Procesos de corte de arco de metales: 6 procesos
Este artículo arroja luz sobre los seis procesos principales de corte de metales. Los procesos son: 1. Corte de arco de carbono 2. Corte de arco de aire de aire 3. Corte de arco de metal 4. Corte de arco de metal y gas (GMA) 5. Corte de arco de tungsteno y gas (GTA) 6. Corte de arco de plasma.
Proceso de corte de arco # 1. Corte de arco de carbono:
En el corte por arco de carbono, se usa un electrodo de carbón o grafito para fundir el metal y lograr un corte como se muestra en la figura 19.11. Los electrodos de grafito permiten densidades de corriente más altas, permanecen afilados durante más tiempo y producen un corte más limpio que los electrodos de carbono. La fuente de alimentación de corriente continua se usa con el electrodo conectado al lado negativo del circuito. La Tabla 19.3 proporciona una estimación aproximada de la tasa de corte de la placa de acero con electrodos de grafito.
La posición más adecuada para el corte con arco es hacia abajo o verticalmente para permitir que el metal fundido fluya fácilmente fuera del corte. El corte resultante es generalmente áspero con bordes fusionados. La rugosidad de kerf se atribuye al salto de arco de un lado a otro. Otros inconvenientes del corte con arco de carbono son un corte ancho de hasta 25 mm de ancho, una baja tasa de corte en secciones pesadas, la captación de carbono apreciable por el corte provoca una mayor dureza y, por lo tanto, dificultades de mecanizado posteriores y un alto requisito de corriente.
El corte por arco de carbono se puede utilizar para el corte de productos de fundición, aceros aleados y metales no ferrosos; Sin embargo, este proceso no tiene mucha importancia industrial.
Proceso de corte de arco n. ° 2. Corte de arco de aire y carbono.
El método de corte con aire del arco de carbono del aire consiste en fundir el metal con un arco eléctrico y eliminarlo mediante una explosión de aire. Un chorro de alta velocidad que viaja en paralelo al electrodo de carbono golpea la piscina de metal fundido justo detrás del arco y expulsa el metal fundido. La figura 19.12 muestra las características básicas del proceso. El electrodo de carbón se mantiene en un soporte especialmente diseñado que contiene orificios a través de los cuales chorros de aire comprimido soplan a lo largo y detrás del electrodo.
Proceso de corte de arco n. ° 3. Corte de arco de metal:
En el proceso de corte de arco metálico, el corte se logra mediante la fusión del arco entre un electrodo y la pieza de trabajo; El material fundido es eliminado por la fuerza de la gravedad. Cuando los electrodos cubiertos se utilizan para cortar, el proceso se denomina corte con arco de metal blindado (SMA).
El equipo requerido es el equipo estándar de soldadura de arco metálico blindado. En el corte de SMA, el material del núcleo puede ser cualquier acero con bajo contenido de carbono, incluso el inadecuado para la soldadura, ya que las impurezas en el metal del núcleo tienen pocas consecuencias. Se debe dar preferencia a los revestimientos de penetración profunda como el revestimiento celulósico. Se debe usar un electrodo de diámetro relativamente pequeño con un electrodo de cd negativo.
El recubrimiento ralentiza la fusión del electrodo, estabiliza el arco y actúa como un aislante que evita que el arco se acorte con la pared lateral cuando el electrodo se introduce en el corte. Si el revestimiento del electrodo se humedece al sumergirlo en agua, la tasa de consumo del electrodo disminuirá, por lo que se puede cortar más longitud por electrodo.
En la selección de SMA, la corriente se establece mucho más alta que la utilizada normalmente para la soldadura. Esto da como resultado una gran piscina fundida que se cae y se corta. En material grueso, se requiere una acción de corte para realizar el corte y permitir que el metal fundido se caiga como se muestra en la Fig. 19.14.
El corte producido por el corte SMA es áspero pero superior al corte por arco de carbono; el corte es estrecho con una anchura aproximadamente igual al diámetro del electrodo. Se utiliza principalmente para trabajos duros, como cortar chatarra, cortar remaches y perforar agujeros.
