Soldagem a Arco de Plasma (PAW): Processo, Partes e Funcionamento

O que é Soldagem a Arco de Plasma?

Soldagem a arco de plasma (PAW) é processo de soldagem a arco muito similar à TIG: arco criado entre eletrodo de tungstênio pontiagudo e peça. Contudo, posicionando o eletrodo dentro do corpo da tocha, o arco de plasma pode ser separado do envelope de gás de proteção. O plasma é forçado através de bico de cobre finamente perfurado que constringe o arco.

Soldagem a plasma: arco de plasma ignitado entre eletrodo e material base para soldagem. Classificada como tipo de eletrodo não consumível e, como TIG, usa haste de tungstênio como eletrodo. Diferença: usa bico para cobrir eletrodo e gás de plasma para evitar dispersão do arco.

A alta concentração de calor resultante permite soldagem em alta velocidade com cordão estreito e menos distorção. Devido ao arco altamente direcional, adequada para soldas de filete e elimina respingos.

Baixo consumo de eletrodo permite soldagem de alta qualidade por longo período. Embora equipamentos sejam caros comparados a TIG, custos operacionais são baixos. Um dos melhores métodos para soldagem automática.

Gás piloto (gás inerte) flui pela tocha e é ionizado (conversão a plasma) pelo calor do arco piloto. Gás piloto ionizado forma jato de plasma, ejeta do orifício do bico e atua como condutor para corrente do arco.

Isso estreita o arco para alta densidade de energia e sai pela ponta do inserto. Dispersão do arco limitada a ~1/4 da TIG, resultando em arco de maior densidade de corrente.

Diâmetro do Orifício

Três modos operacionais produzidos variando diâmetro do orifício e vazão de gás de plasma:

Microplasma: 0,1 a 15A

Arco microplasma operado em correntes muito baixas. Arco colunar estável mesmo com variação de comprimento até 20mm.

Corrente Média: 15 a 200A

Em correntes maiores, características do arco de plasma similares ao arco TIG, mas como plasma constringido, arco mais rígido. Vazão de gás de plasma pode aumentar para melhorar penetração, mas risco de arraste de ar e gás de proteção por turbulência excessiva no escudo.

Plasma Chave (Keyhole): acima de 100A

Aumentando corrente e vazão de gás, feixe de plasma muito potente criado, alcançando penetração total no material, como em soldagem a laser ou feixe de elétrons.

Durante soldagem, furo corta progressivamente o metal com poça fundida fluindo atrás para formar cordão sob forças de tensão superficial. Processo usado para soldar material mais espesso (até 10mm de aço inoxidável) em passe único.

Construção da Máquina de Soldagem a Arco de Plasma

Configuração PAW consiste nos componentes:

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

1. Fonte de Alimentação

Processo precisa de fonte DC de alta potência para gerar faísca entre eletrodo de tungstênio e chapas.

Solda em baixa de 2 amp e máxima ~300 amp. Necessita ~80 volts. Fonte consiste de transformador, retificador e console de controle.

2. Tocha de Soldagem a Plasma

Parte mais importante do processo.

Similar à usada em TIG. Tochas PAW são resfriadas a água porque arco contido dentro produz alto calor, então jaqueta d'água fornecida externamente.

3. Recirculador de Água

Mecanismo para resfriar tocha por fluxo contínuo de água fora da tocha.

4. Eletrodo de Tungstênio

Eletrodo não consumível de tungstênio. Como sabemos, tungstênio suporta temperaturas muito altas.

5. Gás de Proteção

Usa dois gases inertes. Precisa manter baixa pressão para evitar turbulência; escudo formado fracamente, por isso outro gás inerte carregado na parte externa da tocha em alta vazão para tornar escudo sustentável.

Gases inertes: hélio, argônio, hidrogênio conforme necessidade e temperatura.

6. Gás de Plasma

Gás ionizado quente com números quase iguais de elétrons e íons. Energia suficiente para liberar elétrons de moléculas, átomos, sincronizar elétrons. Principal fonte de energia desta soldagem.

7. Kit de Acessórios da Tocha

Expandem desempenho da tocha.

8. Material de Adição

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

Como Funciona a Soldagem a Plasma?

Plasma é gás aquecido a temperatura extremamente alta e ionizado tornando-se condutor. Similar a GTAW (TIG), usa plasma para transferir arco elétrico à peça. Metal fundido pelo calor intenso do arco e funde-se.

Na tocha, eletrodo de tungstênio localizado dentro de bico de cobre com pequena abertura na ponta. Arco piloto iniciado entre eletrodo e ponta do bico. Arco transferido para metal a ser soldado.

Forçando gás de plasma e arco através de orifício constringido, tocha entrega alta concentração de calor em pequena área. Com equipamento de alta performance, processo produz soldas de qualidade excepcional.

Gases de plasma normalmente argônio. Tocha também usa gás secundário: argônio, argônio/hidrogênio ou hélio que auxilia protegendo poça fundida, minimizando oxidação.

Vantagens da Soldagem a Arco de Plasma

• Design da tocha permite melhor controle do arco.
• Mais liberdade para observar e controlar a solda.
• Maior concentração de calor e jato de plasma permitem velocidades maiores.
• Alta temperatura e concentração permitem efeito chave (keyhole).
• Penetração completa com soldagem de passe único em muitas juntas.
• Zona afetada pelo calor menor comparada a GTAW.
• Usa menor entrada de corrente comparada a outros processos.

Desvantagens da Soldagem a Arco de Plasma

• Produz soldas e zonas afetadas pelo calor mais largas comparadas a LBW e EBW.
• Equipamento muito caro. Maior custo inicial.
• Requer treinamento e especialização.
• Produz radiação ultravioleta e infravermelha.
• Ruído mais alto, ~100dB.
• Tocha volumosa, soldagem manual difícil e requer treinamento.

Aplicações da Soldagem a Arco de Plasma

• Indústrias naval e aeroespacial.
• Soldar tubos de aço inoxidável ou titânio.
• Maior uso em indústrias eletrônicas.
• Reparar ferramentas, matrizes, moldes.
• Soldagem ou revestimento em pás de turbina.

Isso é tudo sobre Soldagem a Arco de Plasma. Espero que tenha gostado. Também escrevi sobre outros processos de soldagem. Não se esqueça de compartilhar nas redes sociais.

Vídeo de Soldagem a Plasma