AWS C5.3-1991-español

ANSI /AWS C5.3 – 91
Un Estándar Nacional Americano
Aprobado por:
Instituto Nacional Americano de Normas
Febrero 20, 1991
PRACTICAS RECOMENDADAS
PARA EL CORTE Y ACANALADO
POR ARCO CARBÓN AIRE
Reemplaza a C5.3 – 82
Preparado por:
Comité AWS de Soldadura y Corte por Arco
Bajo la Dirección de:
Comité AWS de Actividades Técnicas
Aprobado por:
Junta AWS de Directores
Resumen
Esta publicación constituye un método para transmitir al Operario / Soldador el uso y
la disposición apropiados del Corte y Acanalado por Arco Carbón Aire. Las instrucciones y
procedimientos son suministrados en detalle así que el Operario / Soldador pueda determinar
las técnicas, presión de aire, intensidad y tensión correctas
American Welding Society
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
550 N. W. LeJeune Road, P.O. Box 351040, Miami, Florida
33135
PRÁCTICAS RECOMENDADAS PARA EL CORTE Y ACANALADO POR ARCO CARBÓN AIRE
Contenido
1.
Alcance y Descripción.
1.1.
1.2.
1.3.
2.
Fundamentos del proceso.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.4.1.
2.4.2.
2.4.3.
Indicaciones del Corte.
Antorchas para Corte Manual.
Antorchas para Corte Mecanizado.
Técnicas de Operación.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
4.
Generales.
Fuentes de Energía.
Aire Comprimido.
Electrodos.
Electrodos Recubiertos con Cobre para Corriente Directa.
Electrodos Comunes para Corriente Directa.
Electrodos Recubiertos con Cobre para Corriente Alterna.
2.5.
2.6.
2.7.
3.
Descripción.
Historia.
Aplicaciones.
Acanalado
Troceado.
Limpieza.
Biselado.
Selección de Equipos.
4.1.
4.2.
4.3.
Antorcha de Corte
Fuentes de Energía
Sistemas Mecanizados
4.3.1.
4.3.2.
4.3.3.
Sistema Dual de señal.
Sistema Simple de Señal.
Ventajas.
5.
Variables del Proceso.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
Ventajas del Proceso
Diámetro y Tipo de Electrodo.
Intensidad.
Tensión.
Presión de Aire e Índice de Flujo.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
2
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
5.6.
5.7.
5.8.
Velocidad de Avance.
Angulo de Empuje.
Metales Base.
5.8.1.
5.8.2.
Recomendaciones para el Acanalado
Efectos del proceso de corte sobre el Metal Base.
6.
Ventajas y Limitaciones.
6.1.
6.1.1.
6.1.2.
6.1.3.
6.1.4.
6.1.5.
6.1.6.
6.1.7.
6.1.8.
Ventajas.
Rápido.
Fácil de Controlar.
Bajo costo de los Equipos.
Económico.
Fácil de Operar.
Compacto.
Versátil.
Corta Limpiamente.
6.2.
Limitaciones.
7.
Áreas de Aplicación.
8.
Problemas Imprevistos.
9.
Prácticas Seguras.
9.1.
9.2.
9.3.
9.3.1.
9.3.2.
9.3.3.
Introducción.
Ruidos.
Gases.
Ozono.
Dióxido de Nitrógeno.
Humos Metálicos.
9.4.
Energía Radiante.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
3
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Lista de Figuras
Figura.
1.
Disposición Típica para el Proceso de Corte CAC-A.
2.
Como Trabaja una Antorcha Estándar para el Corte CAC-A.
3.
Antorcha Manual.
4.
Antorcha para Corte Mecanizado.
5.
Posición del Electrodo.
6.
Acanalado en Posición Plana.
7.
Acanalado en Posición Horizontal.
8.
Acanalado en Posición Vertical.
9.
Acanalado en Posición Sobre Cabeza.
10.
Troceado / Perforado con el Proceso CAC-A.
11.
Pad Washing con el Proceso CAC-A.
12.
Método de Biselado con el Proceso CAC-A.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
4
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Lista de Tablas
Tabla.
1.
Requisitos de Aire Mínimo Recomendado.
2.
Tamaños y Números Recomendados de Cables de Corte para Varias Corrientes y
Longitudes.
3.
Rangos de Corriente Sugeridas para los Tipos y Tamaños de Electrodos
comúnmente utilizados.
4.
Condiciones de Acanalado de Ranuras en U con CAC-A Mecanizado.
5.
Condiciones de Acanalado de Ranuras en J con CAC-A Mecanizado.
6.
Resultados de Pruebas de Corrosión en el Acero Inoxidables Tipo 304L.
7.
Material Particulado con su posible Significación de Concentración de Humos en la
Zona de Respiración del Cortador por Arco.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
5
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
PRÁCTICAS RECOMENDADAS PARA CORTAR Y ACANALAR POR ARCO CARBÓN AIRE
CAC-A AIR CARBON ARC CUTTING
1.
Alcance y Descripción.
Esta publicación presenta los conceptos básicos del Proceso de Corte por Arco Carbón Aire,
CAC-A, para proporcionar un entendimiento fundamental del proceso y sus variables. En suma, son
presentados los datos técnicos específicos como una guía para establecer la operación óptima de
este proceso.
1.1.
Descripción. Este proceso de corte, en adelante llamado Proceso CAC-A, es un
medio físico de remoción de metal, en contraste con la reacción de oxidación presente en el proceso
de Corte Oxi Combustible, OFC. En el proceso CAC-A, el calor intenso generado por el arco
establecido entre el electrodo de carbón y la pieza de trabajo, funde una porción de esta;
simultáneamente, un chorro de aire de suficiente volumen y velocidad se hace pasar a través de
dicho arco para soplar y desalojar el metal fundido. El metal sólido expuesto es fundido por el calor
del arco y la secuencia continúa. Este proceso de corte no depende de la oxidación del metal para
mantener el corte, así que es capaz de cortar metales que no pueden serlo mediante el proceso
OFC. El proceso es utilizado exitosamente en Aceros al Carbono, Inoxidables, muchas Aleaciones
de Cobre y Fundiciones de Hierro. El índice de fusión es una función de la corriente. La rata de
metal fundido depende ante todo del índice de fusión mencionado y de la eficiencia del chorro de aire
para remover dicho metal. El aire debe ser capaz de soplar y desalojar fuera el metal fundido y
limpiar la zona del arco antes que este solidifique nuevamente.
1.2.
Historia. El Corte por Arco Aire Carbón fue desarrollado en los años 1940’s como
una extensión de un proceso ya existente, el corte por arco con electrodo de carbón. Enfrentado con
la remoción en posición plana de varios cientos de pies de soldadura agrietada en aceros
inoxidables, un ingeniero de soldadura desarrolló el proceso de corte por arco con un electrodo de
carbón y un chorro de aire a presión. El proceso de corte por arco con electrodo de carbón fue
utilizado para remover soldaduras defectuosas y cabezas de remaches, pero solo en las posiciones
vertical y sobre cabeza. El arco con el electrodo de carbón fundió el metal y el efecto de la gravedad
desplazó el metal fundido fuera del área. Entonces, fue razonable que un chorro de aire
proporcionara la fuerza para remover el metal fundido en la posición plana. Se intentó con un arco
establecido entre un electrodo de carbón con una corriente directa, polaridad negativa y un chorro de
aire aplicado por un segundo cortador mediante una tobera dirigida hacia el charco fundido. Este
intento no fue muy exitoso porque el arco no se mantuvo estable.
Se intentó posteriormente con un electrodo conectado al polo positivo de una fuente de
energía de corriente directa y el resultado hizo práctico el corte por arco con electrodo de carbón y un
chorro de aire a presión. El principio básico se mantiene hoy día, pero el equipamiento y
aplicaciones han sido perfeccionados y expandidos.
1.2.1.
CAC – A (Carbón Arc Cutting – Air) anteriormente fue AAC (Air Arc Cutting)
En 1948, se introdujo a la industria de la soldadura, la primera antorcha para corte
por arco y aire a presión. Ya no fueron necesarios los dos cortadores. El aire fue
alimentado a través de la antorcha por debajo y paralelo al electrodo en la ubicación
correcta.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
6
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Esta nueva herramienta fue descubierta para ahorrar tiempo en el acanalado
posterior de la raíz de la soldadura y la remoción de grietas, fisuras y otros defectos
de soldadura en Aceros al Carbono, Aleados e Inoxidables. Inicialmente este tipo de
trabajo había sido hecho mediante el esmerilado o cepillado. Al expandirse el uso
del Corte por Arco con Electrodo de Carbón y Chorro de Aire a Presión, fueron
diseñadas antorchas más eficientes que hicieron más limpia la remoción del metal y
mucho más confortable su uso por el cortador.
