Conceptos basicos de corte metalico

CONCEPTOS BÁSICOS DE CORTE METÁLICO POR MEDIO DE EQUIPOS TÉRMICOS
Oxicorte
El término oxicorte corresponde una técnica auxiliar a la soldadura, e indica la operación de
seccionamiento o corte de chapas, barras de acero al carbono de baja aleación u otros
elementos ferrosos, por medio de un soplete alimentado por un gas combustible y oxígeno.
Esta operación se basa en la reacción fuertemente exotérmica de la oxidación del hierro en
presencia de oxígeno, es decir, hierro llevado a la temperatura de rojo y puesto en presencia
de oxígeno puro, lo transforma en óxido férrico (Fe2O3), que se derrite en forma de chispas al
ser su temperatura de fusión inferior a la del acero, continuando la combustión por la reacción
de oxidación, pero, para que suceda esta operación deben cumplirse dos condiciones:
a)
que la reacción de oxidación sea exotérmica.
b)
Que el óxido formado tenga una temperatura de fusión inferior a la del metal.
El oxicorte consta de dos etapas: en la primera, el acero se calienta a alta temperatura
aproximadamente unos 900 °C, con la llama producida por el oxígeno y un gas combustible
como acetileno (C2H2), hidrógeno (H), propano (C3H8), etc.; mientras en la segunda, donde se
procede a la inyección de un chorro de oxígeno puro a presión a fin de causar la oxidación
necesaria para el proceso de corte, además, la presión con que es inyectado produce la
expulsión del mismo, generando una sangría o ranura de corte.
El resto del trabajo consiste en mover este soplete ya sea en forma manual o por medio de una
máquina, a velocidad constante. Esta velocidad, si bien es típica del proceso en si, depende
del espesor a cortar, el tipo de gas combustible, las presiones de gas (regulaciones) y el tipo de
soplete con su correspondiente boquilla e inyector.
Espesores Diámetro
de
Presión de
Velocidad de
a cortar
la boquilla de oxígeno
avance
(mm)
corte
(m/h)
(kg/cm2)
(1/10)
Consumo
De
mano
máquina
oxígeno De acetileno
por metro
por metro
5
6
1
20
25
60
14
8
8
1.5
17.5
22
96
16
10
10
1.5
15
20
120
20
12
10
175
13
145
24
15
10
2.0
12
185
26
20
10
2.5
11
16
250
32
25
15
2.0
10
14
325
36
30
15
2.5
9.5
400
40
35
15
3
9
480
46
40
20
3
8.5
560
55
50
20
3.5
7
750
80
75
25
4
6
1275
125
100
30
4
5
7.5
1500
150
125
30
5
3a4
7
2000
175
10.5
Características de los elementos de un equipo de oxicorte
Además de las dos botellas móviles que contienen el combustible y el comburente, los
elementos principales que intervienen en el proceso de oxicorte son los manorreductores, el
soplete, las válvulas anti retroceso y las mangueras.
Los manorreductores desarrollan la transformación de la presión de la botella de gas (150 atm)
a la presión de trabajo (de 0,1 a 10 atm) de una forma constante; Se encuentran ubicados
entre las botellas y los sopletes.
El soplete requiere de dos conductos: uno por el que circule el gas de la llama calefactora (gas
combustible) y uno para el corte (oxígeno), en el se efectúa la mezcla de gases, y sus partes
principales son las dos conexiones con las mangueras, dos llaves de regulación, el inyector, la
cámara de mezcla y la boquilla.
Las válvulas anti retroceso son dispositivos de seguridad instalados en las conducciones y que
sólo permiten el paso de gas en un sentido, las conforman envolvente, un cuerpo metálico,
una válvula de retención y una válvula de seguridad contra sobrepresiones.
