Corte Térmico - Plasma PDF

TECNOLOGIA MECÂNICA I CORTE TÉRMICO - PLASMA JoséJosé Manuel Manuel Simões (Responsável) Simões IvanIvan Galvão Galvão Ivo Bragança Ivo Bragança  Corte Térmico - Plasma...

TECNOLOGIA MECÂNICA I CORTE TÉRMICO - PLASMA JoséJosé Manuel Manuel Simões (Responsável) Simões IvanIvan Galvão Galvão Ivo Bragança Ivo Bragança  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Peças - exemplos Aplica-se a materiais condutores eléctricos, geralmente, chapas e placas Pode realizar furos simples e cortes seguindo uma trajectória Por norma, realiza cortes em aço carbono, aço inoxidável e alumínio 2  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma 3  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma 4  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma 5  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Enquadramento - Plasma Em Física, o plasma é denominado “quarto estado da matéria” (sólido, líquido, gasoso e plasma) A temperaturas elevadas, os átomos são ionizados pela perda de parte dos seus electrões, formando-se um gás ionizado, denominado plasma. O movimento dos electrões permite que o gás transporte corrente eléctrica O arco eléctrico é gerado pela passagem de corrente entre um cátodo (pólo negativo) e um ânodo (pólo positivo) num meio gasoso. 6  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Enquadramento - Plasma O arco eléctrico gerado é constrangido no bico de corte (nozzle), resultando num aumento de temperatura e velocidade do plasma (potência de arco mais elevada). Utiliza um gás para auxiliar na ejecção do material fundido (azoto, ar comprimido, oxigénio, etc.). Em determinados materiais, o gás pode servir também para protecção da superfície a cortar Os gases de plasma usados são árgon, árgon- hidrogénio ou azoto. Ar comprimido ou oxigénio também podem ser usados 7  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Enquadramento - Processo Permite o corte de todos os materiais condutores Recorre a um plasma extremamente quente para fundir o material A tocha que realiza o corte pode ser operada manualmente ou automatizada (sistema CNC) O plasma atinge temperatura superior a 20000 ºC e flui por um bico (muitas vezes arrefecido a água) que o conduz para o local desejado (zona de corte na peça) 8  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Princípio de funcionamento Inicialmente, é necessário disromper o meio para formar um canal condutor O processo faz, assim, uso da passagem de corrente eléctrica constrangida entre um eléctrodo (contido no interior da tocha) e um ânodo O plasma é concentrado por um bocal numa área de reduzidas dimensões O plasma passa por um orifício na tocha em direcção à peça, aumentando a sua temperatura e velocidade 9  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Mecanismo de Remoção de Material O corte por plasma é um processo térmico de remoção de material, que promove o aquecimento do material até ao seu ponto de fusão, expulsando-o com a força gerada pelo plasma e através da acção de gases expelidos da tocha O aquecimento é gerado através do bombardeamento de eletrões (no arco transferido) e aquecimento por convecção (arcos transferido e não-transferido) proveniente do plasma de alta temperatura 10  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Arco transferido O arco é gerado entre o eléctrodo e a peça 11  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Arco transferido O arco é gerado entre o eléctrodo no interior da tocha (cátodo) e a peça (ânodo) O arco é iniciado através de um arco piloto entre o eléctrodo (cátodo - ligado ao pólo negativo do gerador de alta frequência) e o bico de cobre (ânodo - ligado ao pólo positivo do gerador de alta frequência) Este arco de baixa corrente é mantido dentro da tocha, sendo o gás ionizado ejectado através do orifício de constrição Este mecanismo permite a formação de um “caminho” de baixa resistência que leva à geração do arco entre o eléctrodo e a peça, quando a tocha estiver suficientemente próxima do material a cortar O bico de cobre deixa de fazer parte do circuito de potência, sendo o plasma conduzido até ao material (zona de corte) 12  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Arco não-transferido O arco é gerado entre o eléctrodo e o bico de corte, sendo o calor transferido para a peça pelo plasma (transferência de calor, exclusivamente, por convecção) 13  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Arco não-transferido O arco é gerado entre o eléctrodo e o bico de cobre, sendo o calor transferido para a peça através do plasma Não é comum em processos de corte de materiais metálicos Apesar do menor rendimento, pode ser utilizado para o corte materiais não condutores, dado que estes não permitirem executar o processo com arco transferido (pouco habitual) 14  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Parâmetros Operativos O processo é influenciado por diferentes variáveis: Intensidade de corrente elétrica Pressão do gás Tipo de gás seleccionado Tocha utilizada Velocidade de corte [m/min] Ângulo de incidência Distância da tocha à peça 15  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Vantagens Corta todo o tipo de materiais metálicos Proporciona largura de corte reduzida Fácil de automatizar, melhora a produtividade (boa qualidade) Aplicável a uma gama alargada de espessuras (tipicamente, 1 a 50 mm) Comparativamente ao Oxicorte: Apresenta baixa distorção do material pelo calor, dado o arco de plasma ser densamente condensado Permite velocidades de corte elevadas (pode atingir velocidades 5 a 7 vezes mais altas do que o corte com oxigénio/combustível) 16  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Limitações/desvantagens Superfícies com alguma rugosidade Dificuldade em produzir arestas vivas Dificuldade em produzir superfícies de corte perfeitamente perpendiculares Processo ruidoso e gerador de fumos Consumo de eléctrodos (e outros compon. da tocha) Consumo de gases Zonas Afectadas pelo Calor (ZAC) Comparativamente ao CJA ou CL: ZAC elevadas Menor repetibilidade 17  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte Térmico - Plasma Corte Térmico - Plasma Equipamentos 18  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Dúvidas? Questões? Até à próxima aula!  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I