Corte a Plasma Explicado: Como Funciona e Principais Benefícios

O que é Corte a Plasma?

O corte a 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. Este calor funde o metal e o fluxo de gás o ejeta do corte. Os gases de plasma são geralmente argônio, argônio/hidrogênio ou nitrogênio.

Durante o processo, um arco elétrico é estabelecido entre um eletrodo (cátodo) e a peça de trabalho (ânodo). O eletrodo fica recuado em um bico de gás refrigerado a água ou ar, que constringe o arco, fazendo com que o jato de plasma estreito, de alta temperatura e alta velocidade se forme.

Quando o jato de plasma atinge a peça de trabalho, ocorre recombinação e o gás reverte ao seu estado normal, emitindo calor intenso ao fazê-lo. Os gases de plasma são geralmente argônio, argônio/hidrogênio ou nitrogênio. Estes gases inertes podem ser substituídos por ar, mas isso requer um eletrodo especial de háfnio ou zircônio.

O uso de ar comprimido torna esta variante do processo de plasma altamente competitiva com o processo oxicombustível para corte de aços carbono-manganês e aços inoxidáveis até 20 mm de espessura. Gases inertes são preferidos para cortes de alta qualidade em ligas reativas.

O arco de plasma pode cortar uma ampla gama de ligas eletricamente condutivas, incluindo aço carbono comum e aço inoxidável, alumínio e suas ligas, ligas de níquel e titânio. O método foi originalmente desenvolvido para cortar materiais que não podiam ser cortados satisfatoriamente pelo processo oxicombustível.

Normalmente, o componente ou chapa a ser cortado permanece estacionário e a tocha de plasma é movida. Além disso, como o custo da tocha de plasma é baixo comparado ao preço do equipamento de manipulação, é comum instalar várias tochas em uma mesa de corte.

Como Funciona o Corte a Plasma?

Cortadores a plasma enviam um arco elétrico através de um gás que passa por uma abertura estreitada. A abertura restrita (bico) pela qual o fluxo de gás passa faz com que ele passe em alta velocidade, como o ar fluindo através de um venturi em um carburador. Este gás de alta velocidade corta através do metal fundido.

Você também pode pensar nisso como um fluxo de gás eletricamente aquecido. Gosto de pensar como um estado onde todos os elétrons de cada átomo fluem de átomo para átomo em vez de apenas orbitar. Independentemente do que está acontecendo em um fluxo de plasma, cortar metais é bem fácil com ele.

Pegue aquele fluxo de eletricidade fluindo através do gás e estreite-o através de uma pequena abertura. Agora este fluxo é realmente denso e se move muito rapidamente. O fluxo resultante pode facilmente fundir e atravessar a maioria dos metais. Essa é uma tocha de plasma.

Tochas de corte a plasma tipicamente usam um bico de cobre para estreitar o fluxo de gás com o arco fluindo através dele. Este arco salta de um eletrodo na tocha para algo mais – geralmente o material condutivo que está sendo cortado. Este é um 'arco transferido'. Existem alguns sistemas que usam um 'arco não transferido' onde ele ricocheteia do eletrodo de volta para o bico, mas estes normalmente não são usados para corte.

Isso significa que o corte a plasma é usado apenas para materiais condutivos, principalmente aço doce, aço inoxidável e alumínio. Mas muitos outros metais e ligas também são condutivos, como cobre, latão, titânio, Monel, Inconel, ferro fundido, etc. O problema é que a temperatura de fusão de alguns destes metais torna difícil cortar com boa qualidade de borda.

O eletrodo é geralmente feito de cobre, mas com um inserto de metal onde o arco se liga. Isso porque o cobre derreteria muito rapidamente se o arco se fixasse diretamente a ele. Tungstênio é um excelente material de eletrodo, então muitos eletrodos têm um inserto de tungstênio.

Algumas tochas menores usam um eletrodo estilo lápis feito inteiramente de tungstênio com ponta pontiaguda. O problema com o tungstênio é que ele queima na presença de oxigênio. Então, se você estiver usando oxigênio ou ar comprimido como gás de corte, o inserto é feito de um material chamado háfnio. O háfnio dura muito mais na presença de oxigênio, mas se desgasta um pouco cada vez que o arco é iniciado.

Por que Usar Oxigênio em uma Tocha de Plasma?

Pela mesma razão que você usa oxigênio em uma tocha de acetileno, o oxigênio no fluxo de plasma reage com o aço doce. Portanto, oxigênio puro é usado apenas ao cortar aço doce ou "aço carbono". Esta reação química entre o oxigênio no gás de plasma e o metal base acelera o processo de corte e melhora a qualidade da borda.