Las mangueras o conducciones sirven para conducir los gases desde las botellas hasta el
soplete. Pueden ser rígidas o flexibles.
Equipo de oxicorte.
Oxicorte robotizado
Biselador por Oxicorte
Oxicorte con cabezales
múltiples y control numérico
Características de la llama de oxicorte.
Las llamas de oxicorte juegan un doble papel; la de llevar la región de corte a una temperatura
para cebar la oxidación del hierro y después, la de ayudar a la regularidad de la oxidación con
el chorro de oxígeno, durante el corte.
La llama de oxicorte está constituida, por una
llama de calefacción a alta temperatura, y por
tanto, con mezcla preliminar de oxígeno y un
chorro de oxígeno que rodea o sigue a dicha
llama, que presenta el agente de oxicorte, así,
todas las llamas de oxicorte tienen un agente en
común, el oxígeno de corte, y las propiedades de
la llama de oxicorte dependerán de las llamas de
calefacción.
La llama de calefacción debe tener una temperatura bastante elevada, con el fin de disminuir
el tiempo de cebado de los cortes y mantener la combustión; la velocidad de corte depende,
en parte, de la temperatura de la llama junto con la cantidad de oxígeno necesario para el
corte, la que disminuye cuando la temperatura de la llama de calefacción aumenta.
La influencia del combustible sobre la llama de calefacción y por consiguiente sobre la
operación del oxicorte se resume en la siguiente tabla.
Combustible
Acetileno
Hidrógeno
Gas de ciudad
Propano
Butano
Ventajas
Inconvenientes
Poder calorífico elevado, gran
temperatura de calefacción, por tanto:
cebado rápido, velocidad de corte
elevada, llama de calefacción
económica, flexibilidad de la llama,
regulación fácil.
Profundidad de corte hasta 700mm
Llama de calefacción oxidante,
ventajosa para los cortes de gran
espesor de 500 a 1000 mm. Preferible
para el corte bajo el agua.
Económico en la proximidad de fábricas
productoras.
Gran concentración del calor que puede
generar una fusión de frenado y retraso
del corte.
Presencia obstructora del CO, es
necesario un ligero exceso de oxígeno.
Para grandes consumos, necesidad de
acetileno disuelto, precio más elevado.
Pequeño poder calorífico, precio de
coste elevado del H2, aprovisionamiento
difícil, costosa regulación de la llama.
Poder calorífico muy elevado. Ventajas
en los lugares de difícil
aprovechamiento. Transporte de una
gran cantidad de calorías en pequeño
volumen.
Llama de calefacción oxidante, poco
CO.
Ninguna ventaja particular.
Bencina
Pequeño poder calorífico, dificultad de
obtener grandes consumos.
Aprovisionamiento difícil, espesor de
corte limitado.
Dificultad de empleo para grandes
consumos debido a su pequeña tensión
de vapor.
Pequeño poder calorífico. Dificultad de
evaporación y de regulación de llama.
Combustible peligroso.
Normas de seguridad en el manejo de equipos de oxicorte
Un equipo de oxicorte está compuesto por dos bombonas de acero de dos gases comprimidos a
muy alta presión y muy inflamables que son el oxígeno y el acetileno. Los accidentes que se
produces son por no seguir las normas de seguridad relacionadas con el mantenimiento,
transporte y almacenaje de los equipos de oxicorte. La mayor peligrosidad del oxicorte radica
en que la llama de la boquilla puede superar una temperatura de 3100 °C, con el consiguiente
riesgo de incendio, explosión o de sufrir alguna quemadura.
Ventajas del corte con oxicorte

