Soldagem a Arco Plasma (PAW): Visão Geral do Processo, Componentes e Funcionamento

O que é Soldagem a Arco Plasma?

A soldagem a arco plasma (PAW) é um processo de soldagem a arco muito semelhante à soldagem TIG, pois o arco é formado entre um eletrodo de tungstênio pontiagudo e a peça de trabalho. No entanto, ao posicionar o eletrodo dentro do corpo da tocha, o arco plasma pode ser separado do envelope de gás de proteção. O plasma é então forçado através de um bico de cobre de furo fino que contrai o arco.

A diferença chave em relação ao GTAW é que no PAW o eletrodo é posicionado dentro do corpo da tocha, então o arco plasma é separado do envelope de gás de proteção. O plasma é forçado através de um bico de cobre de furo fino que contrai o arco e o plasma sai do orifício em altas velocidades (próximas à velocidade do som) e temperatura próxima a 28.000 °C (50.000 °F) ou superior.

O plasma de arco é um estado temporário de um gás. O gás é ionizado pela corrente elétrica que passa através dele e torna-se condutor de eletricidade. Em estado ionizado, os átomos são divididos em elétrons (−) e cátions (+) e o sistema contém mistura de íons, elétrons e átomos altamente excitados.

O grau de ionização pode estar entre 1% e mais de 100% (possível com graus duplos e triplos de ionização). Tais estados existem à medida que mais elétrons são arrancados de suas órbitas.

A energia do jato de plasma e, portanto, a temperatura dependem da potência elétrica empregada para criar o plasma de arco. Um valor típico de temperatura obtida em uma tocha de jato de plasma é da ordem de 28.000 °C (50.000 °F), comparado a cerca de 5.500 °C (10.000 °F) em um arco de soldagem elétrico comum. Todos os arcos de soldagem são plasmas (parcialmente ionizados), mas o da soldagem a arco plasma é um arco plasma contraído.

Diâmetro do Orifício

Três modos de operação podem ser produzidos variando o diâmetro do orifício e a vazão do gás plasma:

Micro plasma: 0,1 a 15A

O arco microplasma pode operar em correntes de soldagem muito baixas. O arco colunar é estável mesmo quando o comprimento do arco varia até 20 mm.

Corrente média: 15 a 200A

Em correntes mais altas, de 15 a 200A, as características do processo do arco plasma são semelhantes ao arco TIG, mas como o plasma é contraído, o arco é mais rígido. Embora a vazão do gás plasma possa ser aumentada para melhorar a penetração do banho de solda, há risco de arraste de ar e gás de proteção através de turbulência excessiva no escudo de gás.

Plasma de furo-chave (keyhole): acima de 100A

Ao aumentar a corrente de soldagem e a vazão do gás plasma, um feixe de plasma muito potente é criado, capaz de alcançar penetração total no material, como na soldagem a laser ou feixe de elétrons.

Durante a soldagem, o furo corta progressivamente o metal com o banho de solda fundido fluindo atrás para formar o cordão de solda sob forças de tensão superficial. Este processo pode ser usado para soldar material mais espesso (até 10 mm de aço inoxidável) em uma única passagem.

Construção da Máquina de Soldagem a Arco Plasma:

A configuração de soldagem a arco plasma consiste nos seguintes componentes:

• Fonte de Alimentação
• Tocha de Soldagem a Plasma
• Recirculador de Água
• Eletrodo de Tungstênio
• Gás de Proteção
• Gás Plasma
• Kit de Acessórios da Tocha (Bicos, cerâmicas, collets, eletrodos, gabaritos de configuração)
• Material de Adição

Vamos dar uma breve visão geral de cada componente.

1. Fonte de Alimentação:

O processo de soldagem a arco plasma necessita de uma fonte DC de alta potência para gerar a faísca elétrica entre o eletrodo de tungstênio e as chapas de soldagem.

Esta soldagem pode soldar em baixa corrente de 2 amp e a corrente máxima que pode suportar é cerca de 300 amp. Necessita cerca de 80 volts para funcionamento adequado.

A fonte de energia consiste em transformador, retificador e console de controle.