1.3. Aplicaciones. El Proceso CAC-A es empleado frecuentemente en la industria en una
variedad de aplicaciones tales como: la fabricación metálica, el acabado de las fundiciones,
tecnología química y del petróleo, construcción, minería, reparación y mantenimiento en general.
Las antorchas y electrodos para el proceso CAC-A son empleados para producir las ranuras
en la preparación de los bordes de las piezas en juntas a tope. Se requiere de poca o ninguna
limpieza o esmerilado adicional.
El proceso CAC-A puede ser empleado para acanalar o ranurar la parte posterior de la junta
para eliminar el pase de raíz y asegurar la completa penetración de la junta y la sanidad del metal
aportado. Si durante el proceso de soldadura surgen algunos problemas y el área soldada no
cumple con las especificaciones del procedimiento, el proceso CAC-A puede utilizarse para remover
el metal de soldadura defectuoso sin dañar o afectar el metal base. Este proceso es empleado en la
industria de la fundición para remover rebabas y nervaduras en piezas fundidas y luego se emplea
para limpiar las áreas pulidas de contacto con otras superficies en la preparación para el embalaje y
envío de las fundiciones. El proceso CAC-A presenta gran flexibilidad, eficiencia y costos eficaces
ya que se aplica prácticamente en cualquier tipo de metal. Los Aceros al Carbono, Aceros
Inoxidables, Hierro Dúctil, Hierro Gris, Hierro Maleable, Aluminio, Níquel, Aleaciones de Cobre y otros
Metales No Ferrosos, pueden trabajarse con el proceso de Corte por Arco con Electrodo de Carbón y
Chorro de Aire a Presión.
2.
Fundamentos del Proceso.
2.1. General. El Proceso CAC-A requiere de un arco para desarrollar un charco fundido en
la pieza de trabajo. El aire comprimido se introduce para soplar y desalojar este metal fundido. Este
proceso exige un a fuente de energía de soldadura, una fuente de aire comprimido, un electrodo de
carbón y una antorcha de corte. La Figura 1 muestra la disposición típica para el empleo de este
proceso.
Excepto para aplicaciones especiales las cuales se discutirán posteriormente, el proceso
emplea Corriente Directa, Electrodo al Positivo. DCEP. Dicho electrodo deberá tener como mínimo
una extensión de 7”, 17.8 cm., desde la antorcha de corte, con el chorro de aire paralelo al electrodo
por debajo de este.
Aunque no existe una extensión mínima, deberán tomarse las precauciones necesarias para
prevenir el daño de la antorcha. Por tal razón, se recomienda una extensión mínima entre 1 ½” y 2”,
38.1 mm y 50.8 mm. El avance o progresión debe hacerse únicamente en la dirección de salida del
chorro de aire.
El ángulo de empuje del electrodo varía dependiendo de la operación que se esté realizando.
El cortador deberá mantener la altura correcta del arco para permitir que el chorro de aire remueva
adecuadamente el metal fundido. Vea Figura 2.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
7
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
2.2. Fuentes de Energía. Los equipos monofásicos de baja tensión en el circuito abierto,
son generalmente inapropiados para el corte con este proceso. No obstante, cualquier fuente de
energía de soldadura de tres fases y la suficiente capacidad puede ser empleada, siempre que el
fabricante recomiende su uso para el Proceso CAC-A.
La tensión de circuito abierto debe ser suficientemente más alta que la tensión de arco
exigida para tener en cuenta la caída de la tensión en el circuito. La tensión de arco utilizada en el
acanalado y corte oscila entre 35 y 56 Voltios; de esta manera, la tensión de circuito abierto deberá
ser de al menos 60 Voltios. La tensión de arco actual en el corte y acanalado por arco está
determinada para una gran extensión de la longitud de arco y las aplicaciones.
2.3. Aire Comprimido. El aire comprimido estándar es apropiado para el proceso CAC-A.
Se utilizan normalmente presiones entre 80 y 100 psi, 413.7 y 690 kPa en la antorcha.
Pueden emplearse presiones más altas, pero ofrecen pocas ventajas en la remoción
eficiente del metal fundido. Las presiones tan bajas como 40 psi, 280 kPa, han sido utilizadas con
algunas antorchas manuales en aplicaciones de campo donde solo se dispone de aire comprimido
en cilindros. Sin embargo, estas bajas presiones no son recomendables.
Indiferente de las presiones utilizadas con antorchas manuales, la manguera del aire,
suministrada conjuntamente con el cable concéntrico, (paquete de mangueras) deberá tener un
diámetro interior mínimo de 3/8”, 9.6 mm. Las antorchas para el corte mecanizado con control
automático de la longitud del arco, deberán tener una manguera de suministro de aire a presión con
diámetro interior mínimo de ½”, 12.7 mm.
Figura 1 Esquema Típico para el Proceso de Corte CAC - A
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
8
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Figura 2 Cómo Trabaja una Antorcha Estándar CAC - A
La Tabla 1 suministra las tasas de consumo de aire comprimido para los varios tipos de
antorchas manuales y mecanizadas, al igual que el rango de potencia del compresor exigido para
uso continuo o intermitente.
Los compresores deben tener un tanque o recipiente de
almacenamiento estándar apropiado.
Tabla 1
Requerimientos Mínimos de Aire Comprimido
Rango del Compresor
Tipo dePresión de
Antorcha
Aire
Psi 1
Servicio
Liviano 2
Servicio
General 2
Servicio
Pesado 3
Automático4
Notas:
1.
2.
3.
4.
Consumo
Uso
de Aire
cfm
49
8
80
Uso
Intermitente
ASME
Tamaño
Continuo
del
Recibidor
(Galones)
0.5 HP
1.5 HP
60
25
5 HP
7.5 HP
80
80
33
7.5 HP
10 HP
80
60
46
15 HP
80
Presión durante el corte.
Electrodos Planos Acomodados.
Generalmente considerado una antorcha fundida.
Requiere un sistema de avance mecanizado para la antorcha o la pieza de trabajo.
2.4.
Electrodos. Existen tres tipos básicos de electrodos:
2.4.1. Electrodos Recubiertos con una Capa de Cobre para Corriente Directa. Este tipo
es el más ampliamente utilizado a causa de su comparativamente más larga vida,
características de arco estable y uniformidad en el ranurado. Estos electrodos son
fabricados de una mezcla especial de carbón y grafito con un aglomerante
apropiado.
Luego, se hornea esta mezcla a una temperatura adecuada
produciéndose de esta manera los electrodos de grafito, densos y homogéneos, de
baja resistencia eléctrica, los cuales son recubiertos posteriormente con una capa de
cobre de espesor controlado. Estos electrodos están disponibles en los diámetros
de 1/8”, 5/32”, 3/16”, ¼”, 5/16”, 3/8”, ½”, 5/8”, ¾”. (3.17 mm, 3.96 mm, 4.76 mm,
6.35 mm, 7.93 mm, 9.52 mm, 12.7 mm, 15.87 mm, 19.05 mm).
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
9
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Figura 3 Antorcha Manual
También se dispone de electrodos empalmados o acoplados para operación sin
pérdidas por colillas. Estos están provistos de un enchufe hembra y un extremo
macho que casa con el enchufe y están disponibles en los diámetros 5/16”,
3/8”,1/2”, 5/8”, ¾”, 1” (7.93 mm, 9.52 mm, 12.7 mm, 15.87 mm, 19.05 mm, 25.4 mm).
Además de los electrodos cilíndricos, existen electrodos rectangulares planos
recubiertos en los siguientes tamaños: 5/32” x 3/8” y 3/16” x 5/8” (3.96 mm x 9.52
mm y 4.76 mm x 15.87 mm). Estos son utilizados para producir ranuras
rectangulares y para la remoción de refuerzos de soldadura.
2.4.2. Electrodos Simples para Corriente Directa. De uso limitado, estos electrodos son
utilizados generalmente en diámetros menores de 3/8” (9.52 mm). Durante el corte,
estos electrodos se consumen más rápidamente que los electrodos recubiertos.
Ellos son manufacturados de la misma manera que los electrodos recubiertos, pero
sin la capa de cobre. Estos electrodos simples se encuentran disponibles en los
siguientes diámetros: 1/8”, 5/32”, 3/16”, ¼”, 5/16”, 3/8”, ½”, 5/8”, ¾” y 1”. (3.17 mm,
3.96 mm, 4.76 mm, 6.35 mm, 7.93 mm, 9.52 mm, 12.7 mm, 15.87 mm, 19.05 mm y
25.4 mm)
2.4.3. Electrodos Recubiertos con una Capa de Cobre para Corriente Alterna. Los
siguientes electrodos son fabricados de una mezcla especial de carbono y grafito
con aglomerantes apropiados, se les incorpora luego materiales como tierras raras,
(material alcalino raro, elementos de número atómico entre 57 y 71) para estabilizar
el arco en el corte con corriente alterna. Estos electrodos, recubiertos con una capa
de cobre de espesor controlado, se encuentran disponibles en los siguientes
diámetros: 3/16”, ¼”, 3/8” y ½”. (4.76 mm, 6.35 mm, 9.52 mm y 12.7 mm).
