Una guía para el corte por plasma mecanizado

Mar 28, 2023

Para muchos fabricantes autónomos, el comienzo de su viaje empresarial comenzó con una fuente de poder de soldadura. Las habilidades de soldadura viajan, y una persona emprendedora puede ponerlas a trabajar para iniciar un negocio.

Esa tendencia no parece cambiar en el corto plazo. Según la Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU., se espera que los empleos en el sector de "soldadores, cortadores, soldadores y brazers" aumenten a 427 300 en 2026, en comparación con 404 800 en 2016. De ese número, 24 000 serán trabajadores por cuenta propia, hasta 2,000 a partir de 2016. Se espera que el espíritu emprendedor en la comunidad de fabricación de metales esté vivo y bien en el futuro previsible.

Por supuesto, con cualquier nuevo emprendimiento comercial vienen los desafíos de hacer crecer el negocio. La mayoría de estos talleres buscarán hacer eso asumiendo piezas soldadas más grandes o más trabajo de producción. Con eso en mente, muchos considerarán hacer una inversión en el corte por plasma mecanizado.

Para ayudar a los propietarios de pequeñas empresas o aquellos con aspiraciones empresariales, estas preguntas frecuentes y las respuestas que las acompañan pueden ayudar a brindar algunos detalles sobre lo que es posible con las capacidades modernas de corte por plasma.

Las aplicaciones y el presupuesto del fabricante impulsan la selección del tamaño de la fuente de energía. Sin embargo, los principales factores en el proceso de selección incluyen el tipo y grosor del material a cortar.

Contribuyentes adicionales son los requisitos de calidad del corte, los requisitos de calidad del orificio, las complejidades del producto terminado, los procesos secundarios, la tasa de producción deseada (la cantidad de piezas necesarias y la velocidad a la que se producen) y cualquier requisito de biselado. (El biselado requiere cortar el material en un ángulo que no sea de 90 grados, lo que aumenta el grosor del material que se está cortando debido al ángulo).

En los últimos años se ha logrado un avance significativo en la tecnología de corte por plasma que redefine la calidad de corte del plasma en acero al carbono, acero inoxidable y aluminio. El corte por plasma ahora ofrece amplias opciones de corte de acero inoxidable y aluminio para muchas aplicaciones. Por ejemplo, una de las fuentes de energía de plasma más nuevas ahora ofrece una capacidad de mezcla de tres gases (argón, hidrógeno y nitrógeno) que produce un mejor resultado al cortar acero inoxidable y aluminio.

Los tamaños de las mesas pueden variar mucho, desde pequeñas (4 x 4 pies) hasta grandes (30 x 200 pies), según las necesidades del fabricante.

Los factores a considerar al elegir el tamaño de la mesa incluyen el tamaño de la placa/hoja del material, los requisitos de rendimiento (mesa doble u otra configuración para cargar varias hojas/placas) y los métodos de carga/descarga. Además, una consideración muy importante es la cantidad de espacio que tiene disponible el taller o la planta de fabricación.

Para la mayoría de los propósitos, los fabricantes pueden elegir entre dos tipos de mesas: mesas de tiro descendente y mesas de agua. Las mesas de tiro descendente generalmente se separan en zonas que se abren y cierran según sea necesario para permitir que un sistema de extracción de humo extraiga el humo del área de corte y lo filtre o lo extraiga de la habitación. Las mesas de agua a menudo tienen una vejiga interna que permite subir y bajar el nivel del agua según los requisitos de corte en ese momento. Además, las mesas de agua no tienen el requisito adicional de equipo de extracción de humos que tienen las mesas de tiro descendente. No se recomienda cortar aluminio (especialmente aleaciones de aluminio y litio) con una mesa de agua.

La captura de ventilación de humos debe abordarse al mismo tiempo que la mesa de corte.

Las mesas de agua funcionan capturando humo, polvo, escombros, partículas y escoria en el agua. Esto enfría la escoria y restringe la entrada de humo y otras partículas al espacio de trabajo. Durante el proceso de corte, la energía cinética empuja los humos y las partículas hacia el agua.

Las mesas de tiro descendente eliminan el humo del lugar de trabajo tirando del humo hacia los conductos de la mesa y luego llevándolo a un colector de vapor/humo/polvo. Este colector filtra el humo y expulsa el aire filtrado.

Las mesas de tiro descendente y los sistemas colectores de vapor/humo/polvo están diseñados con requisitos mínimos de cobertura, por lo que deben dimensionarse en consecuencia. El tamaño de un colector depende del flujo de aire requerido para contener el humo y las partículas. Los factores clave en el tamaño del colector son el tamaño de la mesa, la cantidad de vapor/humo/polvo que se debe recolectar y el material que se corta.

Por ejemplo, una mesa más ancha requiere más flujo de aire para eliminar las partículas. Las unidades de potencia de mayor amperaje y las máquinas que cortan con varios cabezales de antorcha producen más humo. Diferentes materiales producen diferentes tipos de partículas, como el cromo hexavalente del acero inoxidable.