El equipo de oxicorte manual es portátil, por lo que puede emplearse en trabajos de
campo.

Es un método económico en la preparación de biseles

Poder calorífico elevado y gran temperatura de calefacción, esto permite una velocidad de
corte elevada.

Baja inversión y bajo costo de operación con el corte con plasma
Desventaja del corte con oxicorte

El proceso está limitado al corte de materiales ferrosos.

No se emplea para cortar acero inoxidable.

La quema del combustible y la oxidación del metal requieren un control de emisiones y una
ventilación adecuada.

La zona afectada
por el calor es mayor que la producida por plasma, produciendo
deformaciones.

Presencia obstructora de CO (monóxido de carbono)

Requiere tiempo de precalentamiento.
Corte por plasma
El corte por plasma se basa en la acción térmica y mecánica de un chorro de gas calentado por
un arco eléctrico de corriente continua establecido entre un electrodo ubicado en la antorcha
y la pieza a mecanizar. El chorro de plasma lanzado contra la pieza penetra la totalidad del
espesor a cortar, fundiendo y expulsando el material, lo que permite conseguir cortes de alta
calidad, buen acabado, con un reducido riesgo de deformaciones debido a la compactación
calorífica de la zona de corte, pero no es recomendable el uso de la cortadora de plasma en
piezas pequeñas, debido a que la temperatura es tan elevada que la pieza llega a deformarse.
Antorcha para el corte por plasma.
Proceso de corte por plasma.
Boquilla para la formación de gas ionizado.
Características del proceso
Se utiliza para el corte de cualquier material metálico conductor y especialmente en acero
estructural, inoxidables y metales no férricos.
El corte por plasma puede ser un proceso complementario para trabajos especiales, como
pueden la producción de pequeñas series, la obtención de tolerancias muy ajustadas o la
mejora de acabados. El comienzo del corte es prácticamente instantáneo y produce una
deformación mínima de la pieza.
Este proceso permite mecanizar a altas velocidades de corte y produce menos tiempos
muertos, dado que no se necesita precalentamiento para la perforación;
además permite
espesores de corte de 0.5 a 160 milímetros, con unidades de plasma de hasta 1000 amperios.
El corte por plasma también posibilita mecanizados en acero estructural con posibilidad de
biselados hasta en 30 milímetros.
Corte por plasma.
Equipo necesario.
El equipo necesario para aportar esta energía consiste en un generador de alta frecuencia
alimentado por energía eléctrica, gas para generar la llama de calentamiento, un electrodo y
porta electrodo que dependiendo del gas puede ser de tungsteno, hafnio o circonio.
Variables del proceso
Las variables del proceso son:

Gases empleados.

El caudal y la presión de los mismos.

Distancia boquilla pieza.

Velocidad del corte.

Energía empleada o intensidad del arco.
El caudal, la presión del gas -plasma, la distancia boquilla-pieza y la velocidad del corte se
pueden ajustar en las maquinas de corte por plasma, según la pieza a cortar. Su calidad varía
en función del control de esos parámetros, para conseguir mejor acabado de las piezas y mayor
productividad.
Gas-plasma
Los principales gases que se utilizan como gases plasmágenos son, argón, nitrógeno, aire o
mezcla de estos gases. Por lo general, se utiliza el nitrógeno por su mejor comportamiento
respecto a la calidad del corte y garantiza una durabilidad de la boquilla.
El chorro del gas–plasma utilizado en el proceso se compone de dos zonas:

Zona envolvente, que es una capa anular fría sin ionizar, que envuelve la zona central. Al
ser fría conseguimos refrigerar la boquilla, aislarla eléctricamente y confinar el arco de la
región de la columna-plasma.

La zona central, que se compone por dos capas, una periférica constituida por un anillo de
gas caliente, no suficientemente conductor, y la columna de plasma o el núcleo, donde el
gas-plasma presenta su más alta conductividad térmica, la mayor densidad de partículas
ionizadas y las más altas temperaturas, entre 10.000 y 30.000 ºC.
Ventajas del corte con plasma

El plasma es empleado para el corte de cualquier material y en particular para los de alto
punto de fusión.

Es mucho más rápido que el oxicorte.

