Instituto de Soldagem e Mecatrônica

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MÓDULO PLASMA



   

Características do Plasma

Toda substância, em maior ou menor escala, tem a capacidade de liberar elétrons de seus átomos constituintes. Quando esta liberação é generalizada, e isto ocorre de maneira mais fácil nos gases do que nos sólidos e líquidos, produz-se um meio constituído por elétrons, ions e ainda partículas neutras, cujas propriedades físicas são bem diferentes da substância de origem. Uma substância neste estado de ionização é chamada de plasma, a qual é potencialmente apta a conduzir eletricidade, mesmo sob a ação de pequenas diferenças de potencial. Desta característica se valem todos os processos de soldagem a arco. Assim sendo, todos os processos de soldagem a arco poderiam também ser chamados de processos plasma. Entretanto, somente um processo em particular é conhecido como processo de soldagem a plasma. Existe uma razão especial para isto, a qual será descrita a seguir.





Processo de Soldagem Plasma

Fig.1 - Diferenciação básica entre os processos TIG e Plasma.



O processo de soldagem plasma é extremamente idêntico ao processo TIG. Ambos utilizam eletrodos de tungstênio e gases inertes. A diferença evidente entre os dois processos aparece na tocha de soldagem. Enquanto a tocha de soldagem TIG evidencia o eletrodo de tungstênio para fora do bocal de gás de proteção, a tocha para o processo plasma esconde o eletrodo de tungstênio dentro de um bocal de cobre ( fig. 1 ). Assim, no processo plasma é impossível se formar um arco voltaico pelo estabelecimento de um curto circuito direto entre o eletrodo de tungstênio e a peça, como, por vezes pode ser feito com o processo TIG. Sempre são necessárias situações intermediárias, as quais dependem de duas versões distintas do processo plasma. Entretanto, o que sempre é comum às duas versões é a necessidade de um sistema de alta tensão em alta freqüência (ligado entre o bico constrictor e o eletrodo) para romper o dielétrico do gás que flui na camara interna, formando um ambiente ionizado. Uma fonte de energia, sempre de corrente contínua, é também sempre conectada entre o eletrodo de tungstênio e o bocal de cobre, a qual estabelece um arco voltaico entre estes dois elementos. Em alguns tipos de sistemas, o equipamento plasma termina por aí. Este arco gerado entre os elementos citados é o responsável pela produção contínua de plasma, o qual sai pelo bico de cobre, forçado pelo gás que flui através do que se pode chamar de camara de ionização. Este sistema de soldagem é chamado de processo plasma com arco não transferido, o qual pode ser utilizado até para a soldagem de peças não condutoras de eletricidade.



Fig.2 - Esquema de um equipamento para soldagem plasma com arco transferido.



Entretanto, a versão mais comum do processo plasma é a que fundamentalmente não depende deste arco entre eletrodo e bico de cobre para gerar calor para a soldagem. O referido arco, que nesta versão é sempre de pequena potência (correntes menores que 15 A), é chamado de arco piloto e serve como elemento de ponte para formar um outro arco, dito principal, o qual é estabelecido entre o eletrodo de tungstênio e a peça-obra. Se este arco principal é de corrente contínua, o arco piloto não precisará ficar aceso durante a soldagem. Entretanto, se o arco principal for de corrente alternada, o arco piloto tem de ficar aceso para manter a ionização durante as inversões de polaridade do arco principal.


Como fonte de energia para o arco principal, serve qualquer das que são utilizadas para o processo TIG e/ou Eletrodo Revestido, sendo a performance do processo limitada pelas características da mesma. Para a ionização do gás da camara interna e formação do arco piloto, o Laboratório de Soldagem da UFSC, em conjunto com a empresa IMC, desenvolveu um equipamento, denominado Módulo Plasma, que pode ser acoplado a qualquer fonte de energia para o processo TIG ou para Eletrodo Revestido. Ter-se-á, desta maneira, um equipamento para a soldagem plasma com arco transferido. A figura 2 é representativa deste equipamento de soldagem plasma com arco transferido.



Fig.3 - Esquematização do gradiente de temperatura dos arcos TIG (lado esquerdo da figura) e arco plasma (lado direito da figura.)



A causa de várias vantagens do processo plasma com arco transferido em relação ao processo TIG é a maior concentração de calor obtida. A literatura apresenta esquemas comparativos entre os dois arcos, enfatizando a diferença do gradiente de temperatura, conforme a fig. 3, em que a partir do centro do eletrodo para a esquerda é representado um arco TIG e para a direita um arco plasma. Ressalta-se o fato de que as isotérmas no processo plasma se alongam em direção à peça-obra, caracterizando que as altas temperaturas chegam realmente onde é necessário. A foto apresentada na figura 4, obtida com artifícios especiais, confirma aproximadamente o esquema da fig.3.



Fig.4 - Foto do Arco Plasma(esquerda) e TIG(direita), mostrando as isotermas configuradas na fig. 3.






Observações:
A IMC - Engenharia de Soldagem é a empresa responsável pela comercialização deste produto. Portanto, informações sobre preço, prazo, entrega ou demais informações, consulte o site:
www.imc-soldagem.com.br
 
 

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