No entanto, como o oxigênio não reage da mesma forma com aço inoxidável ou alumínio, gases mais baratos como nitrogênio ou ar comprimido (que é principalmente nitrogênio de qualquer forma) podem ser usados para estes metais.

Outros gases especiais são às vezes usados para outros propósitos. Gás argônio é usado em marcação a plasma (um tópico completamente diferente). Uma mistura de argônio e hidrogênio é frequentemente usada ao cortar aço inoxidável ou alumínio mais espessos. Algumas pessoas usam uma mistura de hidrogênio e nitrogênio ou metano e nitrogênio ao cortar aço inoxidável mais fino. Cada mistura tem suas vantagens (melhor qualidade de corte) e desvantagens (custos e manuseio).

Como Usar um Cortador a Plasma?

Usar um cortador a plasma é muito conveniente e bastante fácil. O benefício é que cortes "livres" baseados em metal podem ser feitos com base no roteamento do router. Como esta máquina conduz plasma criando um circuito, uma braçadeira de aterramento é necessária, muito parecido com a soldagem.

Passo 1: Escolher Local de Trabalho.

Como planejamos cortar metal, é importante colocar o metal em uma superfície segura e que permita liberdade de movimento. Uma "grade" ou superfície similar que atue como mesa é perfeita.

Passo 2: Conectar a Unidade.

Certifique-se de que a unidade está desligada e conecte-a.

Passo 3: Conectar o Ar.

Conecte o compressor de ar externo ao cortador a plasma. Isso é para garantir que o fluxo de plasma permaneça sob alta pressão. Para fixar as conexões, puxe a flange externa da conexão do soquete e insira a conexão do plugue.

Passo 4: Ligar o Ar.

Ligue o fluxo de ar. Neste caso, gire a alavanca 90 graus de perpendicular ao duto de ar para em linha.

Passo 5: Fixar a Braçadeira de Aterramento.

Coloque o metal que você está usando na mesa e fixe a braçadeira de aterramento perto de onde deseja cortar.

Passo 6: Ligar a Máquina.

Ligue a máquina colocando o interruptor atrás do dispositivo em ON.

Passo 7: Ajustar a Corrente.

Neste caso, ajustamos para 25 para chapa de 18 ga.

Passo 8: Cortar o Metal.

Use o gatilho na pistola para ativar o cortador a plasma. Note que o gatilho tem segurança que deve ser levantada antes de puxar o gatilho. Segure o router (extremidade do bico) próximo ao metal e use as guias ao redor do bico para rastrear templates, se houver.

Passo 9: Desligar a Máquina.

Quando terminar de cortar seu metal, desligue a máquina.

Passo 10: Desconectar a Braçadeira de Aterramento.

Desconecte a braçadeira de aterramento do metal em que está trabalhando.

Passo 11: Desligar o Ar.

Neste caso, desligue o ar girando a alavanca 90 graus de em linha para perpendicular à linha.

Passo 12: Enrolar Todas as Mangueiras.

Enrole a linha da pistola de plasma, linha de ar e linha de aterramento.

Dicas de Corte a Plasma para Melhorar Resultados

Se você considerar algumas dicas e melhores práticas ao escolher e usar um cortador a plasma, pode melhorar os resultados.

Dica 1: Escolher o Cortador a Plasma Certo

Alguns dos principais fatores a considerar ao escolher um cortador a plasma são potência de saída, velocidade de corte, potência de entrada, ciclo de trabalho e peso e tamanho. Ao escolher sua máquina, pense nas tarefas que você realiza com mais frequência.

• Potência de saída: A potência de saída necessária depende principalmente da espessura e tipo de material a ser cortado. Dois padrões: corte nominal e corte seccional. Um corte nominal é a espessura de metal mole que um operador pode cortar manualmente a uma velocidade de 15 polegadas por minuto (IPM). Um corte pesado é a espessura máxima que um cortador a plasma pode lidar. A velocidade de deslocamento é mais lenta e o corte pode precisar de limpeza.
• Velocidade de corte: Geralmente relatada em polegadas por minuto (IPM). Uma máquina que corta material de 1/2 polegada pode levar cinco minutos enquanto outra leva um. A velocidade de corte faz diferença significativa no tempo de produção.
• Potência de entrada: Você sempre usa o cortador a plasma no mesmo lugar ou precisa de portabilidade e capacidade de usar uma variedade de fontes de energia? Procure cortadores a plasma que ofereçam uma gama de opções de desempenho. Alguns podem alternar de 120 volts para 240 volts.
• Ciclo de trabalho: O ciclo de trabalho é o tempo que uma máquina pode cortar em um ciclo de 10 minutos sem superaquecer. Se o ciclo de trabalho de uma máquina é 60%, a máquina pode funcionar seis de dez minutos continuamente e depois tem que esfriar pelos quatro minutos restantes. Um ciclo de trabalho maior é importante ao fazer cortes longos, ao executar aplicações de alta produtividade ou ao usar a máquina em ambiente quente.
• Peso e tamanho: Se portabilidade é sua prioridade, existem muitos dispositivos portáteis disponíveis que pesam menos de 45 libras (aprox. 20 kg).

