¿Qué es el corte con plasma?

Se le llama plasma al cuarto estado de la materia. De la misma manera que un sólido se funde o un líquido se evapora cuando se les aplica energía, al aplicarle energía a un gas, éste también cambia de estado transformándose en plasma. 

Plasma: Puede decirse que se trata de una atmósfera gaseosa ionizada y caliente, constituida por iones (positivos) y electrones libres (negativos) en equilibrio con una carga global neutra. El proceso de corte por plasma se basa en las características conductoras del plasma y su estado de equilibrio a muy altas temperaturas.

El gas que forma al arco se hace circular en forma de torbellino a través de una tobera que transforma la presión de entrada de dicho gas en una gran velocidad por medio de una considerable disminución de la sección del chorro. (constricción). La corriente eléctrica, que se establece entre el electrodo y la pieza, circula por este chorro de gas ionizado pasando a través de la tobera.

De esta forma se logra el estrangulamiento del arco produciéndose, gracias al gran aumento de la probabilidad de choque entre átomos, una concentración de energía en la parte central de la columna, donde la temperatura ronda en los 20000ºC, dependiendo fundamentalmente de la corriente que circula y del tipo de gas empleado. Las moléculas de gas se disocian constantemente en átomos, y luego los átomos se ionizan formando el plasma. El mismo queda establecido entre el electrodo (cátodo), construido de cobre con un inserto de Hafnio, y la pieza a cortar (ánodo). Su aspecto es cilíndrico y direccional.

La mayor densidad de corriente se encuentra en la zona axial del chorro de plasma, y es en esta zona en la que existe mayor concentración de partículas ionizadas y mayor temperatura. 

Por el contrario, en la periferia el gradiente de temperatura es muy alto y la conductividad térmica muy baja. La capa límite del chorro constituye una pantalla térmica y eléctrica que asegura el mantenimiento de las altas temperaturas en el centro del arco.

Dentro de la tobera se produce un torbellino, provocado por la entrada tangencial del gas, que logra que la misma permanezca suficientemente refrigerada en la zona del orificio como para evitar su deterioro. Existen incluso algunas torchas que poseen sistema de circulación de líquido refrigerante en la tobera y el electrodo, las cuales se utilizan con valores de corriente superiores a los 100 Amp o en sistemas con factor de servicio muy alto.

El corte por plasma es un proceso térmico. La pieza que se encuentra debajo de la trocha es fundida por medio del extremo calor aplicado puntualmente por el arco plasma. El único requisito para el material a cortar es que sea conductor de la electricidad. La gran energía cinética de los electrones que bombardean el metal sobre una pequeña sección contribuye a la fusión rápida y localizada.

El arco concentra el calor entregado en una muy pequeña área de la pieza, la que se calienta y alcanza rápidamente su punto de fusión. El metal fundido es expulsado instantáneamente de la pieza por el chorro de gas que sale de la tobera a muy alta velocidad, formando así la sangría, cuyo ancho puede variar según el diámetro de la tobera entre 1 y 2,5mm.