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
10
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
2.5. Cables para el Equipo de Corte. La Tabla 2 proporciona los números recomendados
y los tamaños de los cables para los equipos de corte por arco con electrodo de carbón y aire a
presión para diferentes longitudes e intensidades.
2.6.
Antorchas para Corte Manual. Una antorcha manual típica es mostrada en la
Figura 3. El electrodo es sostenido en una cabeza giratoria, la cual posee uno o dos orificios para la
salida del aire, de tal manera que, sea cual fuere el ángulo de colocación del electrodo con respecto
a la antorcha, el chorro de aire permanecerá alineado con este.
Las antorchas de corte con dos conductos de aire (el chorro de aire está en dos lados del
electrodo) o con un ángulo predeterminado entre el electrodo y las mordazas, son preferidas por
algunos usuarios para aplicaciones especiales. Normalmente, las antorchas de corte son
refrigeradas por aire. Para aplicaciones con corrientes elevadas se dispone de cables ensamblados
para enfriamiento por agua y pueden ser utilizadas con antorchas para trabajo pesado.
2.7. Antorchas para Corte Mecanizado. Existen dos métodos para el control mecanizado
de las antorchas de corte por arco carbón aire. Cualquiera de las dos, es capaz de producir ranuras
de considerable profundidad con una tolerancia de + / - 0.025”. estas unidades son utilizadas donde
se desee alta calidad y productividad, o ranuras superiores a 3 pies de longitud (Ver Figura 4). Estos
dos métodos son como siguen;
2.7.1.
Un tipo de intensidad controlada, el cual mantiene la corriente del arco mediante
señales de intensidad por medio de controles de estado sólido. Este tipo de sistema
controla la velocidad de alimentación del electrodo, el cual mantiene la intensidad
pre ajustada y puede ser operada únicamente con fuentes de energía de tensión
constante.
2.7.2.
Un tipo de tensión controlada, el cual mantiene la longitud del arco mediante
señales de tensión por medio de controles electrónicos de estado sólido. Este tipo
controla la longitud del arco determinado por medio de la tensión pre establecida y
puede ser utilizado solamente con fuentes de energía de corriente constante.
2.7.3.
Un sistema dual es capaz de operar mediante un interruptor selector interno en
cualquiera de los modos descritos arriba.
Tabla 2
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
11
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Tamaños y Números Recomendados para Cables de Corte para varias Corrientes 1,2 y
Longitudes 3,4
Corriente
Amperios
100
200
300
400
500
600
800
1000
1200
1400
16005
1800
20006
25 pies
50 pies
100 pies
150 pies
200 pies
250pies
No.
Size
No.
Size
No.
Size
No.
Size
No.
Size
No.
Size
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
3
4
3
2
2
1
1
1/0
2/0
3/0
4/0
3/0
4/0
4/0
1
1
1
1
1
1
2
1
2
2
4
4
5
3
2
2
1/0
2/0
3/0
2/0
4/0
4/0
4/0
3/0
4/0
4/0
1
1
1
1
2
2
2
3
3
4
4
2
1/0
3/0
4/0
2/0
3/0
4/0
3/0
4/0
3/0
4/0
1
1
2
2
2
2
4
5
1/0
3/0
2/0
4/0
4/0
4/0
4/0
4/0
1
1
2
3
4
5
2/0
3/0
4/0
4/0
4/0
4/0
1
3
4
5
4/0
3/0
4/0
4/0
Notas:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Recomendaciones basadas en una caída de 4V / 100 pies con DC
Para AC utilice el tamaño de cable próximo
La longitud dada es la mitad de la suma de los cables del porta electrodo y de la pieza
de trabajo
La conexión inapropiada del cable de masa causa el sobre calentamiento de los
cables; al menos debe emplearse 1” de área de contacto. Asegúrese que la conexión
esté apretada
Por encima de 160 Amperios, debería emplearse un cable de servicio pesado enfriado
por aire
Por encima de 2000 Amperios, debería emplearse un cable de servicio pesado
enfriado por agua
3. Técnicas de Operación.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
12
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
3.1. Ranurado. El electrodo es sostenido tal y como se muestra en la Figura 5, de tal
manera que se extienda o prolongue hasta un máximo de 7”, 17.8 cm. Desde la antorcha de corte.
Para metales no ferrosos esta extensión deberá ser reducida a 3”, 7.62 cm. La Tabla 3 muestra los
rangos de corriente sugeridos para varios tipos y tamaños de electrodos.
El chorro de aire deberá ser abierto antes del encendido del arco y la antorcha de corte
deberá sostenerse tal y como se muestra en la Figura 6. El electrodo se inclina en sentido contrario
a la dirección del avance con el chorro de aire por debajo y paralelo a él.
Bajo condiciones apropiadas de operación, se supone que el chorro de aire barrerá todo el
metal fundido por debajo del extremo del electrodo.
El arco puede ser encendido mediante un leve contacto del electrodo con la pieza de trabajo.
El electrodo no deberá retroceder una vez que el arco se ha encendido. La técnica de acanalado es
diferente de aquella empleada para la soldadura por arco, porque el metal es removido en lugar de
ser depositado. Deberá mantenerse un arco corto para avanzar lo suficientemente rápido en la
dirección del corte, para mantener la remoción del metal fundido. La firmeza en la progresión controla
la regularidad y suavidad de la superficie de corte resultante.
Para el acanalado en la posición vertical, la antorcha de corte deberá sostenerse como se
muestra en la Figura 7. El acanalado deberá hacerse en dirección vertical descendente, lo cual
permita a la gravedad ayudar en la remoción del metal fundido. Este acanalado en posición vertical
también puede hacerse en dirección opuesta, pero es más difícil. El acanalado en la posición
horizontal puede hacerse indiferentemente hacia la derecha o hacia la izquierda, pero siempre hacia
adelante.
En el acanalado hacia la izquierda deberá mantenerse la antorcha de corte como se muestra
en la Figura 8. Al realizar esta operación hacia la derecha, se invertirá la antorcha de corte para
ubicar el chorro de aire detrás y paralelo al electrodo.
Cuando se ranura en la posición sobre cabeza, la antorcha de corte y el electrodo deberán
sostenerse a un ángulo tal que prevenga el goteo del metal fundido sobre el guante del cortador,
como se muestra en la Figura 9.
La profundidad de la ranura producida es controlada por la velocidad de avance. Pueden
hacerse ranuras de hasta 1”, 25.4 mm, de profundidad. No obstante, para las ranuras de mayor
profundidad se requerirá de un cortador de mayor experiencia.
Las bajas velocidades de avance producen unas ranuras profundas. Con velocidades altas
se producen ranuras poco profundas. La amplitud de dichas ranuras está determinada por el tamaño
del electrodo empleado y usualmente es de 1/8”, 3.17 mm, más ancha que el diámetro de dicho
electrodo. Las ranuras más amplias pueden hacerse oscilando el electrodo con movimiento circular
o entrelazado.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
13
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Figura 6 Acanalado en Posición Plana
Figura 8 Acanalado en Posición Horizontal
Figura 7 Acanalado en Posición Vertical
Figura 9 Acanalado en Posición Sobre Cabeza
Cuando se ranura, se emplea un ángulo de empuje de 35° con relación a la superficie de la
pieza de trabajo para la mayoría de las aplicaciones. Se recomienda un apoyo firme en el
acanalado, para asegurar una superficie de la ranura suave y regular. Ello es particularmente
ventajoso para utilizarlo en la posición sobre cabeza.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
14
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
La velocidad de avance adecuada depende del tamaño del electrodo, del metal base y la
presión del aire. Una velocidad apropiada que produce un suave sonido silbante, dará como
resultado una ranura suave.
3.2. Corte o Troceado. La Figura 10. Muestra el electrodo en la posición para cortar o
trocear. En general, la técnica de troceado es la misma que para el acanalado, excepto que el
electrodo es sostenido a un ángulo más empinado, que es, con un ángulo de empuje entre 70° y 80°.
Para cortar metales no ferrosos gruesos, el electrodo deberá sostenerse perpendicular a la
superficie de la pieza de trabajo, con el chorro de aire frente del electrodo en la dirección de corte.
Con el electrodo en esta posición, el metal puede ser, entonces, troceado por el movimiento del arco
arriba y abajo a través del metal con un movimiento de aserrado.
3.3. Barrido o Removido. En el uso del proceso CAC – A para remover metal en grandes
áreas, como en el caso de quitar el metal de un recubrimiento y de levantar rellenos en fundiciones,
la posición apropiada del electrodo es mostrada en la Figura 11. El electrodo deberá oscilarse de
lado a lado mientras se empuja hacia delante a la profundidad deseada.