Dica 2: Ler o Manual

Leia o manual de instruções cuidadosamente para se familiarizar com a operação segura e correta do seu cortador a plasma. Isso ajudará você a otimizar as capacidades do seu cortador a plasma e promover o uso seguro da máquina.

Dica 3: Prestar Atenção à Configuração

Fixe a braçadeira de aterramento apenas em metal limpo. Se necessário, esmerilhe qualquer ferrugem ou tinta, pois estes obstruem o fluxo de eletricidade.

Além disso, coloque a braçadeira de aterramento o mais próximo possível do corte ou, se possível, na própria peça de trabalho. Verifique seus cabos por pontos desgastados, conexões frouxas ou qualquer coisa que possa interferir desnecessariamente no fluxo de corrente.

Para ajustar a amperagem ou calor da unidade de corte ao nível correto, faça alguns cortes de prática com amperagem alta. Você pode então reduzir a corrente de acordo com sua velocidade de deslocamento. Se a amperagem for muito alta ou sua velocidade de deslocamento for muito lenta, o material sendo cortado pode esquentar e acumular escória.

Dica 4: Rastrear o Caminho Antes de Cortar

Rastreie o caminho que você quer cortar sem puxar o gatilho. Para cortes longos, pratique seus movimentos antes de puxar o gatilho para garantir que você tem liberdade de movimento suficiente para fazer um corte contínuo. Parar e reiniciar no mesmo lugar é difícil e geralmente resulta em irregularidades na borda do corte.

Você também pode fazer um corte de padrão com o mesmo material com que estará trabalhando. Dessa forma, você garantirá que está usando as configurações e velocidade de cruzeiro corretas.

Dica 5: Usar Técnica Adequada

Use sua mão não cortante como apoio para a outra mão. Isso estabiliza sua mão de corte, permite liberdade de movimento em todas as direções e ajuda a manter um espaçamento constante de 1/16" a 1/8". Note que a maioria das pessoas acha mais fácil puxar a tocha em direção ao corpo do que empurrá-la para longe.

Manter um espaçamento de 1/16" a 1/8" aumenta a capacidade de corte de máquinas menores e estende a vida dos consumíveis.

Use um protetor de arrasto se sua máquina estiver equipada com um. Isso permite que você apoie a tocha na peça de trabalho enquanto mantém uma distância ideal sem tocar o metal com a ponta, o que afeta negativamente a qualidade do corte e a vida do consumível.

Inicie o corte colocando a tocha o mais próximo possível da borda do metal base. Pressione o gatilho para iniciar a corrente de polarização. O arco piloto acende, seguido pelo arco de corte. Uma vez que o arco de corte começa, mova lentamente a tocha sobre o metal.

Ajuste sua velocidade para que as faíscas de corte emergam da parte inferior do metal. No final de um corte, incline levemente a tocha em direção ao final do corte ou faça uma pausa breve para completar o corte. O ar de resfriamento permanece pouco tempo após o gatilho ser solto para resfriar o queimador e as peças consumíveis.

Dica 6: Verificar Consumíveis

Se a ponta ou eletrodo estiver desgastado ou danificado, a qualidade do corte será afetada. Então, verifique seus consumíveis regularmente. Se o orifício da ponta estiver irregular e/ou coberto com respingos, descarte-o. Se a ponta do eletrodo formar uma cavidade, descarte-o.

Consumíveis se desgastam a cada corte, mas fatores como umidade no suprimento de ar, corte de materiais excessivamente espessos ou técnica ruim aumentam a deterioração do consumível. Recomenda-se que a ponta e o eletrodo sejam trocados juntos para a melhor qualidade de corte possível.

Não aperte demais o suporte do consumível. As partes internas na verdade precisam se mover (separar) para criar um arco. Então, use apenas o dedo para apertar o copo.

Dica 7: Observar a Velocidade de Deslocamento

Quanto mais rápido você for (especialmente com alumínio), mais limpo será seu corte. Ao cortar material mais espesso, ajuste a máquina para potência total e varie sua velocidade de deslocamento. Com material mais fino, reduza a amperagem e mude para uma ponta com amperagem menor para criar um corte estreito.

