En la industria rusa ha surgido un nuevo desarrollo capaz de cambiar el enfoque hacia la reparación y restauración de piezas metálicas. Ingenieros de la Universidad Politécnica Nacional de Investigación de Perm (PNIPU) presentaron un plasmatrón que elimina las principales desventajas de los modelos existentes. Gracias a este dispositivo, las empresas podrán ahorrar en la sustitución de componentes costosos y prolongar significativamente la vida útil del equipamiento.
El problema del desgaste de las piezas es relevante para la ingeniería mecánica, la energía, el transporte y la construcción naval. Cada parada del equipo relacionada con el reemplazo de elementos averiados conlleva enormes pérdidas financieras. Las tecnologías de recubrimiento por soldadura permiten restaurar superficies a un estado como nuevo, además de otorgarles propiedades adicionales, como resistencia a la corrosión y al desgaste.
Ventajas del recubrimiento por soldadura
En la industria naval, las estructuras metálicas están constantemente expuestas a un entorno agresivo: agua salada, fricción, impactos de hielo. Sin protección adicional, estas piezas fallan rápidamente. El recubrimiento por soldadura crea una capa resistente en la superficie que actúa como una armadura, protegiéndola de la corrosión y los daños mecánicos.
El plasmotrón es una herramienta clave en este proceso. Genera un flujo de plasma que calienta la superficie de la pieza y funde el material de aporte. Como resultado, se forma una unión resistente que no se despega y soporta cargas elevadas. Los plasmotrones modernos utilizan alambre o polvo como material de recubrimiento. La tecnología de polvo permite crear revestimientos complejos y controlar con precisión la composición de la capa.
Dificultades tecnológicas
Los métodos existentes para suministrar el polvo a la zona de recubrimiento tienen sus inconvenientes. Con la alimentación lateral, una parte significativa del material se pierde al no ingresar al chorro de plasma. Si el polvo se introduce directamente en el flujo de plasma, puede adherirse a los componentes internos de la herramienta, provocando averías y defectos en el recubrimiento. Esto reduce la eficiencia del proceso y eleva su coste.
La baja productividad y el alto coste impiden la implantación generalizada de la deposición por plasma en las empresas rusas. Para solucionar este problema, los ingenieros de PNIPU han desarrollado un diseño de plasmotrón completamente nuevo, que combina una alta eficiencia en el calentamiento del polvo con protección contra la adhesión de partículas.
Diseño innovador
El nuevo plasmotrón se basa en un sistema único de alimentación del material. El tubo central actúa como canal para la mezcla de gas y polvo y, al mismo tiempo, como el primer elemento calefactor. A su alrededor se encuentra una boquilla anular que genera un segundo arco de plasma. Esta combinación garantiza un calentamiento uniforme e intenso del polvo y evita su depósito en las paredes de la herramienta.
Un sistema especial de suministro de gas genera un flujo giratorio que mantiene las partículas de polvo en el centro del chorro de plasma. Esto permite minimizar la pérdida de material y obtener una capa aplicada homogénea y sin defectos. Como resultado, el recubrimiento es resistente, denso y soporta bien las influencias externas.
Pruebas y resultados
La tecnología fue sometida a pruebas en una plataforma experimental con un complejo robotizado. Para los ensayos se usaron muestras de placas de acero estructural. Tras la aplicación del recubrimiento, los especialistas realizaron un análisis microscópico para evaluar la calidad de la unión, la ausencia de grietas y poros, así como la homogeneidad de la estructura.
Adicionalmente, se llevaron a cabo pruebas químicas y mecánicas, que confirmaron la alta resistencia y fiabilidad del recubrimiento. El nuevo plasmotrón funciona en un amplio rango de corrientes —de 30 a 200 amperios—, lo que permite utilizarlo tanto en piezas pequeñas como en grandes estructuras. Al mismo tiempo, la tensión es de solo 32–38 voltios, lo que reduce significativamente el consumo de energía en comparación con otros equipos similares.
Aplicaciones y posibilidades
La flexibilidad de ajustes hace que el dispositivo sea universal para diversos sectores. Las empresas de ingeniería mecánica podrán utilizarlo para reforzar moldes, matrices y herramientas de corte. En el sector del transporte, la tecnología ayudará a prolongar la vida útil de los componentes del chasis y la transmisión. Los sectores naval y energético también contarán con una herramienta fiable para la reparación y protección de estructuras metálicas.
Si no lo sabía, la Universidad Politécnica Nacional de Investigación de Perm (PNIPU) es una de las principales instituciones técnicas de Rusia, especializada en el desarrollo de tecnologías innovadoras para la industria. En la universidad trabajan expertos reconocidos en ciencia de materiales y soldadura. En los últimos años, PNIPU ha sido en repetidas ocasiones el impulsor de nuevas soluciones que ya se aplican en empresas de todo el país.
