Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Accede a apuntes, guías, libros y más de tu carrera Corte Térmico pag. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- TTeemmaa 11..1133 PPRROOCCEESSOOSS DDEE CCOORRTTEE YY PPRREEPPAARRAACCIIÓÓNN DDEE BBOORRDDEESS AAccttuuaalliizzaaddoo ppoorr:: FFéélliixx BBoollaaññooss SSiieerrrraa Septiembre 2004 Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -1- ÍNDICE 0.- INTRODUCCIÓN 1.- PREPARACIÓN DE BORDES PARA SOLDADURA 1.1.- Conceptos Fundamentales de Preparación de Bordes 1.1.1.- Aspectos Geométricos 1.1.2.- Aspectos Químicos y Metalúrgicos 1.2.- Tipos de Preparación y sus Aplicaciones 1.3.- Procesos de corte y preparación de bordes 2.- MECÁNICOS 2.1.- Corte por Cizalladura 2.1.1.- Cizallado 2.1.2.- Punzonado 2.2.- Arranque de Viruta 2.2.1.- Aserrado 2.2.2.- Mecanizado 2.3.- Abrasión 2.3.1.- Abrasivo Aglomerado (Amolado) 2.3.2.- Abrasivo Suspendido (Chorro de Agua) 2.3.2.1.- Aplicaciones 2.3.2.2.- Características 2.3.2.3.- Instalaciones 3.- TÉRMICOS 3.1.- Oxicorte 3.1.1.- Gases para Oxicorte 3.1.2.- Influencia de la pureza del oxigeno 3.1.3.- Función de la llama de calentamiento en el oxicorte 3.1.4.- Reguladores. Válvulas de seguridad y canalizaciones 3.1.5.- El Soplete 3.1.6.- Boquillas de Cortina 3.1.6.1.- Pureza del oxigeno de corte 3.1.6.2.- Diseño de una boquilla de cortina 3.1.6.3.- Soplete adecuado 3.1.6.4.- Datos de corte 3.1.6.5.-Calidad de bordes 3.1.6.6.- Influencia del gas combustible 3.1.6.7.- Aspectos económicos 3.1.7.- Datos de trabajo para oxicorte 3.1.8.- Regulación de la llama y calidad de corte 3.1.9.- Oxicorte con adición de polvo de hierro 3.1.10.- Instalaciones y configuraciones de corte 3.2.- Plasma 3.2.1.- Definición del plasma gaseoso 3.2.2.- Fluidos plasmágenos 3.2.3.- Equipos de corte con plasma 3.2.4.- Principios de la operación 3.2.5.- Tipos de corte con plasma 3.2.5.1.- Corte por fusión 3.2.5.2.- Corte con oxidación parcial 3.2.5.3.- Corte convencional 3.2.5.4.- Corte con gas secundario (DUAL FLOW) 3.2.5.5.- Corte con inyección de agua 3.2.5.6.- Corte con inyección de oxígeno 3.2.5.7.- Corte en mesas de agua 3.2.6.- Parámetros de corte Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -2- 3.2.7.- Efectos metalúrgicos 3.2.7.1.- Acero al carbono 3.2.7.2.- Acero inoxidable 3.2.7.3.- Aluminio 3.2.8.- Defectología 3.2.9.- Porosidad en la soldadura de juntas cortadas con plasma 3.2.10.- Seguridad en el corte con plasma 3.2.10.1.- Altos voltajes 3.2.10.2.- Producción de gases nocivos 3.2.10.3.- Producción de gas oxi-hidrógeno inflamable 3.2.10.4.- Radiación proveniente del arco 3.2.10.5.- Ruido 3.2.10.6.- Humos 3.2.11.- Comparación con otros procesos 3.3.- Láser 3.3.1.- Partes fundamentales de un láser 3.3.2.- Tipos de láser en función de la fuente 3.3.2.1.- CO2 3.3.2.2.- Nd: YAG 3.3.2.3.- Otros 3.3.3.- Tipos de focalización 3.3.4.- Calidad del haz 3.3.5.- Interacción con el material base 3.3.6.- Instalaciones 3.3.7.- Consumibles 3.3.8.- Variables del proceso 3.3.9.- Seguridad en el corte por láser 3.4.- Otros procesos de corte 3.4.1.- Arco aire 3.4.2.- Lanza térmica Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -3- 0.- INTRODUCCIÓN Una de las primeras tareas a realizar en los procesos de soldeo es el corte y preparación de bordes. Estas operaciones que no son en sí, el propio proceso, son vitales para el logro de unos buenos resultados en las operaciones posteriores de soldeo. De cómo realicemos estas tareas previas van a depender muchos parámetros importantes que nos afectarán posteriormente de manera decisiva en el resultado de las uniones soldadas que realicemos. El corte y la preparación de bordes condicionarán posteriormente parámetros tan importantes como: - Impurezas e inclusiones en los bordes a soldar. - Acabado superficial de los bordes. - Geometría de la unión soldada y la distribución de calor. - Procesos de soldeo apropiados. - Número y forma de los cordones o pasadas. - Deformaciones post soldadura. - Probabilidad de que se produzcan determinados tipos de defectos. Es por ello que para la consecución de unas buenas soldaduras irremediablemente tendremos como punto de partida la realización de una correcta y adecuada preparación de bordes. 