Tipos de gases utilizados en Corte por Plasma

Los gases influyen considerablemente en la calidad del corte. Para que el proceso resulte rentable y se obtengan resultados óptimos según para qué material deben utilizarse unos gases plasmágenos de proceso determinados. La elección depende en gran parte de sus propiedades físicas. Tiene que considerarse la energía de ionización y de disociación, la conductividad térmica, el peso atómico y la reactividad química.

El argón es un gas inerte por lo que no reacciona con el material durante el proceso. Por su peso atómico (el más alto de todos los gases utilizados en el corte por plasma) favorece la expulsión del material fundido de la vía de corte. Esto se debe a la elevada energía cinética que puede alcanzar el haz de plasma. Por su bajo potencial de ionización sirve perfectamente para encender el haz de plasma. Sin embargo, el argón no puede utilizarse en solitario para cortar ya que presenta una conductividad térmica reducida y un bajo contenido calorífico.

En comparación con el argón, el hidrógeno presenta una buena conductividad térmica y además se disocia a altas temperaturas. Esto significa que absorbe mucha energía del arco eléctrico (como en la ionización) con lo que las capas exteriores se enfrían. Este efecto contribuye a estrechar el arco generando una densidad energética mayor. Debido a procesos de recombinación, la energía absorbida vuelve a liberarse en el baño de fusión en forma de calor. Sin embargo, el hidrógeno no puede utilizarse en solitario ya que al contrario que el argón tiene un peso atómico muy bajo y por ello no es capaz de generar energía cinética suficiente para expulsar el material fundido.

La mezcla de Argón – Hidrógeno será la mejor elección para los corte de acero inoxidable y aluminio de cierto espesor. Esta mezcla proporciona una mayor temperatura y, por tanto, una mayor capacidad de corte máximo. En acero inoxidable proporciona un corte recto y una superficie de corte casi pulida.

Cuando se utiliza Argón – Hidrógeno como gas plasma es habitual utilizar Nitrógeno como gas de protección.

El nitrógeno es un gas poco reactivo, es decir, sólo reacciona con la pieza a altas temperaturas y permanece inerte a temperaturas bajas. En cuanto a sus propiedades (conductividad térmica, entalpía y peso atómico) se sitúa entre el argón y el hidrógeno por lo que puede utilizarse en solitario para cortar chapas delgadas de aceros de alta aleación, tanto como gas secundario como plasmágeno.

Por su conductividad térmica y peso atómico el oxígeno puede clasificarse junto al nitrógeno. Presenta buena afinidad con el hierro, es decir, en el proceso de oxidación se desprende calor que puede utilizarse para alcanzar una velocidad de corte más alta. Sin embargo, esta reacción crea un proceso de corte por fusión y no de oxicorte ya que la reacción con el material se produce demasiado lentamente y éste se ha fundido antes. El oxígeno se utiliza como gas de corte y secundario para cortar aceros sin aleación o de baja aleación.

Básicamente, el aire se compone de nitrógeno (aprox. 70%) y oxígeno (aprox. 21%), por lo que permite utilizar las propiedades de ambos gases. El aire es uno de los gases más baratos y se utiliza para cortar chapas de aceros sin aleación y de baja y alta aleación.

A menudo se utilizan los gases anteriores formando mezclas gaseosas. Esto permite combinar, por ejemplo, las buenas propiedades térmicas del hidrógeno con el elevado peso atómico del argón. Los aceros de alta aleación y el aluminio pueden cortarse a partir de un espesor de 5 mm. La proporción de hidrógeno depende del espesor del material. A mayor espesor del material, más hidrógeno se utiliza. Como máximo puede utilizarse un volumen de H del 35% respecto al volumen total de la mezcla gaseosa. Naturalmente, pueden utilizarse también otras combinaciones como mezclas de nitrógeno-hidrógeno o argón-nitrógeno-hidrógeno.