Estudio de la física presente en soldadura de plasma

Abstract

Existen diferentes tipos de soldadura ampliamente utilizadas alrededor del mundo. Una de ellas es la soldadura TIG cuyas características principales son que no se utiliza un electrodo consumible y que se forma un arco eléctrico durante su empleo. La presente tesis se desarrolla en torno a la columna de plasma formada en el arco. Debido a la inexistencia de fórmulas de simple utilización para su modelación, se desarrolló esta tesis que tiene por finalidad la creación de fórmulas que modelen el ancho de la columna del plasma y los perfiles de velocidades de esta. Para lograr este objetivo, se dedujeron diferentes expresiones a partir del modelo de Landau-Squire, al cual se le hicieron una serie de aproximaciones geométricas y matemáticas, las que permitieron obtener una expresión para el radio de las isolineas de temperaturas y de velocidades. Luego se validaron las fórmulas obtenidas con el modelo de la columna de plasma desarrollada por los doctores Alfredo Delgado, Marcos Ramírez y Patricio Mendez. Debido a las limitaciones del modelo desarrollado en esta tesis, se calculó un desfase que iguala la presión del cátodo con la presión de Maecker y se iteró sobre las propiedades termodinámicas logrando un mejor ajuste de las curvas. Como conclusión, el modelo permite calcular las velocidades, las temperaturas y los radios de las curvas asociadas a ambos conceptos. El rango de error entre el modelo desarrollado y el modelo de los doctores mencionados varía entre un 2.4% y un 34.2% lo que se debe a múltiples factores, tales como las limitaciones propias del modelo de Landau-Squire, la decisión de un voltaje constante para distintas longitudes de arco y la utilización de aproximaciones en las desarrollo de las fórmulas.