Quais são os prós e contras dos serviços de corte a plasma?

O processo de corte por plasma é um processo de fabricação de chapas metálicas. Tornou-se um dos processos de corte térmico mais populares e amplamente utilizados na fabricação industrial. Sua capacidade de cortar todos os metais condutores com precisão e velocidade torna-o uma escolha versátil para muitas aplicações. No entanto, como qualquer processo, o corte por plasma tem vantagens e limitações.

Vantagens do Corte por Plasma

Velocidade de Corte

Uma das maiores vantagens do processo de corte por plasma é sua capacidade de corte em alta velocidade. Os sistemas de plasma podem realizar cortes retos a mais de 100 polegadas por minuto em metais finos com menos de 1/4" de espessura. Isso é cerca de 2 a 3 vezes mais rápido do que processos como corte a oxigênio ou corte a laser. A alta velocidade é alcançada porque o jato de plasma derrete uma largura muito estreita de corte, de apenas 1/16" a 1/8".

O plasma ainda mantém velocidades de corte mais rápidas em chapas de aço mais espessas do que outros métodos. Velocidades de corte de 30 a 40 polegadas por minuto podem ser alcançadas em aço macio de 1" com cortadores de plasma de alta amperagem. Essa produtividade torna o plasma ideal para oficinas de fabricação de alto volume e para o corte de materiais mais espessos.

Qualidade do Corte

O corte por plasma produz bordas de corte impecáveis e precisas com uma superfície lisa que requer acabamento secundário mínimo. A zona afetada pelo calor menor e a oxidação do arco de plasma produzem um corte quadrado e denso com mínima aderência de escória. Isso é uma vantagem em relação a outros métodos de corte térmico.

A coluna do arco de plasma concentrada, forçada através do bico da tocha, possibilita excelente qualidade de corte. Ela concentra o calor em um jato intenso que derrete o metal de forma limpa. Peças e formas cortadas com precisão podem ser obtidas com limpeza mínima após o processamento.

Capacidades de Corte por Espessura

O serviço de corte por plasma oferece uma capacidade de corte de metal mais espesso incomparável por outros métodos, exceto oxicorte. Cortadores de plasma de alta amperagem na faixa de 80-200 amperes podem cortar aço macio de 1/4" a 2" de espessura em uma única passagem. Com múltiplas passagens e biselamento de bordas, podem ser alcançadas espessuras superiores a 6".

O arco de plasma concentrado permite que o calor penetre materiais mais espessos e realize um corte confiável e completo. Os operadores não precisam se preocupar com limitações de espessura do metal que afetam processos de corte a laser ou jato de água.

Processo de Baixo Custo

Os custos operacionais gerais do corte por plasma são relativamente acessíveis em comparação com outros métodos de corte. O principal consumível é o ar comprimido ou gás nitrogênio, juntamente com a substituição periódica de peças da tocha, como eletrodos e bicos. No entanto, as despesas ainda são muito menores do que o consumo de gás do laser ou os custos abrasivos do jato de água.

Os custos de equipamentos para sistemas de plasma também estão na faixa inferior do espectro para máquinas de corte industriais. Mesmo mesas automatizadas de plasma de alta produção são razoavelmente precificadas em comparação com lasers ou jatos de água com potência de corte semelhante. A relação custo-benefício da tecnologia a torna acessível à maioria das oficinas de fabricação.

Versatilidade de Corte

Os cortadores de plasma podem cortar todos os metais eletricamente condutores, desde aço macio e inoxidável até alumínio, latão e ligas de cobre. Metais pintados ou enferrujados e aqueles com alguns contaminantes superficiais também podem ser cortados eficazmente. Essa versatilidade suporta uma grande variedade de aplicações de fabricação e reparo.

O arco de plasma se concentra em uma coluna estreita, permitindo o corte de padrões pequenos e intrincados ou trabalhos que envolvam perfuração de furos ou gravação em metal. Peças de precisão com contornos detalhados e especificações críticas de tolerância são alcançáveis.

Zona de Calor Afetada Limitada

O jato de plasma concentra o calor em uma zona estreita na superfície do material. Isso significa que há apenas uma pequena zona afetada pelo calor em ambos os lados da linha de corte. A coluna de plasma concentrada minimiza a deformação e a degradação do metal que ocorreriam com processos como oxicorte ou corte abrasivo.

