Optimización del Corte por Plasma en Acero Dúplex Grueso: Parámetros para Bordes Cuadrados y Mínima Zona Afectada por el Calor

Optimización del Corte por Plasma en Acero Dúplex Grueso: Parámetros para Bordes Cuadrados y Mínima Zona Afectada por el Calor

El corte por plasma es el proceso preferido para cortar placas gruesas de manera rápida y eficiente. Pero cuando su material es acero inoxidable dúplex resistente a la corrosión y de alto valor, las exigencias son mucho mayores. Un corte deficiente no solo se ve mal, puede comprometer las propiedades mismas por las que pagó.

Los aceros dúplex (como el 2205 / UNS S32205) derivan su resistencia y su resistencia a la corrosión de una microestructura austenita-ferrita cercana al 50/50. Un exceso de calor durante el corte puede desequilibrar esta proporción, creando una gran zona afectada por el calor (HAZ) con bordes nitrurados y oxidados que son duros, frágiles y propensos a la corrosión.

Esta guía proporciona un marco práctico para optimizar los parámetros del corte por plasma con el fin de lograr bordes limpios y cuadrados con una HAZ mínima en acero dúplex grueso (típicamente de ½" / 12 mm o más).

El Objetivo: Más Que Solo un Corte

En el caso del acero dúplex, un corte por plasma exitoso se define por:

1. Bordes Cuadrados Sin Rebabas: Pocas o ninguna rebaba refractaria que requiera un extenso lijado.

2. Zona Afectada por el Calor (HAZ) Mínima: Una banda estrecha de cambio microestructural.

3. Resistencia a la Corrosión Preservada: El borde cortado no debería ser un punto débil para la corrosión por picaduras o corrosión intersticial.

4. Estabilidad del Arco: Un corte suave y uniforme sin biselado o redondeo del borde superior.

Para lograr esto, se requiere un equilibrio preciso de potencia, velocidad, gas y equipo.

Los Cuatro Pilares de la Optimización

1. Equipo y Consumibles: La Base Indispensable

No se puede optimizar un corte con piezas desgastadas. Este es el paso más crítico.

• Sistema de Plasma: A Alta Definición (HD) o XTRA-Definición (XD) se recomienda encarecidamente para espesores superiores a 1" (25 mm). Estos sistemas utilizan un arco restringido y secuencias avanzadas de gas para obtener un corte más preciso y limpio. El plasma convencional con aire funcionará, pero producirá una zona afectada más ancha y mayor biselado.

• Consumibles:  Utilice consumibles OEM y reemplácelos antes de eso cuando estén completamente desgastados. Un electrodo o boquilla desgastados distorsionarán el arco, aumentarán el ancho del corte y generarán exceso de calor en el material.

• Control de Altura de la Antorcha (THC): Una distancia de separación estable y consistente es fundamental para lograr cortes con bordes cuadrados. No se recomienda realizar cortes manuales en trabajos críticos.

2. Selección del Gas: La Clave de la Química y el Enfriamiento

El gas no solo sirve para el arco de plasma; también actúa como protección. Para aceros dúplex, usted debe nunca usar aire comprimido como gas de plasma. El oxígeno y el nitrógeno del aire contaminarán el borde del corte.

La configuración estándar de gas para aceros inoxidables y dúplex es Nitrógeno o Argón-Hidrógeno para el gas de plasma y CO2 o Aire para el gas de blindaje secundario.

• Gas de Plasma (Primario):

  • Nitrógeno (N₂): La opción más común y económica. Proporciona una buena calidad y velocidad de corte. Puede provocar algo de nitruración en el borde, pero esto se puede manejar con los parámetros correctos.

  • Argón-Hidrógeno (H-35 o similar, por ejemplo, 65 % Ar / 35 % H₂): La opción premium para lograr la mejor calidad de borde posible en materiales gruesos. El hidrógeno añade conductividad térmica, haciendo que el arco sea más caliente y concentrado, lo que produce un borde más recto y elimina mejor el escorio. Requiere un sistema homologado para uso con múltiples gases.

• Gas de Blindaje (Secundario):

  • Dióxido de Carbono (CO₂) o a veces Aire se utiliza. La función del gas de protección es expulsar el metal fundido y ayudar a enfriar el borde superior, reduciendo la oxidación y la ZAC (zona afectada por el calor).

3. Ajuste de los Parámetros: El Arte del Equilibrio

Estos parámetros son interdependientes. Los valores siguientes son un punto de partida para un sistema moderno de corte por plasma de alta definición (por ejemplo, Hypertherm, ESAB, Lincoln) utilizando gas plasma de nitrógeno. Siempre consulte el manual de su equipo.

La interacción:

• Demasiado lento / Demasiados amperios: Introduce excesivo calor en el material. Provoca una ZAC amplia, redondeo de los bordes superiores y escoria pesada y difícil de eliminar a baja velocidad.

• Demasiado rápido / Pocos amperios: El arco no penetrará completamente, lo que da como resultado un borde biselado y escoria persistente a alta velocidad que se suelda nuevamente en la parte inferior de la placa.

• Presión del gas incorrecta: La presión baja debilita el arco; una presión alta puede causar salpicaduras y un arco inestable.

4. Buenas prácticas después del corte: Finalizar el trabajo

Incluso un corte perfecto requiere algo de atención.

• Enfriamiento: Permita que la placa se enfríe naturalmente. No la enfríe con agua, ya que esto puede inducir tensiones no deseadas.

• Eliminación de residuos (dross): Un corte bien optimizado en acero dúplex tendrá pocos o ningún residuo, generalmente eliminable a mano o con un solo golpe de martillo. Evite el lijado agresivo en el borde de corte.

• Limpieza: Retire la tonalidad de calor (la capa de oxidación azul/naranja) de los bordes superior e inferior. Esta capa está empobrecida en cromo y es susceptible a la corrosión. Utilice un cepillo de alambre de acero inoxidable (nunca uno usado en acero al carbono) o discos de lija adecuados.

• Aplicaciones Críticas: Para piezas expuestas a entornos altamente corrosivos, considere lijar o mecanizar ligeramente el borde de corte para eliminar toda la zona afectada por el calor (HAZ) y restaurar una superficie impecable y resistente a la corrosión.

Solución de problemas comunes en Duplex

Conclusión: La precisión es fundamental

Cortar acero dúplex grueso es un testimonio del principio de "basura de entrada, basura de salida". No se puede compensar el equipo desgastado o los gases incorrectos con ajustes de parámetros.

La receta del éxito es:

1. Comience con un sistema HD de plasma bien mantenido y consumibles nuevos.

2. Utilice los gases correctos— Nitrógeno o argón-hidrógeno, nunca aire.

3. Encuentre el punto óptimo entre la intensidad y la velocidad de corte para su espesor específico. Utilice las tablas del fabricante como punto de partida.

4. Termine correctamente eliminando el tono de calor del borde de corte para restaurar la resistencia a la corrosión.

Al tratar el proceso de plasma como una operación térmica precisa en lugar de solo una herramienta de corte bruta, se asegura de que sus componentes de acero dúplex de alto rendimiento funcionen como fueron diseñados, desde su núcleo hasta su borde más externo.