1.- PREPARACIÓN DE BORDES PARA SOLDADURA Entendemos por preparación de bordes las operaciones que se realizan sobre los materiales base previamente a la ejecución del soldeo, para adecuarlos a los procesos que vamos a utilizar, dejando los materiales de base de la manera más óptima para conseguir los mejores resultados posibles. 1.1.- Conceptos Fundamentales de Preparación de Bordes En las preparaciones de bordes para soldeo existen dos tipos de aspectos fundamentales que van a afectar posteriormente al desarrollo de la soldadura y que debemos tener en cuenta, que son las modificaciones geométricas y las químico-metalúrgicas del material base. 1.1.1.- Aspectos Geométricos Existen una serie de parámetros que definen la geometría de una preparación de bordes: - Espesor (e) - Ángulo (α) - Ángulo complementario (γ) - Talón (m) - Garganta o entrehierro (x) - Radio (r) Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -4- - Forma - Acabado superficial FIGURA 1.0 DIMENSIONES QUE DEFINEN UNA PREPARACION DE BORDES 1.1.2.- Aspectos Químicos y Metalúrgicos De los procesos de preparación de bordes pueden quedar restos e inclusiones sólidas, líquidas o gaseosas que modifiquen los posteriores resultados de la soldadura. Como ejemplo de esto, podemos apuntar los óxidos y escorias de tipo sólido; las grasas, taladrinas e hidrocarburos de tipo líquidas (las de tipo líquidas serán mas bien siempre de restos y no inclusiones) y de tipo gaseoso como hidrógeno y nitrógeno retenidos (las de tipo gaseoso serán mas bien siempre de inclusiones y no de restos). También en los distintos procesos de preparación de bordes podremos producir transformaciones metalúrgicas en las zonas próximas a dicha preparación que afectarán a los resultados posteriores de las operaciones de soldeo. 1.2.- Tipos de Preparación y sus Aplicaciones Las distintas preparaciones de bordes dependen principalmente del espesor del material a soldar y los procesos que se van a aplicar, siendo los rangos habituales los siguientes: Para soldaduras a tope manuales y semiautomáticas: Bordes rectos: sin separación, soldando por un solo lado, hasta 2 mm. Sin separación, soldando por ambos lados para espesores de hasta 3 mm. con separación, de ½ del espesor por un lado de 2 a 4 mm. con separación ,de ½ del espesor por ambos lados de 3 a 6 mm. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN Chaflán enbisel simple: Se utilizan para espesores de más de 4 mm. tipo semi V se usan con ángulos mayores de 45º tipo V o Y se usan normalmente con ángulos de 60 a 70º Tipo J y U se utilizan normalmente con ángulos de 35 y 45º respectivamente. Los chaflanes de tipo J se utilizan en lugar de los de tipo semi V cuando el espesor es tal que el volumen de metal a depositar es sustancialmente menor y compensa la menor aportación de material y el menor tiempo de ejecución el sobre-coste económico que acarrea la mayor dificultad de la realización del bisel. Así mismo y por idénticas razones se emplean los biseles de tipo U en lugar de los de los tipos V e Y. Chaflán en bisel doble: Se pueden utilizar para espesores superiores a 10 ó 12 mm. tipo K se usan normalmente con ángulos de 45º o mayores tipo X se usan normalmente con ángulos de 60 a 70º tipo doble J se utilizan normalmente con ángulos de 35º tipo doble U se utilizan normalmente con ángulos de 45º Se usan en lugar de los de bisel simple cuando hay acceso a soldar por ambos lados, y aportan la ventaja, de compensar las deformaciones, reducir prácticamente a la mitad el material aportado, como se puede observar en la figura 1.1, y disminuir en gran medida los riesgos