Proceso de corte por arco # 4. Corte por arco de gas metal (GMA):
En este proceso, se usa el equipo de soldadura de arco metálico a gas habitual y el calor para el corte se obtiene del arco eléctrico formado entre un cable de electrodo alimentado de manera continua y la pieza de trabajo, generalmente con protección de gas inerte. El arco se produce entre el lado delantero del alambre y el borde de corte de avance. La fuerza debida al flujo de gas protector y los efectos magnéticos del electrodo expulsan el metal fundido de la ranura. Este proceso se puede utilizar en todos los cortes de posición, pero casi no tiene importancia industrial.
Proceso de corte por arco n.º 5. Corte por arco de tungsteno con gas (GTA):
En este proceso, el corte se logra mediante un arco entre un electrodo de tungsteno y el trabajo utilizando el mismo equipo que se utiliza para la soldadura con arco de tungsteno con gas (GTAW). El corte se logra elevando la densidad de corriente por encima de la requerida para buenas condiciones de soldadura y con un aumento del caudal del gas de protección.
La velocidad del chorro de gas expulsa el metal fundido para formar la ranura. Generalmente se usa una mezcla de gas protector de 65% de argón y 35% de hidrógeno. Se puede usar nitrógeno siempre que se tomen las precauciones adecuadas para eliminar los humos tóxicos formados durante la operación.
Las velocidades típicas para el corte GTA son de 1 a 1, 5 m / min en aluminio de 3 mm de espesor y de 0-5 a 1 m / min en acero inoxidable de 3 mm de espesor. La corriente utilizada es de 200 a 600 A para cortar acero inoxidable y aluminio de hasta 13 mm de grosor.
La calidad del corte a lo largo del corte es buena y, a menudo, no requiere una posterior operación de acabado. Este proceso se puede utilizar para cortar aceros inoxidables de hasta 50 mm de espesor. Cuanto más grueso es el metal a cortar, mayor es la tolerancia que debe permitirse en el ancho del corte.
Aunque el proceso de corte de GTA se puede utilizar para cortar cualquier metal en secciones delgadas, se ha reemplazado por el corte por arco de plasma y ahora tiene poca importancia industrial, excepto cuando no se dispone de equipos para otros procesos más eficientes.
Proceso de corte de arco n. ° 6. Corte de arco de plasma:
En el proceso de corte con arco de plasma (PAC), el metal se corta al fundir un área localizada con el arco restringido y al retirar el material fundido con un gas ionizado caliente de alta velocidad llamado chorro de plasma.
El corte por chorro de plasma es similar al modo de agujero de la cerradura de la soldadura de plasma, excepto que a diferencia de la soldadura, el agujero de la cerradura no se puede cerrar detrás del arco de plasma. La velocidad del chorro de plasma es muy alta, por lo que la expulsión de metal fundido es fácil.
El corte por arco de plasma se usa principalmente en el modo de arco transferido empleando un arco piloto para el inicio del arco de plasma.
Hay tres variaciones principales del proceso de APA, a saber, corte por plasma de alta corriente, corte por plasma de baja corriente y corte por plasma con inyección de agua o protección de agua. El diseño de la antorcha de plasma depende de la variación del proceso.
Calidad de corte de plasma:
La calidad de un corte de plasma está determinada por la suavidad de la superficie, el ancho de la ranura, el paralelismo de las caras de corte, la cuadratura del corte y la nitidez de los bordes superiores. Estos factores se deciden por el material que se está cortando, el diseño y la configuración del equipo y las variables operativas.
Los cortes de alta calidad generalmente se obtienen con una potencia moderada y bajas velocidades de corte. La oxidación de la superficie casi no se encuentra en los equipos de PAC automatizados modernos que utilizan inyección de agua o protección contra el agua.
En acero inoxidable muy grueso (> 180 mm), el proceso de arco de plasma tiene poca ventaja sobre el corte de gas de oxicombustible en términos de velocidad y ancho de corte, aunque el PAC es considerablemente más limpio. En general, el ancho de corte en el corte por plasma es de 1.5 a 2 veces más ancho que el ancho de corte para el corte de oxicombustible.
El corte con arco de plasma generalmente resulta en corte en bisel y el ángulo de bisel en ambos lados del corte tiende a aumentar con la velocidad de corte. El redondeo de los bordes se produce cuando la distancia de separación de la antorcha es demasiado grande o cuando se utiliza una potencia excesiva para cortar una placa determinada; también puede ser resultado del corte a alta velocidad de materiales de menos de 6 mm de espesor.