En la operación de remoción se emplea un ángulo de empuje de 15° a 70° con relación a la
superficie de la pieza de trabajo. El ángulo de 15° es utilizado para pases de acabado suave,
mientras que los ángulos mayores permiten hacer con mayor facilidad cortes ásperos más profundos.
Particularmente adaptados para esta aplicación son las antorchas de corte con cabezas fijas
a un ángulo determinado, las cuales mantienen el electrodo a un ángulo correcto. Con otros tipos de
antorchas, deberán tomarse precauciones para mantener el chorro de aire detrás del electrodo. La
estabilidad y firmeza del cortador determina la suavidad de la superficie producida.
3.4. Biselado. Un método de biselado es mantener el electrodo como se muestra en la
Figura 12 (a), con un ángulo de avance o de empuje de 90° y un ángulo de trabajo igual al ángulo
del bisel. El chorro de aire se coloca entre el electrodo y la pieza de trabajo. El segundo método
consiste en mantener el electrodo como en la Figura 12 (b), con la antorcha paralela al borde que se
está biselando y el ángulo del electrodo igual al ángulo del bisel. El chorro de aire está ubicado
entre el electrodo y la superficie de la pieza de trabajo.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
15
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Figura 10 Cortado / Troceado con el Proceso CAC - A
Figura 11 Barrido o Removido con el Proceso CAC - A
Figura 12 Métodos de Biselado con el Proceso CAC - A
4. Selección del Equipamiento.
4.1. Antorcha de Corte. Determinado por el trabajo a realizar, el rango de las antorchas va
desde tamaños para trabajos livianos en talleres y granjas, hasta antorchas para trabajo pesado en
talleres de fundición. La siguiente es una guía para el uso de las antorchas
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
16
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Tipo de Antorcha
de Corte
Aplicación / Selección
Trabajo Liviano.
Pequeños talleres, granjas, mantenimiento y donde existan limitaciones en el
suministro de aire. Están limitadas a una corriente directa máxima de 450
amperios.
Propósito General.
Aplicaciones de propósito general normal en astilleros, talleres de fabricación y
mantenimiento general. Están limitadas a una corriente de 1000 Amperios
máximo.
Trabajo Pesado.
Multi propósito.
Trabajos generales de fundición, levantamiento de rellenos o recargues y
troceado. Trabajo a elevadas intensidades en astilleros y talleres de fabricación.
Están limitadas a 1600 Amperios con cables refrigerados con aire y a 2000
Amperios con cables enfriados con agua.
Mecanizado.
Preparación de bordes; aplicaciones de alta calidad y productividad. Se utilizan
con electrodos unidos de diámetros entre 5/16” y ¾”. 7.94 mm y 19.05 mm.
4.2. Fuentes de Energía. Cualquier fuente de energía de tres fases para soldar, de
capacidad suficiente puede ser utilizada para el proceso de corte CAC-A. Sin embargo, debe
asegurarse que la tensión en el circuito abierto, OCV, sea lo suficientemente alta para permitir una
caída de tensión en el circuito. Los rangos de la tensión de arco utilizados en este proceso están
entre 28 y 56 Voltios; de esta manera, la tensión del circuito abierto deberá ser al menos de 60
Voltios.
Algunas fuentes de energía de tensión constante requieren una muy alta tensión de circuito
abierto para operar como equipo para el proceso de corte CAC-A. Las fuentes de energía
monofásicas son generalmente inadecuadas para este proceso. Las fuentes de energía que se
están utilizando en conjunción con el corte mecanizado y otras aplicaciones exigiendo el máximo
tiempo de arco, deberán ser clasificadas con un ciclo de trabajo del 100 % para la intensidad
requerida.
4.3. Sistemas Mecanizados. Los sistemas mecanizados son más utilizados en la industria
de la fabricación. Estos sistemas ofrecen una alternativa de alta calidad y productividad en
comparación con el corte manual.
Existen dos tipos de sistemas a ser considerados, ambos operan a una señal del arco para
controlar el ranurado.
4.3.1.
Sistema de Señal Dual. Con este tipo de sistema mecanizado puede emplearse
una fuente de energía de corriente constante o de tensión constante.
Si se emplea uno de corriente constante, la longitud de arco se mantendrá mediante
un sistema de señal de tensión. Una tensión pre determinada se fija en el sistema
controlador, la cual adelanta o retrae el electrodo mediante una parada del motor
para mantener la longitud del arco.
Corriente
Corriente
Directa
Tipo
Observación
Corriente Constante.
Suministro de energía preferida para todo tipo de
Moto-generador, rectificador, o unidad electrodo.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
17
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
con resistor
Tensión constante.
Moto-generador o rectificador
Empleado solamente para electrodos de diámetro
de 5/16”, 7.94 mm y mayores.
Puede causar depósitos de carbono con electrodos
más pequeños.
No es apropiado para antorchas mecanizadas con
control de tensión solamente.
Corriente
Alterna.
Corriente Alterna
Corriente Constante.
Transformador.
Recomendado para electrodos para Corriente
Alterna exclusivamente.
Corriente Alterna /
Corriente Directa.
Transformador Rectificador.
La corriente directa suministrada por un
transformador con rectificador de tres fases es
satisfactoria, pero la proveniente de un equipo de
fase simple entrega características de arco
inapropiadas.
La salida de corriente alterna de un equipo AC/DC
es satisfactoria, apropiada cuando se emplean los
electrodos para corriente alterna.
En una fuente de energía de tensión constante una corriente de captación o
detección controla la alimentación o repliegue del electrodo con el fin de mantener la
corriente del arco deseada.
4.3.2.
Sistema de Señal Simple. (Solamente control de tensión) Este tipo de sistema
también mantiene la longitud del arco mediante una señal de tensión, como se
explicó arriba, pero no operará con una señal de intensidad. Este tipo opera
solamente en una fuente de energía de tensión constante.
4.3.3.
Ventajas. Los sistemas de corte CAC-A mecanizado ofrecen ventajas substanciales
tanto en la calidad como en la productividad. Ellos son capaces de ranurar o
acanalar fuera de posición y están particularmente adaptadas para producir ranuras
longitudinales en piezas de trabajo planas con un aparato de ranurado en
movimiento y para ranuras circulares en tubos y tanques con aparatos de ranurado
estacionarios. Ellos producen una muy consistente configuración de ranura en U y
pueden controlar la profundidad de dicha ranura hasta 0.025”, 0.6 mm. Las Tablas 4
y 5 suministran las condiciones típicas de operación para ranuras en U y en J.
5. Variables del Proceso.
5.1.
Variables del Proceso. El proceso CAC-A es sensible a una operación inapropiada,
como cualquier proceso de corte térmico. Las variables pueden originar cambios en el acabado de la
ranura las cuales conducen a rangos de resultados inaceptables e indefectibles. Las variables
principales que requieren atención están listadas a continuación, con una información más detallada.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
18
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Variables.
Función.
Intensidad.
Determina el tamaño de la ranura
Intensidad.
Determinada por el diámetro del electrodo que se está utilizando. Es
el flujo de corriente que realiza la fusión del metal base.
Tensión.
La presión detrás de la intensidad o la fuerza del arco. Determinada
por la longitud del arco en fuentes de energía de corriente constante
y ajustada en fuentes de energía de tensión constante.
Presión de Aire.
Tasa de Flujo.
Es el medio para remover el metal fundido por el arco.
Velocidad de Avance.
Determina la calidad y profundidad del acabado de la ranura.
Angulo de Trabajo y
Avance del Electrodo.
Puede determinar la forma de la ranura.
Extensión del Electrodo.
Afecta la tasa de remoción del metal fundido y la calidad de la
ranura.
Metal Base.
Determina la selección de parámetros para otras variables.
5.2. Diámetros y Tipos de Electrodos. Este es el factor más dominante en la
determinación del tamaño de la ranura. La selección apropiada del electrodo puede afectar la
productividad, la calidad de la ranura y el índice de remoción del metal fundido.
El ancho de la ranura será de aproximadamente 1/8”, 3.17 mm más ancha que el diámetro
del electrodo. En la selección del electrodo apropiado, el tamaño deseado de la ranura deberá ser el
factor decisivo, lo mismo que la energía disponible determinarán el diámetro máximo del electrodo.
Como un ejemplo, una ranura de ½”, 12.7 mm, una profundidad de ¼”, 6.35 mm, y 10”, 25.4 cm. de
longitud, podría hacerse manualmente en dos pases, utilizando un electrodo de ¼”, 6.35 mm de
diámetro, o en un solo pase con uno de 3/8”, 9.52 mm.
En el primer caso, el índice de avance efectivo podría ser de 10” por minuto por cada pase.
