Desgaste do eletrodo com plasma a ar e oxigênio

Os eletrodos para sistemas de corte a plasma de alta potência são consumíveis altamente desenvolvidos, semelhantes em design, material e função a uma vela de ignição automotiva. Assim como as velas de ignição, os eletrodos emitem eletricidade de alta tensão em um ambiente de alta temperatura. Os materiais devem resistir às emissões de arco de temperatura de plasma, suportar jatos de gás de alta velocidade em espiral e proporcionar uma vedação hermética para gases e fluidos de alta pressão. O eletrodo, assim como a vela de ignição, é a peça que mais trabalha no sistema.

Um bom mecânico pode dizer muito sobre as condições de um motor de combustão analisando as velas de ignição. Um técnico em plasma treinado pode fazer o mesmo em um sistema a plasma se aprender a inspecionar o eletrodo, conhecer padrões normais de desgaste e souber como identificar sinais de problemas.

O eletrodo transmite a alimentação CC da fonte de alimentação de plasma para a chapa de metal. Ele geralmente conta com um suporte de cobre ou de composto de cobre/prata que contém um elemento emissivo de háfnio – um metal com um ponto de fusão elevado que sustenta arcos em ambientes de corte a ar e oxigênio. O elemento emissor é lentamente corroído pelo calor do arco e pelo fluxo de gás de plasma de alta velocidade. Grande parte do desgaste ocorre no início e na interrupção de um corte, quando o material de háfnio fundido esquenta e esfria rapidamente, fundindo e então se solidificando novamente.

Durante o desgaste normal, um pequeno ponto de erosão côncavo se forma na extremidade da peça que se desgasta de forma estável, alguns milésimos de polegada por vez, para uma profundidade de 0,040 pol até 0,125 pol, dependendo da tocha e do design e dos materiais dos consumíveis. (Consulte a tabela abaixo). Quando o ponto de erosão fica muito profundo, o arco se encaixa no material do suporte e o funde. O eletrodo “falha” quando não consegue mais iniciar e sustentar um arco. Se o material fundido do eletrodo for depositado a jusante no orifício do bico, ele causará uma falha catastrófica de “explosão” tanto do eletrodo quanto do bico.

A vida útil normal das peças para sistemas avançados de plasma a oxigênio é de 1 a 2 horas de tempo de arco ativo e de 200 a 300 perfurações. Sistemas a ar geralmente duram duas vezes mais tempo, 400 a 600 partidas, pois o componente de nitrogênio do ar o torna menos reativo aos eletrodos. Os sistemas de plasma a oxigênio com gases inertes de partida e aumento da corrente podem alcançar 1.000 partidas ou mais antes que seja necessário trocar o eletrodo.