Corte Térmico de Metales (Con Diagrama)
Después de leer este artículo, aprenderá sobre el proceso de corte térmico de metales con la ayuda de diagramas adecuados.
El corte térmico es una familia de procesos en los que el calor de un arco eléctrico, energía de radiación o una reacción exotérmica se utiliza para fundir u oxidar un metal a una velocidad acelerada para lograr un corte. Hay una serie de procesos que utilizan el calor del arco para cortar metales e incluyen arco metálico blindado, arco de aire y carbón, arco de plasma, arco de gas de tungsteno y arco de gas metal.
El haz de electrones y el rayo láser utilizan la energía de radiación para lograr el corte de metales. La llama de gas oxicombustible junto con el chorro de oxígeno se utiliza para iniciar y mantener una reacción oxidante exotérmica que genera suficiente calor y afecta a la separación de metales, especialmente las aleaciones ferrosas con bajo contenido de carbono. Fuera de estos procesos, el oxiacetileno, el arco de carbono y el arco de plasma son los tres principales procesos de corte térmico utilizados en la industria.
El proceso de corte por llama con oxiacetileno, inventado en 1887, es el proceso más utilizado para el corte económico y de alta velocidad de aceros de bajo carbono. En este proceso se emplea una antorcha de corte de gas, que se muestra en la figura 2.58, que tiene cierta semejanza con la antorcha de soldadura de gas.
La antorcha de corte de gas no solo proporciona un medio para obtener una llama de oxi-acetileno, sino que también tiene un paso controlado por una palanca separada para proporcionar un chorro de gas de oxígeno puro a alta presión que incide sobre el metal calentado para provocar la oxidación y la generación de calor mediante la siguiente reacción .
3Fe + 20 2 → Fe 3 O 4 + calor (1120 KJ / mol)
Sin embargo, el inicio de la reacción solo es posible si el metal que se va a cortar ha alcanzado la temperatura de ignición de 870 ° C o más para el acero. Una vez que se inicia la reacción, se requiere la llama solo para sostenerla, por lo que se usa una llama neutra de baja energía. El metal oxidado (Fe 3 O 4 ) tiene un punto de fusión más bajo que el punto de corte del acero, por lo que el corte se logra más rápido que el de la fusión.
El chorro de oxígeno también ayuda a expulsar el metal oxidado o la escoria del corte o la ranura.
Comercialmente, el proceso de corte con oxiacetileno se utiliza ampliamente para el corte de aceros suaves y de baja aleación para cortes rectos o contorneados, así como para la preparación de bordes de juntas para soldadura. También tiene un uso limitado en el corte de hierro fundido y aceros inoxidables, por ejemplo, en fundiciones para eliminar puertas y elevadores, etc. de las piezas de fundición.
El proceso de aire del arco de carbono utiliza el calor producido por un arco eléctrico entre una varilla de grafito y la pieza de trabajo para fundir el metal y expulsarlo del corte con aire comprimido, lo que también puede oxidar parcialmente el material y, por lo tanto, ayudar a reducir su punto de fusión. El chorro de aire comprimido generalmente sigue el arco para expulsar el metal fundido como se muestra en la figura 2.59.
El proceso se utiliza para cortar o separar y raspar los metales. La mayoría de las fuentes de alimentación de soldadura por arco estándar, tanto de CA como de CC, con un voltaje de circuito abierto de 60 voltios se pueden utilizar para el corte por arco de carbono en aire. Los electrodos usados de 150 a 300 mm de largo varían de 4 a 25 mm de diámetro. Se utilizan electrodos tanto recubiertos como de cobre, sin embargo, este último tipo encuentra un uso más extenso debido a la mejor uniformidad de ranura lograda por ellos. La presión de aire utilizada es de 55 a 70 N / cm 2 con un caudal de aire de 85 a 1415 litros por minuto.
El proceso de aire de arco de carbono se usa ampliamente para ranurado, preparación de bordes de juntas y para eliminar metal de soldadura defectuoso. También se utiliza para raspar objetos metálicos.
En el corte por arco de plasma, un metal se separa fundiéndolo con un chorro de gas caliente ionizado a alta velocidad. El equipo empleado es similar al utilizado para la soldadura por arco de plasma, sin embargo, la presión del gas es mayor que la utilizada en la soldadura.
La antorcha de corte por arco de plasma es del tipo de plasma transferido con la pieza de trabajo conectada al ánodo de la fuente de alimentación de CC, como se muestra en la Fig. 2.60. La fuente de alimentación utilizada es del tipo característico de voltios-amperios de caída con un rango de voltaje de circuito abierto de 120 a 400 voltios. Mayor OCV se utiliza para cortar secciones más gruesas. El rango de corriente de salida requerido es generalmente de 70 a 1000 amperios.
El gas utilizado para producir chorro de plasma depende del metal a cortar, por ejemplo, el acero al carbono se puede cortar con aire comprimido, mientras que la mayoría de los metales no ferrosos se pueden cortar utilizando nitrógeno, hidrógeno, argón o sus mezclas.
Casi todos los metales se pueden cortar mediante corte por arco de plasma, pero es particularmente adecuado para cortar aluminio y aceros inoxidables. También se puede utilizar para corte de pila, corte de forma y biselado de placa.
Además de los tres métodos de corte descritos anteriormente, también se usan ocasionalmente otros métodos de corte térmico para aplicaciones específicas, por ejemplo, se puede usar un proceso de arco metálico protegido en lugar de un arco de carbono para raspar. Sin embargo, esto implica el uso de una corriente más alta que para la soldadura, aunque el equipo utilizado sigue siendo básicamente el mismo tanto para la soldadura como para el corte.
El haz de electrones y el rayo láser también se pueden emplear para cortar metales, pero su uso está limitado debido al alto costo inicial del equipo.