2. Tocha de Soldagem a Plasma:

Esta é a parte mais importante do processo de soldagem a plasma.

Esta tocha é bastante semelhante à usada na soldagem TIG.

Tochas PAW são refrigeradas a água porque o arco fica contido dentro da tocha, gerando alto calor, por isso uma camisa de água é fornecida fora da tocha.

3. Recirculador de Água:

Este mecanismo refrigera a tocha de soldagem pelo fluxo contínuo de água fora da tocha.

4. Eletrodo de Tungstênio:

Nesta máquina, usamos um eletrodo de tungstênio não consumível. Como sabemos, o tungstênio suporta temperaturas muito altas.

5. Gás de Proteção:

Neste processo, usamos dois gases inertes. Precisamos manter baixa pressão para evitar turbulência durante a soldagem; devido a esta baixa pressão, o escudo de gás de soldagem é formado semanalmente, por isso precisamos injetar outro gás inerte pela porção externa da força de soldagem em alta vazão, para tornar o escudo de solda sustentável.

Os gases inertes usados podem ser hélio, argônio e também hidrogênio conforme a necessidade, dependendo totalmente da temperatura.

6. Gás Plasma:

É um gás quente ionizado composto por números quase iguais de elétrons e íons. Tem energia suficiente para libertar elétrons de moléculas, átomos e elétrons para sincronizar.

É a principal fonte de energia desta soldagem.

7. Kit de Acessórios da Tocha:

Estes kits são usados para expandir o desempenho da tocha de soldagem.

8. Material de Adição:

Na soldagem a plasma, não se usa material de adição. Se usado, é alimentado diretamente na zona de solda.

Como Funciona a Soldagem a Plasma?

Um plasma é um gás aquecido a temperatura extremamente alta e ionizado para que se torne eletricamente condutivo. Similar ao GTAW (TIG), o processo de soldagem a arco plasma usa este plasma para transferir um arco elétrico para a peça. O metal a ser soldado é fundido pelo calor intenso do arco e funde-se.

Na tocha de soldagem a plasma, um eletrodo de tungstênio está localizado dentro de um bico de cobre com pequena abertura na ponta. Um arco piloto é iniciado entre o eletrodo da tocha e a ponta do bico. Este arco é então transferido para o metal a ser soldado.

Ao forçar o gás plasma e o arco através de um orifício contraído, a tocha fornece alta concentração de calor em uma pequena área. Com equipamentos de soldagem de alto desempenho, o processo de plasma produz soldas de qualidade excepcionalmente alta.

Gases de plasma são normalmente argônio. A tocha também usa gás secundário: argônio, argônio/hidrogênio ou hélio, que auxilia na proteção do banho de solda fundido, minimizando a oxidação da solda.

Vantagens da Soldagem a Arco Plasma

As vantagens da Soldagem a Arco Plasma são:

• Design da tocha permite melhor controle do arco.
• Este método proporciona mais liberdade para observar e controlar a solda.
• A maior concentração de calor e jato de plasma permitem velocidades de deslocamento mais rápidas.
• A alta temperatura e concentração de calor do plasma permitem o efeito furo-chave.
• Isso proporciona penetração completa com soldagem de passe único em muitas juntas.
• A zona afetada pelo calor é menor comparada ao GTAW (Soldagem a arco tungstênio gás).
• Usa menor entrada de corrente comparada a outro processo de soldagem.

Desvantagens da Soldagem a Arco Plasma:

As desvantagens da soldagem a arco plasma são:

• Produz soldas e zonas afetadas pelo calor mais largas comparadas a LBW e EBW.
• Equipamento de soldagem a plasma é muito caro. Portanto, terá custo inicial mais alto.
• Requer treinamento e especialização para realizar soldagem a plasma.
• Produz radiação ultravioleta e infravermelha.
• O método produz ruído mais alto na ordem de cerca de 100 dB.
• A tocha é volumosa e, portanto, a soldagem manual é um pouco difícil e requer treinamento como mencionado.