Com uma velocidade de deslocamento razoável, o arco deve emergir do material em um ângulo de 15 a 20 graus contra a direção do deslocamento. Se vai direto para baixo, significa que você está se movendo muito devagar. Se espirra para trás, significa que você está se movendo muito rápido.

Se você se deslocar na velocidade certa e usar a quantidade certa de calor, obterá um corte muito limpo com menos escória na parte inferior do corte e pouca ou nenhuma distorção do metal.

Dica 8: Seguir Procedimentos de Segurança

Para segurança adequada do plasma, a pele exposta deve ser protegida. Você precisará de luvas de soldagem e jaqueta de soldagem ou outra roupa resistente a chamas. Abotoe os punhos da camisa, bolsos e gola para evitar que peguem faíscas.

Proteja seus olhos com a lente de sombra correta para o cortador a plasma que planeja usar. As instruções de operação indicam a cor necessária para a intensidade de corrente. Você pode usar óculos convencionais de corte a plasma/oxicombustível ou um capacete de soldagem com modo de corte.

Procedimentos de segurança devem ser seguidos rigorosamente em toda aplicação de corte a plasma.

Vantagens do Corte a Plasma

• Capaz de cortar todos os materiais condutivos. O corte a chama, embora também adequado para cortar metais espessos, é limitado a metais ferrosos apenas.
• Ótima qualidade para espessura até 50 mm.
• Espessura máxima até 150 mm.
• Comparativamente barato para cortes de espessura média.
• Melhor maneira de cortar aço inoxidável e alumínio de espessura média.
• Máquinas CNC disponíveis para fornecer alta precisão e repetibilidade.
• Pode cortar em água, resultando em menor ZTA. Também reduz níveis de ruído.
• Corte mais estreito comparado ao corte a chama.
• Velocidade de corte mais rápida que oxicombustível.

Desvantagens do Corte a Plasma

• ZTA maior comparado ao corte a laser.
• Qualidade com chapas e placas finas não tão boa quanto corte a laser.
• Tolerâncias não tão precisas quanto corte a laser.
• Não atinge espessuras como jato de água ou corte a chama.
• Deixa uma ZTA que o jato de água não deixa.
• Corte mais largo que corte a laser.

Perguntas Frequentes

O que é Corte a Plasma?

Corte a plasma (corte por arco de 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. Este calor funde o metal e o fluxo de gás o ejeta do corte. Gases de plasma são geralmente argônio, argônio/hidrogênio ou nitrogênio.

Como funciona o corte a plasma?

Cortadores a plasma funcionam enviando um arco elétrico através de um gás que passa por uma abertura constrita. A abertura restrita (bico) pela qual o gás passa faz com que ele se esprema em alta velocidade, como ar passando por um venturi em um carburador. Este gás de alta velocidade corta através do metal fundido.

Por que o corte a plasma é usado?

A tocha brilhante e ofuscante de um cortador a plasma pode ser encontrada na maioria das oficinas de fabricação de metal. Usada para fatiar enormes chapas de metal de qualquer espessura, esta técnica é usada para fabricar todo tipo de objetos de metal como portões, sinalização e esculturas.

Quanto tempo dura um cortador a plasma?

A vida útil típica de um conjunto de consumíveis deve durar cerca de 1 a 3 horas para cerca de 120 A de corte mecanizado, está na função do trabalho. Cortar em corrente mais baixa pode obter vida útil mais longa dos consumíveis.

Até que profundidade um cortador a plasma pode cortar?

Tipicamente, uma tocha de plasma portátil pode cortar até 38 mm (1,5 polegadas) de chapa de aço grossa. Enquanto isso, se você precisar de algo um pouco mais potente, uma tocha controlada por computador industrial pode cortar aço até 150 mm (6 polegadas) de espessura. Você também precisa considerar o tipo de metal que está cortando.

Um cortador a plasma corta metal enferrujado?

O plasma pode cortar qualquer metal eletricamente condutivo, incluindo aço inoxidável, aço doce, alumínio e mais, sem pré-aquecimento. O plasma também é ótimo para cortar metal pintado, sujo ou até enferrujado.

Um cortador a plasma pode soldar?

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

Um cortador a plasma é melhor que uma tocha?

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

O que é necessário para corte a plasma?

O corte a plasma requer dois elementos básicos — ar e eletricidade — então a próxima pergunta a fazer é que tipo de potência de entrada está disponível. Vários cortadores a plasma de 30 amperes, como o Spectrum® 375 X-TREME™, operam usando energia de 120 ou 240 volts.

