puede utilizar CO2 como gas de protección.

Electrodo no consumible


Se utilizan los mismos electrodos que para el proceso GTAW, es decir:
a) Tungsteno puro
b) Tungsteno con 1% ThO2
c) Tungsteno con 2% thO2
d) Tungsteno con 0,35 a 0,55% ThO2 (banda lateral)

e) Tungsteno con 0, 15 a 0,40% ZrO2


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