En las tablas 19.6, 19.7 y 19.8, respectivamente, se ofrecen recomendaciones de operación típicas para lograr cortes de alta calidad para el corte por plasma de aluminio, acero inoxidable y aceros con bajo contenido de carbono.
Escoria o escoria es el material oxidado o fundido que se forma durante el corte térmico y se adhiere al borde inferior de la placa. Con los equipos mecanizados actuales, se pueden producir cortes libres de escoria en aluminio y aceros inoxidables para espesores de hasta 75 mm y en aceros de bajo carbono hasta aproximadamente 40 mm; sin embargo, para los aceros con bajo contenido de carbono, la selección de velocidad y corriente es más crítica. La escoria generalmente es inevitable para cortes hechos en materiales más gruesos.
La seguridad:
Debido a que el chorro de plasma funciona normalmente a velocidades cercanas a las supersónicas, esto produce un alto nivel de ruido en el corte del arco de plasma. Por lo tanto, el operador debe estar protegido no solo contra el arco, las salpicaduras y los humos, sino también contra los altos niveles de ruido.
Además de la ropa protectora, los guantes y el casco habituales, el operador debe usar un dispositivo de protección auditiva como tapones para los oídos. Se debe proporcionar escape local para una ventilación adecuada. Aparte de estos, hay dos accesorios de seguridad más comunes utilizados para PAC; Son mesa de agua y silenciador de agua.
La mesa de agua es una mesa de corte convencional llena de agua hasta la superficie inferior de la pieza a cortar. La turbulencia producida en el agua debido al chorro de plasma ayuda a atrapar los humos y el material eliminado de la ranura.
El silenciador de agua es un dispositivo que reduce el ruido. Es una boquilla unida al cuerpo de la antorcha que produce una cortina de agua debajo de la boquilla de la antorcha. Siempre se utiliza junto con un nivel freático. La cortina de agua sobre la placa (pieza de trabajo) y el agua que protege la placa en la parte inferior encierran el chorro de arco de plasma en un escudo insonorizante.
Aplicaciones:
El corte por arco de plasma se puede utilizar para cortar cualquier material, incluidos los dieléctricos. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones se limitan al corte de aceros al carbono, aluminio y aceros inoxidables. Se puede utilizar para corte de apilado, biselado de placa, corte de forma y perforación. Este proceso puede tratar con éxito el carbono y los aceros inoxidables de hasta 40 mm de espesor, con fundición de hierro de hasta 90 mm de espesor, con aluminio y sus aleaciones de hasta 120 mm de espesor y con cobre de hasta 80 mm de espesor.
Las ventajas económicas del PAC en comparación con el corte con oxi-acetileno son más evidentes en los cortes largos y continuos realizados en un mayor número de piezas. Estas aplicaciones suelen encontrarse en la construcción naval, la fabricación de tanques de almacenamiento, la construcción de puentes y los centros de suministro de acero. El PAC se puede utilizar a altas velocidades de corte sin perder precisión de corte y tolerancias.
Por ejemplo, los metales pueden cortarse a velocidades de 2-5 a 3-8 m / min que podrían cortarse a una velocidad máxima de 0-5 a 0-63 m / min por corte de oxi-acetileno. Se pueden utilizar velocidades de hasta 7 m / min para cortar algunos materiales delgados; Tales velocidades son obviamente posibles solo con medios automáticos.
La placa de acero al carbono se puede cortar más rápido con un proceso de corte con oxiacetileno que con PAC si el espesor del material es de alrededor de 75 mm. Sin embargo, para grosores de corte de menos de 25 mm, el PAC es hasta cinco veces más rápido que el proceso de oxiacetileno. La eliminación de la pila de plasma es más eficiente que el corte de la pila con un proceso de oxiacetileno.
El corte por arco de plasma también se puede modificar para cortar metales bajo el agua.
La baja variación de la corriente de plasma está ganando popularidad porque se puede usar manualmente para cortar materiales como el acero inoxidable y el aluminio para la producción y el mantenimiento. El acanalado de plasma de baja corriente también se puede utilizar para salvar piezas fundidas defectuosas.
El plasma de alta corriente se puede utilizar para cortar cualquier material con un equipo de corte de forma automático, pero requiere un aparato de alta velocidad para lograr las ventajas económicas del proceso.
El corte por plasma de inyección de agua no solo reduce los humos y el humo producidos por el proceso de plasma de alta corriente, sino que también mejora la calidad del corte en la mayoría de los materiales.