de defectología en las pasadas de raíz, al permitir el saneado de la misma desde el lado opuesto. En cambio presentan la desventaja de aumentar la manipulación de la pieza para ejecutar las soldaduras, lo que acarrea una gran dificultad en caso de piezas de gran volumen y/o masa. FIGURA 1.1 COMPARACION VOLUMEN DE MATERIAL APORTADO ENTRE UNA PREPARACION EN V Y OTRA DE IGUAL ESPESOR EN X Los chaflanes de tipo doble J se usan en lugar de los de tipo K y los de doble U en lugar de los de tipo X en los mismos casos y condiciones en los que se usaban los de tipo J y U en lugar de los de tipo semi V y V o Y respectivamente. Así mismo, en general, los chaflanes o biseles de tipo J y U se podrán usar con ángulos tanto más pequeños cuanto mayor sea el radio de la parte inferior, de tal manera que siempre se permita un buen acceso del arco al fondo de la unión y una buena fusión en los bordes. -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -5- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -6- Para soldaduras automáticas: Se usan otro tipo de preparaciones que van a depender en gran medida del proceso y los parámetros que se empleen. De las preparaciones habituales para los distintos procesos y espesores se dan algunos ejemplos en las figuras siguientes en donde se muestran preparaciones usuales. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -7- En I ( Bordes Rectos ) En T En V En V con talón o En Y En T con penetración por una cara En X En X Asimétrica En T con penetración total En K Por una sola cara con soporte En T con penetración por una cara con soporte En U FIGURA 1.2 PREPARACIONES A TOPE MÁS FRECUENTE FIGURA 1.3 PREPARACIONES EN SOLDADURA EN ÁNGULO Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -8- FIGURA 1.4 PREPARACIONES DE SOLDADURA MANUAL FIGURA 1.5 PREPARACIONES DE SOLDADURA SEMIAUTOMATICA Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -9- FIGURA 1.6 PREPARACIONES DE SOLDADURA AUTOMATICA POR UN LADO HASTA 14 MM. Y DE 15 A 22 MM. FIGURA 1.7 PREPARACIONES DE SOLDADURA AUTOMATICA POR DOS LADOS PARA MAS DE 22 MM. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -10- Ø + Ø mm + 2mm FIGURA 1.8 PREPARACIONES DE UNA SOLA CARA EN SOLDADURA MANUAL HORIZONTAL Y CORNISA Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -11- FIGURA 1.9 PREPARACIONES DE SOLDADURA SEMIAUTOMATICA HASTA 7 MM., DE 8 A 15 MM., MAS DE 15 MM. HORIZONTAL Y PARA ESPESORES DE MENOS DE 40 MM. EN CORNISA FIGURA 1.10 PREPARACION DE SOLDADURA AUTOMATICA Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -12- FIGURA 1.11 PREPARACIONES DE SOLDADURA T.I.G. HASTA 6 MM., DE 7 A 14 MM., MAS DE 14 MM. HORIZONTAL 1.3.- Procesos de corte y preparación de bordes Los distintos procesos de corte y preparación de bordes, que posteriormente desarrollaremos, se muestran de forma esquemática en la siguiente tabla en función de su naturaleza. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -13- Procesos de Corte y Preparación de Bordes Mecánico Térmico Cizalladura Arranque de Viruta Abrasión Cizallado Punzonado Aserrado Mecanizado Abrasivo Aglomerado (Amolado) Energía de Combustión Energía Eléctrica Plasma Láser Arco Aire Otros Abrasivo suspendido (Chorro Agua) Oxicorte FIGURA 1.12 PROCESOS DE CORTE Y PREPARACION DE BORDES EN FUNCION DE SU NATURALEZA Cada uno de estos procesos tiene sus propias posibilidades y limitaciones, tanto en materiales, espesores y acabados para los que cada uno de ellos son mas adecuados. En la figura 1.13 podemos ver de forma esquemática los usos mas habituales de cada proceso y sus rangos de aplicación. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -14- FIGURA 1.13 MATERIALES Y ESPESORES DE USO PARA LOS DISTINTOS PROCESOS DE CORTE HASTA 6 MM., DE 7 A 14 MM., MAS DE 14 MM. HORIZONTAL Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN 2.