Por lo tanto, la velocidad efectiva es de 5” por minuto (10” por minuto dividido entre dos pases). La
velocidad de avance o tasa de ranurado para el segundo caso, con el electrodo de 3/8” es de 17” por
minuto. Esto es mas que un incremento del 200% en la tasa de ranurado y compensará el costo
adicional del electrodo.
Los sistemas mecanizados incrementan aún más la productividad debido al control preciso
de la tensión del arco.
Tabla 4
CAC – A Mecanizado
Condiciones de Acanalado de Ranuras en U
Diámetro
Profundidad deseada
Velocidad
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
Polaridad
19
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
del Electrodo
(pulgadas)
(pulgadas)
de Avance
(pulgadas / minuto)
DCEP
(amperios)
5/16
1/8
3/16
¼
5/16
7/16
65
45
36
33
22
40
3/8
1/8
3/16
¼
3/8
9/16
70
44
35
20
17
500
½
1/8
¼
3/8
½
¾
96
57
35
24
18
850
5/8
¼
3/8
½
5/8
7/8
72
48
37
30
20
1250
3/4
3/8
½
5/8
¾
1
42
34
27
22
18
1400
5.3. Intensidad. La intensidad del acanalado determina la tasa de fusión del proceso. Ella
está determinada por el tamaño del electrodo. Si se regula demasiado baja para el tamaño del
electrodo, la tasa de fusión del metal será inadecuada y pueden ocurrir depósitos de carbón libre.
Una regulación demasiado alta, mientras funde el metal base, también originaría el rápido deterioro
del electrodo, con la subsiguiente reducción del metal removido por electrodo. Esta condición puede
además, reducir substancialmente la vida útil de la antorcha.
5.4. Tensión. Está determinada por la longitud del arco y el flujo de corriente a través de
este. El proceso CAC-A exige generalmente tensiones más altas que la mayoría de los procesos de
soldadura. Esta exigencia limita la apropiada operación a fuentes de energía con tensiones de
circuito abierto lo bastante altas para mantenerlas operando a una tensión mínima de 28 Voltios.
Una tensión inadecuada puede producir un arco con chisporroteo excesivo o incluso, impedir
el establecimiento correcto del arco. Ello conduce a ranuras desiguales con una alta posibilidad de
depósitos de carbono liberado, exigiendo un esmerilado excesivo para removerlos.
Tabla 5
CAC – A Mecanizado
Condiciones de Acanalado para Ranuras en J
1
2
3
4
6
T
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
20
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
3/8
½
5/8
¾
1
1½
2
D
A
5/16
5/16
3/8
3/8
5/8
5/8
5/8
45
45
45
45
45
45
45
Pase
1
4
4
4
4
4
4
4
0.063
0.063
0.063
0.063
0.125
0.063
0.125
Pase
2
Pase
3
Amp.
0.063
0.063
0.125
0.063
0125
450
450
600
600
1250
0.063 1250
0.125 1250
Volt.
Pase
1
42
42
42
42
42
42
42
64
35
50
37
40
47
28
Pase
2
50
37
40
47
28
Pase
3
47
28
65
35
25
22
20
16
10
30
30
30
30
30
30
30
60
60
60
60
60
60
60
T Espesor del Metal Base
D Diámetro del Electrodo
A Angulo de inclinación del Electrodo
1
Datos del Electrodo
2
Proyección del Electrodo
3
Datos de la Corriente
4
Velocidad de Avance
5
Promedio de Velocidad
6
Aire Comprimido
5.5. Presión de Aire y Tasa de Flujo. El chorro de aire es el medio para la remoción del
metal fundido. Ambos, la presión adecuada y la tasa de flujo, son requeridos para obtener los
resultados correctos. Esta variable es probablemente, una de las que más se abusa de todas las
variables en discusión. La tasa de flujo en pies cúbicos por minuto (cfm), es tan importante como la
presión del aire.
La presión es la variable que determina la velocidad del aire que desaloja el metal fundido
fuera del área de la ranura. Si no se tiene el suficiente flujo para soplar y desalojar el metal fundido
fuera de la ranura, el chorro de aire no puede removerlo, resultando una excesiva adhesión de
escorias y el esmerilado posterior innecesario para limpiar la ranura.
5.6. Velocidad de Avance. La velocidad de avance es la variable que afecta directamente
la profundidad de la ranura, así como la calidad resultante de la misma. Una más rápida velocidad
de avance para cualquier diámetro de electrodo dado, trae como resultado una ranura más
superficial.
Si la velocidad de avance es demasiado rápida para la comodidad del cortador, deberá
utilizarse un tamaño de electrodo más pequeño, o debería considerarse un acanalado con avance
mecanizado. Si se Intenta una ranura demasiado profunda para el diámetro de electrodo utilizado,
se producirá una ranura de baja calidad, la cual exigirá un esmerilado posterior excesivo.
5.7. Angulo de Empuje del Electrodo. El ángulo de empuje del electrodo es la más
olvidada de las variables del proceso. Al ranurar manualmente con un ángulo mayor, tiende a
producirse una ranura en forma de V. Con el sistema mecanizado, este ángulo mayor producirá una
canal levemente más profunda, con la misma velocidad de avance, que una hecha con un ángulo
menor.
5.8.
Metales Base.
5.8.1.
Recomendaciones para el Ranurado.
Metal Base
Recomendaciones
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
21
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Aceros al Carbono, Aceros de Baja Utilice electrodos para DC con DCEP. Los electrodos para AC con un
Aleación. ASTM A 514 y A 517
transformador de AC pueden utilizarse, pero para este caso la AC tendrá una
eficiencia de solo un 50% con relación a la DC.
Aceros Inoxidables.
Hierro Fundido,
Hierro Maleable
Igual que para los Aceros al Carbono.
Hierro
Dúctil, Es necesario utilizar electrodos de ½” o mayores a las corrientes más alta
indicada para estos electrodos. Existen además, técnicas especiales que
necesitan ser utilizadas cuando se tiene que acanalar estos materiales. El ángulo
de empuje debe ser al menos de 70° y la profundidad del corte no deberá
exceder ½” por cada pase.
Aleaciones de Cobre, (contenidos Utilice electrodos para DC con DCEN, a la máxima intensidad indicada para el
de cobre del 60% y menores)
electrodo.
Aleaciones de Cobre, (contenidos Utilice electrodos para DC con DCEN a la máxima intensidad indicada para el
de cobre por encima del 60% o electrodo o utilice electrodos para AC con AC.
tamaños mayores de piezas
mayores)
Bronces al Aluminio y Bronces al Utilice electrodos para DC con DCEN.
Aluminio Níquel. Aleación especial
para hélices navales.
Aleaciones de Níquel, (contenidos Utilice electrodos para AC con AC
de níquel por encima del 80%)
Aleaciones de Níquel, (contenidos Utilice electrodos para DC con DCEP.
de níquel menor al 80%)
Aleaciones de Magnesio.
Utilice electrodos para DC con DCEP. Antes de soldar, las superficies de la
ranura deberán ser cepilladas con grata.
Aluminio.
Utilice electrodos para DC con DCEP. El cepillado con gratas de hacer
inoxidable es mandatorio previo a la soldadura. La extensión del electrodo no
deberá exceder 3” para un trabajo de buena calidad. También pueden emplearse
electrodos para DC con DCEN.
Titanio, Circonio, Hafnio y sus No deberán ser cortados o acanalados en la preparación para la soldadura o
Aleaciones.
refundidos sin la subsiguiente remoción mecánica de la capa resultante en la
superficie de corte.
Nota: Donde se exija el precalentamiento para la soldadura, deberá también hacerse similar
precalentamiento para el acanalado y corte.
5.8.2.
Efectos del Proceso de Corte en los Metales Base. Para evitar dificultades con el
metal carburizado, los usuarios del proceso CAC-A, deberán estar pendientes de los
eventos metalúrgicos que ocurren durante el corte y el acanalado.
Con DCEP, y el correspondiente semi ciclo de la corriente Alterna, el flujo de la
corriente transporta o conduce átomos de carbono ionizados desde el electrodo
hasta el metal base. Las partículas libres de carbono son absorbidas rápidamente
por el metal base fundido. El carbono así incrementado puede conducir a un
aumento en la dureza y a posibles fisuras. Ya que esta absorción no puede evitarse,
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
22
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
es importante que todo el metal fundido carburizado sea removido de la superficie de
corte, preferiblemente mediante el chorro de aire.
Cuando se emplea este proceso de corte bajo condiciones no apropiadas, el metal
fundido carburizado dejado en la superficie, puede ser reconocido fácilmente por su
color gris oscuro. Esto contrasta con el color azul brillante de la superficie de la
ranura realizada perfectamente.
Un flujo de aire incorrecto puede dejar pequeños charcos de metal carburizado en el
fondo de la ranura.