Se aplica para cortar aluminio y sus aleaciones, aceros inoxidables y cobre.
Desventajas del corte con plasma


El campo de aplicación está limitado a cortes inferiores a 100 mm.
Es muy susceptible a cambios en las combinaciones de gases, a las velocidades de corte e
incluso al posicionamiento del soplete.
 Se debe tener en cuenta aspectos como la seguridad y el medio ambiente debido a la
producción de gases y humos que pueden provocar malestar en los operarios e incluso lesiones
en las vías respiratorias.

El equipo es más costoso en comparación al oxicorte.
Corte con láser
Es una técnica empleada para cortar piezas de chapa, su fuente de energía es un láser que
concentra luz en la superficie de trabajo. El efecto láser se genera al excitar las moléculas de
las sustancias que emiten radiación láser como el CO2, cristales de rubí, mezclas cristalinas de
neodimio, aluminio, oxido de itrio y granate-NdYag-Laser, mediante la aplicación de alta
frecuencia, descargas eléctricas o impulsos de luz. Esta excitación en un ambiente físico
denominado resonador, luego el rayo láser es transportado desde el resonador al cabezal de
corte y enfocado mediante lentes especiales en una zona que abarca entre 0,1 a 0,3 mm de
diámetro, ubica a décimas de milímetro sobre la superficie del material a cortar.
El corte por Láser se realiza gracias al intenso calor del rayo láser concentrado, el cual funde
el material a trabajar en un área muy estrecha (0,2 mm o menos). Luego, un flujo de gas, ya
sea aire o nitrógeno, actúa con el rayo láser para expulsar el material fundido por la parte
inferior de la lámina, también el corte puede incluir un proceso de oxidación en el cual el
oxigeno es el gas de corte. Finalmente, la cabeza de corte, la lámina a procesar, o ambos se
mueven para producir el perfil de corte requerido.
En esta técnica se utilizan habitualmente potencias que oscilan entre 3000 y 5000 W y se usa
principalmente para el corte previo y el recorte de material sobrante, pudiendo desarrollar
contornos complicados en las piezas. Los materiales más utilizados en esta técnica son acero
inoxidable, acero carbono, aluminio, cobre, bronce, acrílico, madera y los espesores más
habituales varían entre los 0,5 y 6 mm para acero o aluminio, llegando hasta 25 mm para acero
al carbono, mientras en el corte con bisel el espesor es de hasta 15 mm.
Diagrama de corte con laser
mediante la aplicación de
Luz.
Ejemplo de corte laser
Ventajas del corte con láser.

No se necesita matrices de corte.

Permite efectuar ajustes de silueta.

Es robotizado para poder mantener constante la distancia entre el electrodo y la superficie
exterior de la pieza.

Altísima calidad de corte en diferentes materiales.

Comparado con plasma u oxicorte, el láser es un proceso que remata las piezas con tanta
calidad que no necesita de operaciones posteriores para adecuar o mejorar los acabados.
Desventajas del corte con láser.

Se requiere una alta inversión en maquinaria.

Cuanto más conductor del calor sea el material, mayor dificultad habrá para cortar.

El laser que se utiliza en esta técnica, afecta térmicamente al metal pero si la graduación
es la correcta no deja relieve.

Las piezas a trabajar se prefieren opacas y no pulidas, porque reflejan menos.
Referencias

http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-corte-plasma.cfm

http://www.frm.utn.edu.ar/cmateriales/Trab.%20Inves.(alum)/Técnicas%20de%20oxicorte
/BENITES.htm

http://www.indura.com.pe/doc/peru/manua_de_procesos_y_productos_de_soldadura_ind
ura.pdf

http://ww3.achs.cl/ws/wps/wcm/connect/f79f3f004d90b10db9fdbff7b4efeba5/BIFITE_SA
01.pdf?MOD=AJPERES&CACHEID=f79f3f004d90b10db9fdbff7b4efeba5

http://www.ing-instalar.com.ar/procesos/oxicorte.html

http://www.cihmas.com.ar/seguridad-e-higiene-en-trabajos-de-soldaduracorteoxiacetilenicos/