La lavorazione di taglio termico di sagomati da lamiera in molti tipi di acciai viene normalmente eseguita mediante l'arco-plasma oppure il laser. Si riscal­da un gas ad altissime temperature (15000-30000 °C in funzione del tipo di gas) mediante un arco elettrico, il gas che ionizza diventa conduttore. Il gas ionizzato si chiama plasma; esso è composto da elettroni liberi, dissociati dagli atomi del gas, dai corrispondenti ioni positivi e dai rimanenti atomi neutri. Il plasma così ottenuto si dilata ed esce attraverso un ugello ad alta velocità, maggiore a 6 000 mm/s, il materiale, necessariamente conduttivo, è trascina­to per l'azione dell'arco e plasma. Un sistema che utilizza il plasma quale fonte di taglio è composto da:

• generatore di tensione;
• alimentatore del gas plasmogeno;
• un sistema di raffreddamento ad acqua della torcia che può raggiungere una potenza di circa 200 kW;
• un sistema di movimentazione della torcia (CNC);

• una torcia-plasma.

La parte più critica per l'efficienza del sistema è rappresentata dalla torcia: il componente che controlla e concentra il getto di plasma. Per incrementare l'efficienza termica del processo viene utilizzata la tecnica del trasferimento ad arco, dove il pezzo da lavorare è il polo positivo e un elettrodo nella torcia è il polo negativo.

L'arco elettrico, mantenuto tra l'elettrodo della torcia (-) e il pezzo da lavora­re (+), scalda il fluido che scorre assialmente mantenendolo nello stato di plasma. Con i plasma di gas normalmente disponibili è possibile effettuare il taglio di tutti gli acciai bonificati e temprati, ma la qualità del bordo tagliato può variare notevolmente; per tale motivo è necessario a priori stabilire come e dove le parti trattate verranno successivamente impiegate o lavorate. Se la fase successiva di lavorazione sarà la molatura o la fresatura, il gas d'arco potrà essere della semplice aria compressa in quanto rappresenta la scelta più eco­nomica tra le possibili, facendo però attenzione ai difetti conseguenti sulla superficie di taglio: bave, ossidazioni con relativa colorazione da marrone a nero cupo.

Se si vogliono ottenere tagli maggiormente rifiniti e precisi si può ricorrere ai gas industriali quali:

• azoto;
• miscela di argon e azoto;
• miscela di argon e idrogeno;
• miscela di argon/idrogeno/azoto.

Per i tagli di alta qualità si ricorre quasi esclusivamente a miscele di gas. L'ambiente circostante al getto di plasma deve essere circondato da gas secondari o protettivi al fine di ottenere superfici da taglio esenti da ossido; questi gas formano una cortina protettiva attorno all'arco per cui il taglio avviene unicamente mediante il plasma. Il gas protettivo ha inoltre lo scopo ulteriore di esercitare un'azione di raffreddamento dell'ugello e pertanto di aumentare la durata utile. Una buona combinazione di gas per ottenere tagli di qualità è, ad esempio, la miscela costituita per il 65% da argo, per il 35% da idrogeno e da azoto come gas protettivo; i particolari tagliati con questo plasma offrono, oltre a una buona finitura del taglio stesse, una otti­ma saldabilità.

Per consentire il taglio di maggiori spessori di lamiera e ottenere una miglio­re finitura esistono una serie di tecniche, tra queste va segnalata quella del metodo a iniezione d'acqua. Esso consiste nell'iniezione di acqua pura, radialmente o tangenzialmente, sul getto di plasma per ottenere alte densità di energia. Per impiegare questa tecnica si mantengono torcia e lamiera da tagliare sott'acqua: ciò ha il vantaggio di trattenere la polvere derivante dalla lavorazione e di ridurre notevolmente il livello di rumorosità e di radiazioni. Lo spessore di materiale nel taglio subacqueo può raggiungere, con una qua­lità accettabile, circa 35 mm fino a spingersi a 70 mm mediante l'ausilio di speciali dispositivi da applicare all'ugello per espellere l'acqua dalla zona d'arco.

La massima corrente di taglio della torcia a iniezione d'acqua è di 1000 A, ottenibile mediante l'utilizzo di due generatori posti in parallelo.

Per il taglio al plasma si impiegano macchine CNC a portale, il processo che va dal posizionamento preciso del pezzo da tagliare al posizionamento della torcia di taglio è completamente automatizzato. Tali posizionamenti relativi devono rispettare una tolleranza ristrettissima altrimenti ne consegue un'usura prematura dell'ugello. La distanza dell'ugello dalla lamiera riveste fondamenta­le importanza per l'accensione dell'arco pilota e deve essere mantenuta costan­te in modo automatico durante tutta l'operazione di taglio; occorre, pertanto, poter disporre di regolatori di distanza rapidi con comandi dinamici. La ten­sione d'arco, tensione anodica, è un parametro ausiliario in quanto il suo valo­re è direttamente proporzionale alla distanza tra l'ugello e il materiale. Il processo non può essere facilmente controllato a vista dall'operatore; di conseguenza è indispensabile proteggere la torcia in modo che non entri in collisione con eventuali ostacoli presenti o sopravvenuti nella zona di lavoro. Il taglio al plasma genera emissioni di polveri e gas; occorre monitorare in continuazione il livello di NO_X e le polveri, in particolare la presenza di particelle di cromo e di nichel. Per il taglio al plasma a secco occorre prevedere impianti di aspirazione con filtri a valle evitando il ricircolo dell'aria. Le pol­veri generate nel taglio al plasma subacqueo sono quasi completamente trat­tenute dall'acqua e i gas sprigionati vengono assorbiti da sistemi di aspirazio­ne collocati in prossimità della torcia.

Il taglio può essere effettuato solo su materiali conduttivi, anche se possono essere lavorate anche le lamiere prerivestite con film polimerico o verniciate. La precisione ottenibile è limitata all'ordine dei decimi di millimetro mentre la larghezza del taglio è normalmente compresa tra 2-5 mm. Questa larghez­za può essere ridotta a valori minori di 1 mm mediante l'utilizzo di ossigeno nel processo di taglio.