Un avance irregular del electrodo, el cual debe ser
particularmente preciso para el proceso de acanalado manual puede producir
ondulaciones en las paredes de la ranura, ondas que tienden a atrapar el metal
carburizado. Finalmente, un ángulo incorrecto de empuje del electrodo puede
originar que pequeñas gotas de metal carburizado permanezcan a lo largo del borde
de la ranura.
El efecto del metal carburizado en la superficie de corte durante la subsiguiente
soldadura, depende de varios factores, incluyendo la cantidad de metal carburizado
presente, el proceso de soldadura a ser utilizado, el tipo de metal base y la calidad
de soldadura exigida.
Aunque pueda parecer que el metal de aporte depositado en la superficie durante la
soldadura debería asimilar los pequeños charcos o gotas de metal carburizado, la
experiencia con metal base de acero muestra que trazas de metal con contenidos de
aproximadamente 1% de Carbono pueden permanecer a lo largo de la interfase de
la soldadura. Estas imperfecciones se tornan más significativas con el incremento
en las exigencias de resistencia y tenacidad en la soldadura.
No existen evidencias que el cobre proveniente del recubrimiento del electrodo es
transferido a la superficie de corte en el metal base, excepto cuando el proceso es
utilizado de una manera inadecuada. El metal carburizado en la superficie de corte
puede ser removido mediante el esmerilado, pero es mucho más eficiente conducir
apropiadamente el corte y acanalado por arco, en las condiciones prescritas para
evitar completamente la retención de metal indeseable.
Se han conducido estudios en aceros inoxidables para determinar si el acanalado
mediante el proceso CAC-A conducido de la forma prescrita, podría afectar
adversamente la resistencia a la corrosión. Los resultados de estos estudios son
mostrados en la Tabla 6. El acero inoxidable tipo 304L fue soldado empleando
varios procesos; el acanalado del respaldo de la junta fue ejecutado mediante el
proceso CAC-A y con esmerilado. Los especimenes de las juntas fueron sometidos
a pruebas con ácido nítrico al 65%, hirviendo.
Se obtuvieron índices típicos de corrosión para el acero inoxidable tipo 304L y los
resultados no significaron diferencia entre los índices de corrosión de las soldaduras
preparadas mediante el proceso CAC-A y aquellas preparadas por el esmerilado.
De haber ocurrido cualquier absorción apreciable de carbono, los índices de
corrosión de las soldaduras preparadas mediante el proceso CAC-A, habrían sido
significativamente más altos.
Comparado con el proceso de corte OFC, el proceso CAC-A posee menor entrada
de energía; por esta razón, una pieza de trabajo acanalada o cortada mediante el
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
23
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
proceso CAC-A se distorsiona o alabea menos. La maquinabilidad de los aceros de
bajo carbono y los no endurecibles, no es afectada por el proceso CAC-A. No
obstante, con el hierro fundido y los aceros altos en carbono, este proceso puede
originar suficiente endurecimiento para tornar la superficie no maquinable. Si
embargo, como la zona endurecida es poco profunda, aproximadamente 0.06”, 1.6
mm, una herramienta de corte es capaz de penetrar la zona endurecida y remover
esta capa.
Tabla 6
Resultados de las Pruebas de Corrosión en Aceros Inoxidables Tipo 304L
Proceso de
Soldadura
GMAW
GTAW
GMAW
GTAW
GMAW
SMAW
SMAW
SMAW
SMAW
Posición de
Soldadura
Horizontal
Horizontal
Horizontal
Horizontal
Vertical
Vertical
Vertical
Sobre cabeza
Sobre cabeza
Método de
Preparación
de la Raíz
Acanalado
Acanalado
Esmerilado
Esmerilado
Acanalado
Acanalado
Esmerilado
Esmerilado
Acanalado
Tasa de Corrosión
Por Mes
(pulgadas)
0.000593
0.000594
0.000646
0.000618
0.000686
0.000627
0.000667
0.000632
0.000645
6.
Ventajas y Limitaciones.
6.1.
Ventajas.
6.1.1
Rápido. Cinco veces más rápido que el cepillado. Se produce una ranura de 3/8”
de profundidad a solo 2 pies por minuto.
6.1.2
Fácilmente Controlable. Remueve defectos con precisión. Los defectos son
claramente visibles en la ranura y pueden ser seguidos con facilidad. La profundidad
del corte es fácilmente regulada y la escoria no desvía o estorba la acción del corte.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
24
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
6.1.3
Bajo Costo del Equipo. No son necesarios cilindros de gases y/o reguladores,
excepto en las operaciones en el campo.
6.1.4
Económico para Operar. No se requiere oxígeno ni gas combustible. Además, el
soldador o el operario pueden practicar el corte o acanalado.
6.1.5
Fácil para Operar. Los soldadores pueden operar el equipo después de pocos
minutos de instrucción y se tornan competentes a los pocos días. La antorcha posee
una válvula de control y una tobera giratoria que permite variar la posición del
electrodo para adaptarlo al trabajo mientras mantiene alineado el chorro de aire.
6.1.6
Compacto. La antorcha no es más grande que un porta electrodo para el proceso
SMAW.
6.1.7
Versátil. Utilizado en cualquier sitio donde se pueda soldar. Puede ser operado en
espacios muy restringidos para acomodar un martillo de cepillado o un soplete de
corte oxigeno + combustible. No exige ajustes difíciles para utilizarlos con diferentes
metales.
6.1.8
Corta Limpiamente. La superficie resultante es limpia y suave. La soldadura y la
soldadura fuerte pueden ser hechas, generalmente sin esmerilado o limpieza previa.
6.2.
Limitaciones.
6.2.1.
Otros procesos son mejores para el troceado.
6.2.2.
Exige grandes volúmenes de aire comprimido.
6.2.3.
Incrementa la dureza de la superficie en el hierro fundido y en metales endurecibles
al aire. Esto puede ser objetable.
6.2.4.
La profundidad del corte está limitada a la profundidad de fusión del electrodo.
Acompañado de ruidos, humos y descarga de chispas y metal fundido.
7. Áreas de Aplicación.
Algunas áreas en las que el proceso CAC-A ha sido utilizado, son las siguientes:
Agricultura. En la preparación para soldar piezas rotas de maquinaria agrícola.
Remoción de superficies soldadas. Troceado de metales.
Aviación. Mantenimiento de equipos en tierra y estructuras en los aeropuertos.
Reparación de matrices para accesorios.
Automotriz. Mantenimiento. Preparación de partes de hierro fundido rotas.
Troceado de metales. Remoción de anillos de rodamientos rotos o apretados,
abrazaderas, etc. de árboles y ejes.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
25
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Talleres de Calderas.
Remoción de remaches y soldaduras defectuosas.
Preparación de grietas para resoldarlas. Remoción del blindaje de tubos y calderas.
Cervecerías. Mantenimiento de equipos, cubas o tinas, tuberías, etc.
acanalado de todo tipo de metales, especialmente aceros inoxidables.
Corte y
Plantas Químicas. Preparación de equipos y tuberías de aceros inoxidables y
metales no ferrosos para reparar y reemplazar soldaduras.
Construcción. Preparación de juntas para soldar. Remoción de defectos de
soldadura.
Fabricación sin biselado.
Remoción de fragmentos retenidos,
levantamiento de colchones de soldadura, etc. sin dañar la base o estructura.
Mantenimiento de equipos.
Contratistas. Mantenimiento de equipos. Remoción de defectos de soldadura,
dientes de excavadoras y soldaduras de aceros inoxidables. Preparación para la
soldadura de aceros al manganeso y hierro fundido, incluyendo el relleno de dientes
para palas y cucharas para su reconstrucción. Preparación del hierro fundido para
repararlo mediante soldadura.
Dragado. Mantenimiento de equipos. Preparación de partes de acero al
manganeso para su reparación con soldadura. Remoción de recubrimientos
soldados.
Fundiciones. Eliminación de capas. Remoción de alabes y elevadores, bolsas de
arena y otros defectos de las fundiciones. Mantenimiento de equipos.
Talleres de Recubrimientos. Remoción de antiguos recubrimientos de soldadura.
Preparación de aceros al manganeso y aceros inoxidables para su soldadura.
Remoción de soldaduras defectuosas.
Industria Forestal. Mantenimiento de equipos. Remoción de soldaduras de
recubrimiento. Troceado de metales. Preparación de fundiciones para su soldadura
o soldadura fuerte.
Talleres de Mantenimiento. Desmantelamiento y remodelación de equipos.
Remoción de recubrimientos soldados. Troceado de metales. Preparación de áreas
dañadas para su reparación mediante soldadura.
Ejercito / Marina. Remoción de metal de soldadura en aceros inoxidables.
Acanalado de soldaduras de respaldo para soldar por el lado opuesto.
Recuperación de placas blindadas. Troceado de metales. Remoción de defectos en
fundiciones y soldaduras.
Armada / Guardacostas. Remoción de defectos en soldaduras y fundiciones.