Quais são as vantagens e desvantagens do corte a plasma?

Vantagens do Corte a Plasma	Desvantagens do Corte a Plasma
Ampla gama de materiais incluindo aço inoxidável e alumínio	Tipicamente limitado a chapa de 50 mm (plasma-ar)
ZTA estreita	Ruído ao cortar seções espessas
Baixos custos de consumíveis (ar)	Fumaça ao cortar em ar
Ideal para este material de chapa	Brilho do arco ao cortar em ar
Baixa fumaça ao cortar submerso	Custos de consumíveis (eletrodo e bico)
Borda de corte de alta qualidade

Qual é a diferença entre corte oxicombustível e corte a plasma?

O corte a plasma é possível pela introdução de eletricidade no ar comprimido para criar um gás de plasma ionizado, desequilibrado. O corte oxicombustível é onde uma chama de gás combustível oxigênio pré-aquece o material até sua temperatura de ignição, então um poderoso jato de oxigênio é direcionado ao material.

Quanto custa um cortador a plasma?

Dependendo do tipo, tamanho e recursos, uma máquina de corte a plasma CNC pode variar de $15.000 a $300.000. Essa é uma grande faixa, mas a grande maioria das máquinas de plasma CNC vendidas hoje estão bem abaixo da marca de $100.000.

Um cortador a plasma pode cortar tinta?

Verifique a conexão de aterramento à peça de trabalho. Embora o plasma possa cortar metal pintado, requer uma conexão sólida em uma parte limpa da peça de trabalho o mais próximo possível da área de trabalho.

Um cortador a plasma é mais quente que o sol?

O calor de um cortador a plasma pode atingir uma temperatura impressionante de 25.000 graus Celsius. Para colocar em perspectiva, é mais quente que a superfície do sol, que fica a confortáveis 5.505 graus Celsius.

Um cortador a plasma pode cortar alumínio?

Sim, como com qualquer metal eletricamente condutivo, cortar alumínio a plasma não é apenas possível, é altamente eficaz. Para os não iniciados, o corte a plasma é um processo que dispara um jato de gás ionizado em alta velocidade através de um orifício.

Você precisa de gás para corte a plasma?

Sim. Todos os sistemas de corte a plasma, incluindo cortadores a plasma de ar, usam gás.

Você precisa de um compressor de ar para um cortador a plasma?

Cortadores a plasma precisam de pressão de ar para cortar em um processo de duas etapas. Primeiro, o arco aquece o metal até que fique semi-gasoso. Segundo, o plasma é forçado por jatos de ar para terminar o corte. Portanto, todos os cortadores a plasma precisam de um compressor de ar para gerar pressão de ar suficiente para a tarefa.

Que espessura de metal um cortador a plasma de 50 amperes pode cortar?

Este cortador a plasma inversor tem 50 amperes de potência disponíveis, capaz de cortar chapa de aço de até 1/2 polegada de espessura.

Você pode soldar alumínio com um cortador a plasma?

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

Quantas pressão de ar é necessária para operar um cortador a plasma?

Para a maioria da linha de produtos Everlast, a pressão de ar necessária para operar as tochas está entre 55 a 70 psi. Cortes de baixa amperagem requerem menos pressão de ar para operação mais estável, às vezes até 45 psi ou mais, ou o arco será soprado.

Um cortador a plasma pode cortar parafusos?

Eles também podem ser usados para cortar quase tudo que é metal, incluindo aço, aço inoxidável e alumínio. Você pode até usá-los para cortar porcas e parafusos enferrujados como usaria uma tocha a gás, só que muito mais rápido e com resultados mais limpos.

Ferro fundido pode ser cortado com um cortador a plasma?

Você pode cortar ferro fundido com uma tocha de cortador a plasma, mas este não é o melhor método a usar. Se você precisar cortar ferro fundido, suas melhores opções são usar um cortador de encaixe ou uma ferramenta com lâmina de diamante.

Você pode cortar vergalhão com um cortador a plasma?

Tochas de plasma ou oxiacetileno - Estas ferramentas são frequentemente usadas para cortar metal, mas acho que deixam muita "escória" ou desperdício ao redor do corte que depois tenho que limpar com a esmerilhadeira para cortar uma superfície lisa para soldar. O plasma também levou muito tempo para cortar o vergalhão e usou uma quantidade significativa de eletricidade.

Você pode cortar a plasma sob água?

Ao cortar a plasma sob água, a água absorverá a grande maioria da fumaça do plasma. Em vez de nuvens de fumaça que precisam ser capturadas por um coletor de pó caro, uma mesa de água geralmente emite apenas um pequeno sopro ocasional que se dissipa rapidamente.