As peças apresentam menos danos térmicos e distorção, reduzindo a necessidade de usinagem ou lixamento secundário posteriormente. A soldagem perto da zona de corte é mais fácil, pois as propriedades do material permanecem inalteradas fora da linha de corte — no geral, menos desperdício de material e trabalho.

Portabilidade e Construção

Comparados com alternativas como cortadores a laser ou jato de água, os sistemas de plasma são leves e compactos. Tochas portáteis permitem que o operador leve o cortador até a peça de trabalho, e não o contrário. O trabalho de campo é flexível, adequado para espaços confinados ou aplicações de corte ao ar livre.

As peças consumíveis da tocha e o design robusto dos cortadores de plasma também os tornam adequados para canteiros de obras e trabalhos de corte pesado. Eles suportam condições com mais sujeira, vibração, efeitos climáticos e manuseio áspero em comparação com outras ferramentas de corte de precisão.

Desvantagens do Corte por Plasma

Limitações em Metais Altamente Reflexivos

O arco de plasma depende da condutividade elétrica para cortar o material. No entanto, metais como alumínio, latão e cobre possuem uma superfície altamente reflexiva, tornando difícil manter um bom contato entre o arco de plasma e a peça. O arco tende a "quicar" em vez de penetrar no material. Isso pode resultar em um corte inconsistente.

Procedimentos especiais de corte por plasma foram desenvolvidos para esses metais, mas normalmente envolvem velocidades de corte mais baixas. Os resultados ainda podem não igualar a facilidade de corte do aço macio. O corte a laser é preferido para melhor desempenho em alumínio e ligas de cobre.

Limitações de Corte em Materiais Finos

Embora o plasma possa cortar materiais espessos, ele tem limitações ao cortar metais frágeis com menos de 1/8" de espessura. A alta pressão do gás do plasma e a força do arco afastam esses materiais finos. O corte de precisão também se torna difícil em materiais de calibre fino.

Processos alternativos, como corte a laser ou jato de água, são melhores para chapas metálicas finas. O corte por plasma deve ser limitado a espessuras de 1/8" ou mais para melhores resultados.

Remoção de Revestimento Superficial

Antes que o corte por plasma possa começar, tinta, revestimento em pó, epóxi e outros acabamentos superficiais devem ser removidos da área a ser cortada. Esses revestimentos isolam o metal do bom contato elétrico com o arco de plasma. Uma faixa de 6-8" deve ser limpa até o metal nu ao longo do caminho de corte.

Os revestimentos superficiais também introduzem contaminação na fenda, reduzindo a qualidade do corte. A limpeza secundária adiciona tempo e custo em comparação com o corte em metal nu.

Capacidades de Tolerância de Corte

Embora os cortes por plasma sejam precisos para muitas aplicações, o processo não pode igualar as capacidades de tolerância do corte a laser ou jato de água. Esses processos oferecem fendas mais estreitas e geometria de corte mais consistente. O plasma geralmente mantém tolerâncias de +/- 0,005" a 0,020", dependendo da espessura do material.

Para peças extremamente precisas que exigem tolerâncias de corte dentro de +/- 0,005" e uma zona de calor afetada mínima, o plasma não é a escolha ideal. A leve, mas perceptível, inclinação da fenda e os efeitos térmicos limitam quão apertadas as tolerâncias podem ser realisticamente mantidas.

Velocidade de Corte mais Lenta em Materiais Espessos

Como mencionado anteriormente, o corte por plasma alcança velocidades muito altas em metais de calibre fino. Mas ao cortar aço de placa com mais de 1" de espessura, a velocidade de corte cai consideravelmente, para 10-30 polegadas por minuto, dependendo da espessura do corte e da amperagem.

Embora essas velocidades de corte em metais espessos ainda sejam mais rápidas do que as alternativas, isso significa menor produtividade do plasma para trabalhos pesados de fabricação que envolvem aço de placa. Pode ser uma limitação para oficinas que trabalham com espessuras significativas.

Inclinação do Corte

Todos os processos de corte térmico introduzem algum grau de inclinação na fenda, onde a largura da entrada do corte é ligeiramente mais estreita que a largura da saída. Isso é causado pelo arrasto das paredes do material que se fecham conforme o corte penetra mais profundamente. O corte por plasma normalmente resulta em uma inclinação de 1-3 graus.