Acanalado para la soldadura por el otro lado de la junta. Remoción de metales de
soldadura en aceros inoxidables. Remoción de colchones, cabezales, etc. sin dañar
los acoples o las estructuras existentes. Ranurado de chapa delgada para
soldadura. Remoción de áreas desgastadas en cascos de embarcaciones, tubos de
popa, mástiles, timones, y hélices para su reparación por soldadura. Remoción de
mamparas o tabiques, parches y escotillas de acceso para re utilizarlas mediante
control del daño.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
26
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Minería. Mantenimiento de equipos defectuosos. Corte y acanalado de soldaduras
en aceros inoxidables y austeníticos. Cortar o parchar fondos de tanques y tubos de
destilerías. Remoción de forros o camisas, calderas y tubos de inter cambiadores de
calor y remaches. Remoción de defectos y preparación de grietas en fundiciones
para su reparación mediante soldadura. Corte de metales no ferrosos. Remoción de
elevadores en fundiciones. Preparación de superficies en áreas corroídas y
desgastadas en equipos de plantas de ácido para su reconstrucción mediante
soldadura.
Explotación de Petróleo. Ranurado de placas para soldadura. Remoción de
collarines de barrenas. Remoción de soldaduras de recubrimiento. Eliminación de
defectos y ranurado de bordes de fundición, bombas de lodo, etc. para su soldadura.
Mantenimiento de equipos. Remoción de placas de refuerzo en chasis de camiones
para renovarlos. Ranurado de bordes astillados para re soldarlos.
Talleres de Blindaje. Preparación de equipos, alabes y tuberías de aceros
inoxidables y metales no ferrosos para su soldadura.
Plantas de Energía. Mantenimiento de equipos. Ranurado de metales para
soldarlos. Acanalado de funciones para su reparación. Remoción de cavidades de
volantes de hidroturbinas. Remoción de extremos de tubos soldados del blindaje de
tuberías. Remoción de defectos de soldadura. Cortes y preparación de hierro
fundido para soldadura o soldadura fuerte.
Vías Férreas. Mantenimiento de equipos. Remoción de líneas, remaches, extremos
de tubos soldados al blindaje. Preparación de bordes de grietas en calderas, cajas
de fuego, etc. para su reparación mediante soldadura. Recuperación y rescate de
herramientas después de un accidente de equipos. Preparación para soldaduras de
recubrimiento o la remoción de cruces de desvío o cambio y extremos de rieles.
Preparación de aceros al manganeso para su soldadura. Remoción de cojines
elevadores y defectos de vaciado en fundiciones. Preparación de volantes
desgastados para su reconstrucción mediante soldadura.
Patios de Reciclaje. Corte de todo tipo de chatarra. Remoción de soldaduras sin
dañar la estructura para reutilizarla. Corte de todo tipo de acero inoxidable, metales
no ferrosos y hierro fundido.
Construcción Naval. Vea Armada / Guarda costas.
Fabricantes de Aceros. Soldadura y colocación de placas sin biselado mediante el
acanalado del lado de respaldo a metales sanos después de soldar el primer lado.
Remoción de soldaduras en estructuras existentes y recuperación de material no
dañado para su reutilización. Corte y acanalado de todos los metales en el taller y
en el sitio de trabajo. Mantenimiento de equipos.
Molinos de Aceros. Mantenimiento de equipos. Corte y acanalado de todos los
metales. Erosionado de uñas, picos, tochos y lingotes. Remoción de defectos.
Acueductos. Preparación de equipo dañado para su reparación por soldadura.
Corte y acanalado de todo metal. Corte de tuberías en hierro fundido, especialmente
para hormigón armado. Remoción de secciones de tubos defectuosos para la
instalación de secciones nuevas mediante la remoción de soldaduras
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
27
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Talleres de Soldadura. Remoción de soldaduras. Corte de todos los metales
especialmente los no ferrosos, aceros inoxidables y hierro fundido. Corte de biseles
y acanalado de soldaduras en el respaldo de la junta. Remoción de soldaduras de
recubrimiento.
8. Resolviendo Problemas Imprevistos.
Los problemas asociados con el proceso CAC-A y las soluciones sugeridas son:
Problema
Grandes
Depósitos
Carbono
libre
en
comienzo de la ranura
Solución.
de El cortador, o desatendió la apertura del paso del chorro de aire antes de encender el
el arco, o ubicó la antorcha inadecuadamente. El aire deberá conectarse antes de
encender el arco y debe fluir entre el electrodo y la pieza por debajo de aquel en la
dirección de avance.
Arco inestable causado por La intensidad fue insuficiente para el diámetro del electrodo empleado (vea Tabla 3).
el cortador al emplear una Aunque la intensidad mínima recomendada puede ser suficiente, ello exige un grado
velocidad de avance lenta, mayor de habilidad del cortador. El rango medio es más que suficiente.. Si no puede
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
28
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
aún en ranuras superficiales. alcanzarse la intensidad deseada en la fuente de energía disponible, se obtendrá la
mayor eficiencia utilizando diámetros de electrodos más pequeños.
Ranura desigual con un arco El proceso fue utilizado aparentemente con DCEN. Los electrodos para DC deberán
errático oscilando de lado a utilizarse con DCEP en todos los metales a excepción de unas pocas aleaciones de
lado y con el electrodo cobre.
calentándose rápidamente.
Ranura irregular demasiado El pulso del cortador estuvo inestable. Debiera relajarse y asumir una posición cómoda
profunda.
Además, cuando se trabaja con este como con cualquier proceso de corte y soldadura.
demasiado superficial
Acción de arco intermitente
trayendo como resultado una
superficie
de
ranura
irregular.
La velocidad de avance fue demasiado lenta en el acanalado manual. Generalmente el
cortador ha fijado su posición con la colocación de las manos sobre la pieza de trabajo.
Ya que la velocidad del acanalado por arco es mucho mayor que la de la soldadura por
arco con electrodo revestido, la fricción entre la mano enguantada y la pieza de trabajo,
puede causar un avance irregular. Esto origina que la longitud de arco llegue a ser
demasiado amplia para mantenerlo. El cortador deberá asumir una posición confortable
tal que sus brazos puedan moverse libremente y sus guantes no toquen la pieza. Si se
incluye un equipo mecanizado, observe la Tabla 4, para verificar las condiciones
apropiadas de operación.
En
el
acanalado,
los
depósitos de carbón varían a
intervalos en la ranura;
depósitos de carbón en
varias manchas en la
superficie formada.
El electrodo ha hecho corto circuito fuera de la pieza de trabajo. En el acanalado
manual, esta condición es originada por el empleo de una velocidad de avance excesiva
para la intensidad regulada y para la profundidad de la ranura que está siendo
practicada. En operaciones mecanizadas ello es causado, o por una velocidad excesiva
de avance o por el empleo de una fuente de energía con una curva característica plana,
de tensión constante para un pequeño diámetro de electrodo. En la eliminación de
colchones de soldadura, este fenómeno (corto circuito), es originado por sostener el
electrodo con un ángulo de empuje demasiado pequeño.
Se recomienda un ángulo de empuje entre 15° y 70°, con relación a la superficie de la
pieza de trabajo. Un ángulo muy pequeño incrementa el área del arco, lo cual reduce la
densidad de corriente; esta reducción requiere una disminución en la longitud del arco,
hasta el punto del corto circuito. Deberán tomarse precauciones para mantener la
dimensión de arco adecuado.
Escoria adherida
bordes de la ranura
a
los La expulsión de la escoria fue inadecuada. Para una adecuada expulsión, deberán
emplearse la presión y la tasa de flujo del aire (cfm) correctas. La presión del aire entre
80 y 100 psi, 550 y 690 kPa, pueden no expulsar efectivamente toda la escoria. Para
suministrar el volumen apropiado, la manguera de alimentación del aire deberá tener
como mínimo un diámetro interior de 3/8”, 9.52.mm para antorchas manuales, mientras
que para las antorchas mecanizadas, este diámetro interior mínimo debe ser de ½”, 12.7
mm.
9. Prácticas Seguras
9.1. Introducción. El tema general de seguridad y prácticas seguras en soldadura y
procesos de corte térmico, como el proceso CAC-A, está cubierto por el Estándar ANSI Z49.1,
“Seguridad en Soldadura y Corte”, y ANSI Z49.2, “Prevención de Incendios en el Empleo de los
Procesos de Soldadura y Corte”. Los cortadores que utilizan el proceso CAC-A, y sus supervisores,
deben estar familiarizados con las prácticas discutidas en estos estándares.