Aplicações da Soldagem a Arco Plasma:

A aplicação da soldagem a arco plasma é:

• Esta soldagem é usada nas indústrias naval e aeroespacial.
• Usada para soldar tubos e canos de aço inoxidável ou titânio.
• É amplamente usada em indústrias eletrônicas.
• Também usada para reparar ferramentas, matrizes e moldes.
• Usada para soldagem ou revestimento em pás de turbina.

Isso é tudo sobre Soldagem a Arco Plasma, espero que tenha gostado. Também escrevi artigos sobre outros processos de soldagem, confira-os. E não se esqueça de compartilhar o artigo em sua rede social favorita.

Vídeo de Soldagem a Plasma

Perguntas Frequentes

O que é Soldagem a Plasma?

A soldagem a arco plasma (PAW) é um processo de soldagem a arco semelhante à soldagem a arco tungstênio gás (GTAW). O arco elétrico é formado entre um eletrodo (geralmente, mas nem sempre, feito de tungstênio sinterizado) e a peça. A diferença chave do GTAW é que no PAW o eletrodo é posicionado dentro do corpo da tocha, então o arco plasma é separado do envelope de gás de proteção.

O plasma é então forçado através de um bico de cobre de furo fino que contrai o arco e o plasma sai do orifício em altas velocidades (próximas à velocidade do som) e temperatura próxima a 28.000 °C (50.000 °F) ou superior.

Para que é usada a soldagem a arco plasma?

A soldagem a plasma é usada para fazer ambos os tipos de soldas: furo-chave e não furo-chave. Solda não furo-chave: O processo pode fazer soldas não furo-chave em peças com espessura de 2,4 mm ou menos.

O que é o processo de soldagem a arco plasma?

A soldagem a arco plasma (PAW) é um processo de soldagem a arco muito semelhante à soldagem TIG, pois o arco é formado entre um eletrodo de tungstênio pontiagudo e a peça. No entanto, ao posicionar o eletrodo dentro do corpo da tocha, o arco plasma pode ser separado do envelope de gás de proteção.

Quais são os dois tipos de soldagem a arco plasma?

Existem dois tipos de Sistemas de Maquinação a Arco Plasma (PAM) como sistema PAM de arco transferido e sistema PAM de arco não transferido. No sistema de arco transferido, o arco plasma é transferido entre eletrodo e peça.

Qual é a única diferença entre soldagem a arco plasma?

A construção da tocha é a única diferença entre soldagem a arco plasma e soldagem TIG. Ambas usam eletrodos de tungstênio.

Posso soldar com cortador a plasma?

Com o design correto da tocha, injeção de nitrogênio-água, menos caro que outros gases, pode funcionar bem ao cortar alumínio e material inoxidável a plasma para soldagem subsequente. O processo envolve um eletrodo cercado por nitrogênio, aquecido por arco elétrico para formar o plasma.

Qual a diferença entre soldagem a plasma e soldagem TIG?

Na soldagem TIG, o arco é formado por um eletrodo (tungstênio) e mantido em cobertura de gás de proteção. É para trabalho delicado em materiais finos. Na soldagem a arco plasma, o eletrodo é colocado na tocha e o arco é infundido com gás.

Quais são os três tipos de soldagem a plasma?

Três principais tipos de soldagem a plasma:

• Soldagem microplasma, onde a corrente está entre 0,02 e 15 amperes.
• Soldagem com técnica "melt-in", onde a soldagem é realizada da mesma forma que no processo TIG. Amperagem entre 15 e 100 amperes.
• Soldagem usando técnica "furo-chave" (keyhole).

Quais indústrias usam soldagem a arco plasma?

5 Aplicações Perfeitas de Soldagem a Arco Plasma:

• Fabricação de Tubos de Aço. Na indústria automotiva, tubos de aço são parte majoritária do sistema de escape.
• Soldagem de Pequenos Componentes Metálicos
• Ideal para Juntas de Topo (Butt Joints).
• Soldagem de Chips Eletrônicos Finos.
• Fabricação de Dispositivos Médicos.

Qual eletrodo é usado na soldagem a arco plasma?

O eletrodo usado para o processo de plasma é tungstênio-2%tória e o bico de plasma é de cobre.

Quem inventou a soldagem a arco plasma?