Debido a estas variables, es importante que el fabricante calcule el tamaño correcto del colector y el mejor medio filtrante para la aplicación cuando compre la mesa de corte.

Una persona familiarizada con el proceso de corte puede aprender los fundamentos de la programación CNC en poco tiempo con la instrucción adecuada (como seminarios web, tutoriales e instrucción presencial). Estos fundamentos se pueden recoger en un par de días. Como con cualquier proceso, el programador y el operador captarán más detalles con el tiempo en función del interés, la curiosidad y la práctica.

Las máquinas de corte requieren limpieza, lubricación y controles de fluidos periódicos según las recomendaciones del fabricante, y sus fuentes de alimentación y controles también requieren atención periódica por parte del fabricante. Se recomienda encarecidamente que se realice un programa de servicio de mantenimiento preventivo anual en la máquina de corte para garantizar su longevidad. Estos temas deben ser abordados en profundidad en el momento de la instalación de cualquier máquina.

Material adecuado. El proceso de corte con oxicorte calienta el metal a la temperatura en la que se enciende espontáneamente y una corriente de oxígeno puro a alta presión oxida el metal y lo expulsa. Debido a que el óxido de hierro se funde a una temperatura más baja, funciona bien con el acero al carbono.

Sin embargo, el oxicorte no funciona con acero inoxidable porque no se oxida. El aluminio se funde a una temperatura más alta, por lo que el oxicorte no es una buena opción para cortar este material.

El plasma cortará acero, acero inoxidable y aluminio.

Costos de operacion. El corte con oxicombustible utiliza gases combustibles y oxígeno para cortar metales. Los gases combustibles más comunes utilizados son el gas natural (GLP) y el acetileno, pero también se puede utilizar propano, hidrógeno e incluso una combinación de estos. En general, los costos por pie cúbico del gas natural y el oxígeno son significativamente menores que los de los gases utilizados en el proceso de corte por plasma.

Además, los costos de configuración inicial del soplete de oxicorte, las mangueras y el elevador suelen ser menores que los del sistema de corte por plasma. Una vez instalados, los consumibles de la antorcha de oxicorte son generalmente más baratos de reemplazar que los consumibles de plasma.

Velocidad. Como regla general, el sistema de corte de oxicorte se utiliza cuando los requisitos de capacidad de corte superan la capacidad de una fuente de energía de plasma. El corte con oxicombustible es la elección con materiales de más de 2 a 3 pulgadas de espesor. Con partes más complejas en acero más delgado (y con acero inoxidable y aluminio), el sistema de corte por plasma sería la mejor opción.

Comparando la velocidad de corte y la productividad, el sistema de corte por plasma es mucho más rápido que una sola antorcha de oxicorte de hasta 2,5 a 2,75 pulgadas. El oxicorte tiene velocidades de corte relativamente lentas.

Perforación. El gran diferenciador es perforar hasta 2 pulgadas. El plasma no puede realizar una perforación de producción de más de 2 pulgadas. Sin embargo, cuando perfora menos de 2 pulgadas, el oxicorte es extremadamente lento. Por ejemplo, perforar en 1.25 in. placa de acero con oxicorte tardará entre 20 y 25 segundos. El plasma tomará solo alrededor de 1 a 2 segundos.

La principal desventaja del oxicombustible es la perforación lenta. Si la pieza del fabricante tiene menos de 2 pulgadas de espesor y requiere muchas perforaciones para perforar, entonces el corte por plasma es la mejor opción.

La conclusión principal es que el oxicorte puede ser una opción menos costosa al usar varios cabezales para cortar acero al carbono más grueso cuando el mismo patrón se puede cortar en paralelo. Esto es a menos que se necesite mucha perforación en material de hasta 2 pulgadas de espesor.

El plasma de alta definición (HD) es un proceso de corte avanzado que ofrece mayor calidad de corte y angularidad y velocidades de corte más rápidas que la tecnología de corte por plasma convencional en materiales de hasta 2 pulgadas de espesor. Esto es posible gracias a un diseño de boquilla que da como resultado un arco de corte más estrecho.

Un sistema de corte por plasma HD permite una mayor automatización cuando se combina con una máquina CNC y un software. Esta automatización permite a los operadores de máquinas con diferentes niveles de experiencia y conocimientos operar la máquina y lograr cortes superiores.

Sí, el plasma de alta definición puede ayudar a eliminar operaciones secundarias antes del proceso de soldadura. Los sistemas de plasma de aire dejan un borde de nitruro, mientras que los sistemas HD no. Como resultado, un fabricante no necesita rectificar el borde cortado después. Los cortes de borde pueden estar prácticamente libres de escoria, y los agujeros tendrán poca o ninguna conicidad.

Cuando se utiliza HD con automatización CNC, la calidad de corte y la uniformidad de una pieza a otra conducen a un aumento de la productividad.

Mike Best es vicepresidente ejecutivo de ventas, Hornet Cutting Systems, 430 W. Clay St., Valley Center, KS 67147, 316-755-3683, www.hornetcs.com.