Problemas con la duración de las piezas

Uno de los problemas más comunes y frustrantes en el corte por arco de plasma (PAC) es la corta duración de las piezas. Este problema perjudica al fabricante, tanto en el aumento de los gastos en consumibles como en el tiempo muerto de la máquina para cambiar piezas y localización de problemas. La mayoría de las empresas mantienen algún tipo de registro de la duración de las piezas basado en la cantidad de perforaciones, tiempo de arco encendido o el número de placas procesadas. El operador es generalmente el primero en saber cuándo las piezas no están durando el tiempo que se esperaba. Presentamos algunos consejos técnicos para ayudar al operador o encargado de mantenimiento a localizar un problema en la duración de las piezas.

¡ADVERTENCIA! Lea toda la información de seguridad en el manual de operaciones antes de operar o reparar equipos PAC. Los sistemas PAC utilizan electricidad de alto voltaje y corriente continua (CC). Una descarga eléctrica puede causar lesiones o ser fatal.

Síntoma

El electrodo y la boquilla fallan prematuramente, causando un deterioro en la calidad de corte, fallo al perforar o pérdida repentina del arco a la mitad de un corte.

Fondo

El electrodo porta la carga negativa CC procedente de la fuente de energía. Está compuesto de un soporte de cobre que contiene un elemento emisor de hafnio o tungsteno— metales con un punto de fusión alto que sostendrán un arco. El elemento emisor se erosiona lentamente por el calor del arco y el flujo de gas plasma a alta velocidad. Durante el desgaste normal se forma una pequeña picadura cóncava en el extremo de la parte que se desgasta constantemente, unas pocas milésimas de pulgada cada vez, hasta una profundidad de 0.040 a 0.125 pulg. Cuando la picadura se vuelve demasiado profunda, el arco se acopla al soporte de cobre y lo funde. El electrodo “falla” cuando ya no puede iniciar y mantener un arco. Una buena práctica es remover el electrodo antes de que falle.

La boquilla enfoca el chorro de plasma. El orificio de la boquilla debe ser perfectamente redondo y concéntrico. El diámetro y la longitud del orificio son fundamentales: cualquier daño al orificio afectará la forma del arco y, por tanto, la calidad de la pieza cortada. El arco de plasma pasa a través de la boquilla sin entrar en contacto con el material de cobre debido a que las paredes de la boquilla están protegidas por una capa adyacente de remolino de gas. Si el arco entra en contacto con la boquilla fundirá una parte de su material. El desgaste normal de la boquilla es el ligero biselado o agrandamiento del agujero en el borde delantero del orificio. Durante cada piloto se produce cierto daño en la cara de la pieza, provocando decoloración por calor alrededor del orificio. Los depósitos de óxido de hafnio pueden acumularse en la superficie interior, causando la interrupción del flujo de gas. La boquilla "falla" cuando ya no produce un arco recto y un buen corte limpio.

La duración normal de las piezas para sistemas de plasma aire y oxígeno de vanguardia es de 1-2 horas de tiempo de arco encendido y de varios cientos de perforaciones. Algunos sistemas pueden alcanzar 1,000 o más arranques antes de que se necesite un cambio de piezas.

Localización de problemas

El primer paso para solucionar cualquier problema en la duración de las piezas es examinar las piezas a fondo y determinar qué parte falló. Las piezas suelen proporcionar pistas visibles de la causa de la falla.

Hay 3 casos posibles:

Caso 1: Electrodo y boquilla en mal estado

Si la inspección de mantenimiento de las piezas revela que el electrodo y la boquilla están muy desgastados, es probable que el electrodo cause que la boquilla falle. Como el electrodo está arriba, provocará daños en la boquilla cuando se sople material fundido del extremo de la pieza y se deposite en el interior de la boquilla. Si dura lo suficiente, fallarán de este modo todas las demás piezas.

Si el electrodo tiene una gran picadura y el cobre se ha vuelto de color pajizo, azul o negro por el sobrecalentamiento, la causa probable es bajo flujo de refrigerante. En casos extremos, el extremo del electrodo se puede fundir. Verifique el rango de flujo del medio de enfriamiento. En las antorchas enfriadas por agua, compruebe el rango de flujo de refrigerante con la prueba del cubo en el retorno al tanque de refrigerante. Si no cumple con las especificaciones, compruebe si hay problemas con la bomba, retorcimientos, fugas, filtros tapados u otras restricciones. En las antorchas enfriadas por gas, verifique si el flujo de gas está bajo.

Pequeñas melladuras por todo el extremo del electrodo con daño correspondiente en el interior de la boquilla indican que hay un flujo de gas bajo. Un flujo de gas bajo permite la formación descontrolada de arcos entre la boquilla y el electrodo. Compruebe los rangos de flujo de gas de la antorcha. La mejor forma de hacer esto es con un flujómetro (0-400 cfh) y una manguera colocada en la salida de la antorcha con el sistema en prueba. Si no hay uno disponible, una comprobación rápida es palpar el flujo de gas en la salida de la antorcha con solo el gas plasma conectado. Deberá sentir un flujo turbulento de gas que realmente tiene fuerza de succión.

Si el electrodo tiene una capa pesada de residuo negro, compruebe si hay contaminación de gas. Una comprobación rápida es la prueba de la toalla de papel. Mantenga una toalla de papel limpia bajo la antorcha con el gas fluyendo por el sistema. No deberá haber ningún signo de humedad ni contaminación.

Caso 2: Electrodo en buena condición y boquilla en mal estado

Si el electrodo parece estar prácticamente nuevo y la boquilla está gravemente dañada, la causa más probable de fallo es el doble arco de la boquilla. Esto ocurre si el arco entra en contacto con la boquilla y erosiona el material de cobre del orificio.

Daños en el interior de la boquilla, tales como una ranura u "ojo de cerradura" indican baja presión en la cámara de plasma. Esto permite que el arco se conecte con la boquilla. Compruebe si hay fugas en las líneas de gas presurizando las líneas y usando agua con jabón en todos los conectores.

Daños en el exterior de la boquilla a menudo indican un problema con la distancia antorcha-pieza. Primero verifique la altura de perforación; que debería ser el doble de la altura de corte para evitar salpicaduras de metal. Perforar a muy poca altura es la causa número uno de fallas prematuras en las boquillas. Verifique el funcionamiento correcto del control de altura de la antorcha. Si la antorcha perfora cuando es empujada contra la placa o raspa la placa durante un corte, la boquilla se destruirá inmediatamente.

Si se ve que la boquilla está muy caliente, de color paja, azul o negro, verifique el flujo del gas de protección. El gas protección ayuda a enfriar la boquilla y a proteger el extremo frontal de la antorcha.

Caso 3: Electrodo en mala condición y boquilla en buen estado

Si la boquilla está en buen estado pero el electrodo tiene una picadura concéntrica profunda, es posible que el rango de flujo de gas plasma sea demasiado alto. Cuando el remolino de gas plasma es demasiado intenso, el elemento se desgasta rápidamente. Esto provoca un patrón de desgaste rápido y profundo. Comprobar el rango de flujo volumétrico del gas plasma.

También existe un cuarto caso: si ambas piezas se ven prácticamente nuevas, pero la antorcha no logró disparar y una nueva configuración permite que la antorcha arranque, el problema no es la duración de las piezas; hay dificultad al arrancar. A menudo, se descartan electrodos y boquillas en perfecto estado porque no dispararon. La dificultad al arrancar suele ser causada por una presión excesiva del plasma durante el preflujo cuando la antorcha está encendiendo. Por lo general, la antorcha "chisporrotea y petardea" y arranca con dificultad.