A Soldagem a Arco Plasma (PAW) foi inventada e patenteada em 1953, por Robert M. Gage, no laboratório Linde/Union Carbide em Buffalo NY. Cerca de 10 anos de desenvolvimento e múltiplas patentes subsequentes ocorreram antes dos dispositivos serem levados ao mercado em 1964.

Como o plasma corta?

O corte a plasma (corte a arco plasma) é um processo de fusão no qual um jato de gás ionizado a temperaturas acima de 20.000°C é usado para fundir e expelir material do corte. Durante o processo, um arco elétrico é estabelecido entre um eletrodo (cátodo) e a peça (ânodo).

Soldagem MIG é soldagem a arco?

Soldagem Metal Inert Gas (MIG) é um processo de soldagem a arco que usa eletrodo de arame sólido contínuo aquecido e alimentado no banho de solda a partir de uma pistola de soldagem. Os dois materiais base são fundidos juntos formando uma junção.

Quais são as vantagens da soldagem a arco plasma sobre a soldagem TIG?

Vantagens da Soldagem a Arco Plasma:

• Design da tocha permite melhor controle do arco.
• Este método proporciona mais liberdade para observar e controlar a solda.
• A maior concentração de calor e jato de plasma permitem velocidades de deslocamento mais rápidas.
• A alta temperatura e concentração de calor do plasma permitem efeito furo-chave.

O que é velocidade de soldagem?

Velocidade de deslocamento é simplesmente a velocidade na qual a tocha ou pistola de soldagem é movida sobre a peça medida em milímetros por minuto. Juntamente com tensão e amperagem, a velocidade de deslocamento é uma das três variáveis na soldagem a arco que determina a quantidade de aporte de calor.

Você pode soldar alumínio a plasma?

O corte a plasma de alumínio pode criar soldas perfeitas. Usando tal cortador, você mantém a superfície do metal fora da área de soldagem moderadamente fria. Também ajuda a prevenir distorção ou danos à pintura que geralmente vêm com cortadores a chama. Cortadores a plasma soldam peças de alumínio com precisão e rapidez.

Cortador a plasma é melhor que maçarico?

O plasma não requer que o metal seja pré-aquecido antes do corte, economizando tempo, e cortadores a plasma também superam maçaricos oxicombustível ao cortar metais empilhados. Velocidades mais rápidas podem ser alcançadas em metais finos com plasma, com distorção mínima ou nula.

Você pode cortar carboneto de tungstênio a plasma?

É carboneto de tungstênio sinterizado que é formado, não fundido ou forjado. Chapas estão disponíveis para certos mancais, mas não podem ser cortadas com plasma. Normalmente, ferramentas de carboneto são carboneto sólido ou carboneto brasado 'ponta' ou inserts de carboneto em ferramentas forjadas e usinadas de aço de alta resistência.

Qual gás é adequado para soldagem de aços inoxidáveis e ligas de níquel por soldagem a arco plasma?

Argônio ou misturas argônio-hidrogênio são usadas para aço inoxidável e ligas de níquel, para aumentar velocidades de soldagem e reduzir filmes de óxido. Na soldagem a plasma "furo-chave" de espessuras de 2,5–6,5 mm, um furo é formado em juntas de topo de bordas quadradas na borda frontal do banho fundido.

Qual a função do fluxo na soldagem a arco submerso?

As funções do fluxo são: auxiliar o estabelecimento e estabilidade do arco; formar escória que protegerá e moldará o cordão de solda; formar escudo gasoso para proteger o metal de adição fundido projetado através do vão do arco.

O que é soldagem a arco plasma furo-chave?

Soldagem a arco plasma furo-chave é um processo único de soldagem a arco para penetração profunda. Para garantir a qualidade das soldas, a presença do furo-chave é crítica. Entender o furo-chave certamente beneficiará a melhoria do processo e qualidade da solda.

O que é gouging a arco plasma?

Gouging a arco plasma é uma variante do processo a arco plasma. O arco é formado entre um eletrodo refratário (geralmente tungstênio) e a peça. Plasma intenso é alcançado contraindo o arco usando bico de cobre de furo fino.