Soldagem plasma

Usualmente a definição de plasma é tida como sendo o quarto estado da matéria. Costuma-se pensar normalmente em três estados da matéria sendo eles o sólido, líquido e gasoso. Considerando o elemento mais conhecido, a água, existem três estados , sendo o gelo, água e vapor. A diferença básica entre estes três estados é o nível de energia em que eles se encontram. Se adicionarmos energia sob forma de calor ao gelo, este transformar-se-á em água, que sendo submetida a mais calor, vaporizará, ver figura abaixo.

Plasma, o quarto estado da matéria

Porém se adicionarmos mais energia, algumas de suas propriedades são modificadas substancialmente tais como a temperatura e características elétricas. Este processo é chamado de ionização, ou seja a criação de elétrons livres e íons entre os átomos do gás.

Quando isto acontece, o gás torna-se um “plasma”, sendo eletricamente condutor, pelo fato de os elétrons livres transmitirem a corrente elétrica. Alguns dos princípios aplicados à condução da corrente através de um condutor metálico também são aplicados ao plasma. Por exemplo, quando a secção de um condutor metálico submetido a uma corrente elétrica é reduzida, a resistência aumenta e torna-se necessário aumentar-se a tensão para se obter o mesmo número de elétrons atravessando esta secção, e conseqüentemente a temperatura do metal aumenta. O mesmo fato pode ser observado no gás plasma; quanto mais reduzida for a secção tanto maior será a temperatura. Arco Plasma

A expressão arco plasma é utilizada para descrever uma família de processos que utilizam um arco elétrico conscrito. Processos a arco plasma são empregados para soldar, cortar e fazer revestimentos (com pós metálicos ou cerâmicos). Em uma tocha plasma a ponta do eletrodo (não consumível) é recolhida em um bocal, através do qual o gás plasma flui. O gás ioniza-se ao passar pelo arco elétrico formando o plasma (dissociação das moléculas em átomos e estes em íons e elétrons). Aquecido dentro do bocal, o plasma sofre uma enorme expansão e, por ter que sair através de um pequeno orifício adquire altas velocidades (na ordem de 6 Km/s) acentuando o fenômeno de dissociação. Quando fora do bocal, os íons recombinam-se para voltar ao estado gasoso, liberando uma energia tal que o leva a temperaturas acima de 25 000 ºC. Esta energia é, então, utilizada para fundir o metal de base e o metal de adição. A Figura abaixo apresenta um arco elétrico TIG e plasma com indicação das temperaturas alcançadas.

Princípios Básicos do Processo de Soldagem Plasma

O processo de soldagem plasma assemelha-se muito ao processo TIG, pelo fato de se utilizar eletrodos não consumíveis e gases inertes. As diferenças são tipo de tocha, tensão do arco elétrico, além dos recursos necessários à fonte de energia. É importante notar que os dois processos possuem regiões com as mesmas temperaturas máximas, porém, com a constrição do arco, obtém-se uma substancial modificação da concentração de calor na superfície da peça tornando-a mais favorável ao processo de soldagem. O gás de plasma recombinado não é suficiente para a proteção da região soldada e da peça de fusão, deste modo, é fornecido um fluxo gasoso suplementar e independente para proteção contra a contaminação atmosférica. O primeiro fluxo, que constituirá o jato de plasma, circunda o eletrodo e passa através de um orifício calibrado constringindo o arco elétrico. O fluxo de gás de proteção corre entre o corpo que contém o orifício e uma cobertura exterior.