Además, existen otras áreas de riesgo potencial en soldadura y corte (además, de humos,
gases y energía radiante), tales como, el ruido, el uso inadecuado de reguladores de presión, los
cuales justifican tal consideración. Aquellas áreas asociadas con el proceso CAC-A serán
ampliamente discutidas en esta sección.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
29
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
9.2. Ruido. El ruido excesivo es un conocido riesgo a la saludo. La exposición al ruido
excesivo puede causar una pérdida de la audición; esta pérdida puede ser parcial o total, temporal o
permanente. En la soldadura, corte y operaciones relacionadas, el ruido puede provenir del proceso
mismo, de las fuentes de energía u otros equipos. Los arcos de los procesos CAC-A y PAC, son
ejemplos de procesos frecuentemente ruidosos. Los motores de los generadores y convertidores
pueden ser también completamente ruidosos.
El ruido excesivo afecta adversamente la capacidad auditiva; estos efectos adversos pueden
ser una variación temporal del umbral del cual el oído puede recuperarse si se aleja de la fuente del
ruido. No obstante, si una persona está expuesta al mismo nivel de ruido por largo tiempo, luego la
pérdida de audición puede llegar a ser permanente. El tiempo requerido para desarrollar la pérdida
permanente de la audición depende de factores tales como; susceptibilidad individual, nivel de ruido
y tiempo de exposición. En suma existen evidencias que el ruido excesivo afecta otras funciones
corporales físicas y el comportamiento.
Un método directo para protegerse contra el ruido excesivo, es reducir la intensidad de la
fuente. Otro método es blindar dicha fuente; pero ello tiene sus limitantes. La características
acústicas de un salón también afectan el nivel del ruido. Cuando los métodos de control de
ingeniería fallan en la reducción del ruido, pueden emplearse los elementos de protección personal
tales como los tapones auditivos o protectores de copa. Generalmente, estos artefactos son
aceptados únicamente cuando los controles de ingeniería no son completamente efectivos.
Los límites permisibles de exposición al ruido pueden encontrarse CFR Título 29, Capitulo
XVII, Parte 1910. Esto se encuentra disponible desde la Oficina de Impresión del Gobierno de los
Estados Unidos, Washington, D.C. 20402. Información adicional puede encontrarse en la publicación
“Valores Límites de Umbral para Substancias Químicas y Agentes Físicos en el Ambiente del Taller1”,
editada por la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales2
Un método recomendado para medir el ruido emitido por los procesos de soldadura por arco,
puede encontrarse en el Estándar ANSI F6.1 – 78, “Método para Medir el Nivel del Sonido de los
Procesos de Soldadura por Arco Manual y Corte3 publicado por la AWS4.
9.3. Gases. Los principales gases tóxicos asociados con el corte por arco son: ozono,
dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono. El gas fosgeno podría estar presente como resultado
de la descomposición térmica o ultravioleta de los agentes limpiadores a base de hidrocarburos
Clorinados o agentes en suspensión utilizados en algunos aerosoles anti salpicaduras o pinturas. El
desengrasado u otras operaciones que involucren hidrocarburos Clorinados deberán ser ubicados
para que los vapores productos de estas operaciones no puedan ser alcanzados por la radiación del
arco.
9.3.1.
Ozono. La luz ultravioleta proveniente del arco actúa sobre el oxígeno en la
atmósfera circundante para producir ozono. La cantidad de ozono producida
depende de la intensidad y de la longitud de onda de la energía ultravioleta, la
humedad, el grado de apantallamiento permitida por los humos y otros factores. La
concentración de ozono será generalmente incrementada con un aumento en la
corriente y cuando se trabaja el aluminio. La concentración puede ser controlada
1
Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents in the Workroom Environment
American Conference of Government Industrial Hygienists, ACGHI Glenway,Avenue, Bld. D-5, Cincinnati,
OH 45211.
3
Method for Sound Level Measurement of Manual Arc Welding and Cutting Processes.
4
American Welding Society.
2
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
30
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
mediante ventilación natural, extracción forzada localizada o mediante el equipo de
protección respiratoria personal, descrita en ANSI Z49.1.
9.3.2.
Dióxido de Nitrógeno.
Algunas pruebas han mostrado que elevadas
concentraciones de Dióxido de Nitrógeno se han encontrado únicamente en
cercanías al arco. La ventilación natural reduce estas concentraciones rápidamente
hasta alcanzar niveles seguros en la zona de respiración del cortador tan pronto
como este mantenga su cabeza lejos de la columna de humos.
9.3.3.
Humos Metálicos. Los humos generados por el proceso CAC-A pueden ser
controlados mediante ventilación natural, extracción local o el equipo de protección
respiratoria descrito en ANSI Z49.1 el método de ventilación requerido para
mantener el nivel de partículas y gases en la zona de respiración del cortador en
concentraciones aceptables depende directamente de cierto número de factores,
entre los cuales se encuentran: metal a cortar, tamaño del área de trabajo y grado
de confinación u obstrucción para el movimiento normal del aire en el lugar donde se
esté realizando el trabajo. Cada operación deberá ser evaluada individualmente en
orden a determinar qué se exigirá o necesitará.
Los niveles aceptables de material particulado asociado con el corte y señalado
como el promedio de peso en tiempo de los Valores Límites del Umbral, TLV´s, y los
Valores Límites Máximos, Valores Techo, han sido establecidos por
la
“Administración de Seguridad y Salud Ocupacional5“, y por la Conferencia Americana
de Higienistas Industriales del Gobierno de los Estados Unidos. La conformidad con
estos niveles puede ser examinada mediante un muestreo de la atmósfera debajo de
la careta del cortador o en la cercanía inmediata a la zona de respiración del
cortador.
El muestreo deberá estar de acuerdo con AWS F1.1. “Método para el Muestreo de
Partículas Volátiles generadas por la Soldadura y Procesos Aliados6.
9.4. Energía Radiante. Cualquier persona colocada en cercanía inmediata al corte por
arco, deberá tener la protección adecuada contra la radiación producida por el corte por arco. El filtro
oscuro recomendado para el proceso CAC-A es un vidrio oscuro grado 12 o mayor. La ropa de
cuero o de algodón de color oscuro es recomendada para un mejor aislamiento de la fuerza de la
radiación, mejorar la resistencia a la combustión, y para reducir las quemaduras ocasionadas por la
radiación ultravioleta en la cara y el cuello debajo de la careta para soldar.
Tabla 7
Material Particulado con la Posible Concentración Significante de Humos en la Zona de
Respiración del Cortador
Metal Base
5
6
Material Particulado
Occupational Safety and Health Administration, OSHA
Method for Sampling Airborne Particulates Generated by Welding and Allied Processes.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
31
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Aluminio y Aleaciones de Aluminio
Aleaciones de Magnesio
Cobre y Aleaciones de Cobre
Níquel y Aleaciones de Níquel
Titanio y Aleaciones de Titanio
Aceros Inoxidables Austeníticos
Aceros al Carbono *
Al, Mg, Mn, Cr, Si
Mg, Al, Zn
Cu, Be, Zn, Pb, Sn, Si
Ni, Cu, Cr, Fe
Ti, Al, V
Cr, Ni, Fe, Mn
Fe, Cu, Mn
* Además de Cd, Sn, y Zn para Metales Base Chapados
10.
Bibliografía.
American Welding Society, Welding Handbook, Vol. 2. 7th Ed., Miami: American
Welding Society, 13, 507-13,515; 1978.
Christensen, L. J. “Air Carbon Arc Cutting.” Welding Journal 52 (12): 782-791;
December 1973.
Franz, R. “Maintenance Welding for Excavators.” Welding Design & Fabrication 45
(10): 49-50; October 1972.
Hard. A. R. “Exploratory Tests of the Air Carbon Arc Cutting Process.” Welding
Journal 33(6): Res. Suppl. 261-s to 264-s; June 1954.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
32
CORTE Y ACANALADO CON EL PROCESO CAC – A
Hause, W. O. “What you should know about Air Carbon Arc Metal Removal.”
Welding Design & Fabrication 51 (1): 52-56; January 1978.
Marshall, W. J., et al. “Optical Radiation Levels Produced by Air Carbon Arc Cutting
Processes.” Welding Journal 59 (3): 43-46; March 1980.
Oliver, T. P., and Sanderson, J. T. “Arc Air Gouging: the Hazards and their control.”
Journal of the Society of Occupational Medicine 23 (4): 114-119; 1973
Panter, D. “Air Carbon Arc Gouging.” Welding Journal 56 (5): 32-37; May 1977.
Prager, M., and Thiele, E. W. “Welding a Copper Nickel Clad Ship-mariner II.”
Welding Journal 58 (7): 17-24; July 1979.
Ridal, E. J. “Preparation for Welding by Air Carbon Arc Gouging.” Welding & Metal
Fabrication 45(6): 347-353, 356-362; July / August 1977.
Soisson, L., and Henderson, J. “J-groove edge prep comes easy with AAC.”
Welding Design & Fabrication, 57(7); 53-55; July 1983.
Soisson, L. “Automatic AAC reduces edge preparation time.” Welding Journal 65 (5);
67-72; May 1986.
HENRY INFANTE CORONADO - WELDING
33