Embora não seja uma desvantagem significativa para muitas aplicações, a inclinação do corte introduz alguma variação dimensional de cima para baixo. Cortes de precisão podem exigir compensação das dimensões programadas. A inclinação da fenda é mais pronunciada em materiais mais espessos.

Requisitos de Fixação

A peça de trabalho deve ser firmemente presa ou fixada para maximizar as altas velocidades e a qualidade do corte por plasma. Qualquer vibração ou movimento da peça durante o corte causará erros dimensionais e linhas de corte arredondadas. A remoção da placa de suporte também se torna difícil.

A fixação adequada requer tempo e custos adicionais para configuração. Sistemas de mesa de água que submergem e suportam o metal são ideais, mas envolvem investimento significativo. A fixação é menos crítica para outros métodos de corte, como o oxicorte manual.

Desvios do Caminho de Corte

Semelhante ao efeito de inclinação, o corte por plasma pode causar pequenas oscilações do arco e desvios do caminho conforme o corte penetra mais profundamente no material. Isso pode fazer com que a localização do corte de saída fique fora do alvo por mais do que a largura da fenda. O corte de precisão depende da manutenção da geometria exata do caminho de corte.

Qualquer instabilidade no arco de plasma ou vibração da peça será amplificada por toda a espessura. Embora os controles CNC automáticos compensem grande parte desse desvio, ele ainda pode afetar a precisão do corte.

Substituição do Bico e do Eletrodo

O bico da tocha e o eletrodo interno são peças consumíveis que se desgastam durante o uso. Os orifícios do bico se deterioram com o tempo devido à passagem do jato quente de plasma. Os eletrodos se erodem lentamente devido ao arco que gera o plasma.

Essas peças devem ser substituídas após certo número de ciclos de arco e minutos de corte. Os bicos podem precisar ser substituídos diariamente em máquinas de uso intenso. Isso contribui significativamente para os custos operacionais totais do plasma.

Produção de Ruído

O arco de corte por plasma gera um alto nível de ruído, com média de cerca de 85-95 decibéis próximo à zona de corte. Isso excede o limite OSHA de 85 dB para exposição prolongada. A proteção auditiva adequada é obrigatória para o operador do sistema de plasma e qualquer pessoa nas proximidades.

A necessidade de equipamento de proteção auditiva e os riscos potenciais à segurança dos trabalhadores devido aos níveis de ruído devem ser considerados. O ruído também pode ser uma distração em oficinas onde ocorrem múltiplas operações simultaneamente.

Produção de Fumaça e Poeira

O arco de plasma interage com o metal, vaporizando o material base e aquecendo o ar, criando uma camada de óxido. Isso produz volumes significativos de poeira e fumaça que devem ser capturados e filtrados por sistemas de ventilação de exaustão. A poeira contém metais tóxicos como cromo, níquel e manganês, representando riscos à saúde.

A instalação de sistemas industriais de extração de fumaça, o projeto de capuzes de fechamento adequados e a compra de sistemas de filtragem são caros. A captura inadequada da fumaça permite que a poeira se espalhe no ambiente de trabalho. O planejamento adequado da ventilação é essencial ao usar plasma.

Demandas de Energia em Alta Amperagem

O corte por plasma requer fontes de energia que forneçam amperagens muito altas, de cerca de 30 amperes em tochas portáteis até 300 amperes em mesas CNC de corte. Esse consumo constante de energia requer uma fonte elétrica capaz, fiação atualizada da oficina, plugues especiais de alta amperagem e proteção contra surtos.

Fornecer a infraestrutura elétrica necessária é um fator de custo para instalações que instalam sistemas de plasma. Felizmente, as fontes de alimentação convertem a corrente alternada de entrada em corrente contínua internamente, então não é necessária entrada trifásica. Porém, a capacidade de amperagem nas linhas deve ser garantida.

O corte por plasma oferece excelente qualidade de corte e altas velocidades inigualáveis por outros métodos de corte de metais. É um processo de fabricação econômico e versátil. No entanto, limitações relacionadas a metais altamente reflexivos, tolerâncias precisas, ruído e fumaça devem ser consideradas ao avaliar o investimento em plasma. Para muitas oficinas, os benefícios de produtividade superam as desvantagens dos cortadores de plasma.