Optimización y Rendimiento en Soldadura por Arco de Plasma (PAW): Comparativa Técnica con TIG

Características de la Soldadura por Arco de Plasma (PAW)

• En la soldadura PAW, la energía para conseguir la ionización la proporciona el propio arco eléctrico que se establece, como se puede observar en la (figura 1), entre un electrodo de tungsteno (a veces aleado con torio) y el metal de base (arco transferido), o entre el electrodo y la boquilla (arco no transferido).
• La soldadura puede hacerse con o sin metal de aportación.
• A diferencia del proceso TIG, donde las temperaturas son del orden de los 11.000 °C y la columna del arco es libre de oscilar, en el PAW el chorro se concentra, como se aprecia en la (figura 2), y la temperatura en el centro de la columna del chorro de plasma puede alcanzar los 28.000 °C.
• El flujo de gas de plasma no suele ser suficiente para proteger la atmósfera circundante del arco, el baño de fusión y el material expuesto al calentamiento. Por ello, a través de la envoltura de la pistola se aporta un segundo gas, llamado gas de protección, que envuelve al conjunto.

La mayor ventaja en el proceso PAW se obtiene al trabajar en espesores en los que pueda emplearse la técnica keyhole, o de ojo de cerradura. Ello implica que el calor producido por el fino chorro de plasma atraviesa la chapa. Cuando se hace avanzar la pistola, el metal situado delante del agujero se funde, apartándose alrededor a causa de la fuerza del arco y volviéndose a unir por la tensión superficial detrás del surco, donde se enfría y solidifica. La soldadura es homogénea en cuanto a calidad en todo el espesor.

Gases Utilizados en el Proceso PAW

• En el proceso PAW se suele emplear Argón puro como gas plasmágeno. En ciertos casos también se utiliza el Helio o una mezcla de 98% Argón - 2% H₂.
• No pueden emplearse gases activos de naturaleza oxidante puesto que tienen un efecto perjudicial para el electrodo.

Preparación de Bordes para la Soldadura PAW

Se pueden realizar uniones a tope (con bordes juntos) de hasta 6 mm de espesor, utilizando una tobera de varios orificios, que origina una mayor concentración de energía.

A partir de 6 mm los bordes se achaflanan. El ángulo de abertura del chaflán es de 60 a 75°, con un escalón de 4 a 5 mm. Hay que precalentar la unión (150 °C para espesores de 10 mm).

Comparativa de Rendimiento: PAW frente a TIG

La comparación entre TIG y el proceso plasma muestra claras ventajas del proceso plasma sobre el TIG:

• El chaflán es menor y con plasma solo se requieren dos pasadas, mientras que con el TIG se precisan seis.
• La cantidad de metal depositado en el chaflán en el proceso TIG es 4,5 veces mayor que con el proceso plasma.
• El tiempo de soldadura propiamente dicho es 5 veces mayor con TIG.
• La cantidad de soldadura es idéntica en ambos procedimientos: buena capacidad y estructuras metalográficas semejantes, tanto en la zona fundida como en la zona de unión.

Aplicaciones y Ventajas Operacionales del PAW

• Es un proceso que puede utilizarse con todos los materiales soldables por el proceso TIG.
• Su realización es fácil. Permite soldar chapas más gruesas que por el proceso TIG en condiciones económicas, gracias a la mayor velocidad de soldadura y a la sencillez de la preparación, lo que se traduce en un pequeño consumo de metal de aportación.
• Las soldaduras se realizan siempre sin respaldo por la otra cara y, no obstante, se consiguen penetraciones uniformes.
• Frente al arco TIG, tiene la ventaja de ser mucho menos sensible a las variaciones en la longitud del arco y las irregularidades en la preparación de los bordes.
• El arco de plasma más ampliamente utilizado es la variante de microplasma. Comparado con la soldadura de arco de tungsteno de baja intensidad, el proceso microplasma tiene un importante número de ventajas; por ejemplo, cuando se usa por debajo de 5 A, es la fuente de calor más estable y presenta una columna de arco firme y más dirigida.
• Especialmente cuando se hace una soldadura en canto, es posible dirigir el arco más positivamente y con menos tendencia a desviarse. También muestra una mayor tolerancia a las variaciones de distancia de la antorcha a la pieza y se evita el riesgo de inclusiones de tungsteno.