- PROCESOS MECÁNICOS Llamaremos mecánicos a aquellos procesos de corte y preparación de bordes en los que la geometría final de la pieza se produce por arranque de material. También podemos hablar de corte en frío pues aunque el arranque de material genera calor en el mismo, no se produce la fusión de este. Vamos a ver en que consisten básicamente, aunque profundizaremos en ellos de una forma menor que en los procesos térmicos, dada la menor relación que estos tienen con las tecnologías de soldeo. 2.1.- Corte por Cizalladura La particularidad principal que distinguirá a los procesosde cizalladura del resto de los procesos de corte mecánicos es la no existencia de sangría, viruta o material arrancado del material base, y aunque técnicamente son el mismo proceso, distinguiremos el cizallado lineal o con cuchillas rectas y el punzonado realizado con matrices de diferentes geometrías. 2.1.1.- Cizallado No permite una preparación de bordes que no sea con cantos rectos y soldaduras rectilíneas, Además añade el inconveniente de que generalmente produce deformación en las chapas lo que nos obligará en muchos casos al aplanado de las mismas. Por estas razones, lo podemos calificar como proceso de preparación de baja calidad. FIGURA 2.1 CIZALLA CON POSICIONADO POR CNC La operación de corte por cizallado consiste en hacer que se deslicen dos porciones de un cuerpo, que son separadas por la acción de unas cuchillas; las cuchillas en primer lugar provocan el alargamiento de las fibras de la chapa hasta que se produce la rotura, iniciada por una incisión seguida de una cortadura o arrancado de las fibras. -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -15- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -16- Las aristas cortantes de las láminas o cuchillas han de ser vivas, y el juego entre las mismas muy reducido, de acuerdo con el esfuerzo cortante, para que las secciones resulten lisas y sin rebabas. Los distintos pasos para producir el corte se pueden observar en la figura siguiente. FIGURA 2.2 SECUENCIA DEL PROCESO DE CIZALLADO − Angulo de Corte El ángulo de corte está formado por las dos caras de la cuchilla con la arista cortante como vértice; su valor, inferior a 90º, hace disminuir la resistencia de la arista cortante y facilita el seccionamiento del material de corte, haciendo que esta sección sea limpia (sin arrugas) y vertical. Para facilitar el corte se coloca un tope sobre la chapa para que esta no se levante, como se puede observar en la figura 2.2. El valor del ángulo de corte se hace de acuerdo con el material de las cuchillas y el de la chapa que se corta; valores bastante normales son los que se reflejan en la figura 2.3. FIGURA 2.3 ANGULOS DE CORTE PARA EL PROCESO DE CIZALLADO − Angulo de Ataque El ángulo de ataque es el que forman las aristas cortantes. Si este fuera cero, el esfuerzo cortante sería muy grande, este esfuerzo se reduce a medida que crece el ángulo de ataque dentro de unos determinados límites, llegando a ser del orden de una cuarta parte del mismo para un ángulo adecuado. En la siguiente figura se ilustra el ángulo de ataque y los valores usuales para distintas aplicaciones. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -17- − Cizallas portátiles Las cizallas portátiles tienen dos pequeñas cuchillas, del orden de 10 o 20 mm. de longitud que permiten el corte de chapas con una geometría distinta de la rectilínea mediante un movimiento alternativo continuo de las cuchillas, tipo máquina de coser, y el guiado de la propia máquina mientras va cortando. Este tipo de máquinas permiten el corte curvo pero están limitadas a espesores muy pequeños del orden de 1 o 2 mm. FIGURA 2.4 ANGULO DE ATAQUE DEL PROCESO DE CIZALLADO FIGURA 2.5 CIZALLA PORTATIL REALIZANDO CORTES CURVOS Y RECTOS − Biseladoras portátiles Existe un tipo particular de cizalla portátil, llamada �biseladora�, que mediante la aplicación de una sufridera con ángulo regulable permite el biselado de piezas previamente cortadas, pudiendo regular el ángulo del bisel y el talón. Tienen el inconveniente de que la superficie resultante suele ser muy irregular, precisando posteriormente un proceso de amolado para igualar las superficies de la preparación de bordes. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -18- FIGURA 2.6 BISELADORA PORTATIL REALIZANDO EL BISELADO DE UNA PIEZA 2.1.2.-Punzonado No permite una preparación bordes que no sea con cantos rectos, aunque a diferencia del cizallado, con el uso de distintos tipos de punzones permite el corte de todo tipo de figuras. No produce grandes deformaciones en las chapas puesto que al cortar de un sólo golpe un perímetro cerrado éstas se compensan, por lo que, por lo general, no precisaremos el aplanado posterior. En cambio tiene el inconveniente de presentar aristas vivas entre los distintos golpes de que se compone el corte. Por ello como preparación de bordes, lo pedemos calificar como de preparación de media calidad. FIGURA 2.7 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL PUNZONADO Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN El punzonado es una operación de corte cerrado, mayormente en forma circular, cuya primera función fue la de producir agujeros en chapas y perfiles laminados para fabricar estructuras de calderería mediante la unión por medio de tornillos o roblones. Posteriormente se pusieron los punzones en máquinas automáticas con control numérico que mediante la sucesión de golpes sincronizado con el movimiento de las chapas a cortar, producen cortes de distintas geometrías. FIGURA 2.8 PUNZONADORA CNC El material punzonado sufre previamente la presión o golpe de cortadura y después es arrancado. Cuando el espesor de la chapa punzonada es grande, las paredes de los agujeros punzonados no son muy lisas, llegando a poder presentar ligeras grietas, por lo que, en algunos casos, antes de proceder a soldar habrá que eliminar las superficies cortadas por amolado u otro proceso. Evidentemente las chapas cortadas por punzonado presentan en el corte una sangría que será la del diámetro de la matriz de corte y que deberá de ser tenida en cuenta a la hora de cortar para que la pieza resultante sea del tamaño y geometría deseados. − Punzón y Matriz El juego o huelgo entre el punzón y la matriz, de formas circulares u otras, será el adecuado según el material a punzonar. La forma del punzón es troncocónica correspondiendo el diámetro mayor al de corte, facilitando esta disposición el corte o punzonado así como también la salida del punzón del corte efectuado. La matriz, así mismo, tendrá sus paredes ligeramente inclinadas o cónicas hacia fuera para permitir la salida del material cortado; estas funciones se pueden facilitar con un lubricado adecuado, que posteriormente supondrá un inconveniente para la soldadura, por lo que se deberá evitar en la medida de lo posible para la preparación de bordes de soldadura. -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -19- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -20- Las holgura lateral entre punzón y matriz (perfectamente centrados) se hace habitualmente de: (d1 � d) = e / 10 para punzonado de materiales blandos (d1 � d) = e / 8 para punzonado de materiales semiduros (d1 � d) = e / 6 para punzonado de materiales duros 2.2.- Arranque de Viruta La característica principal que define el arranque de viruta es; que un material o herramientamas duro que el que pretendemos conformar, realiza una incisión en el otro, (material base) cortándolo y arrancándole una parte del mismo, variando por tanto su geometría. Aunque el arranque de viruta o mecanizado es toda una disciplina de la mecánica y sus variables son múltiples en función de la geometría de las máquinas, forma de trabajo, herramientas utilizadas, etc. En este caso nos centraremos en algunos aspectos simples, que serán de interés y trataremos sólo el caso del aserrado para corte de piezas y el mecanizado, con carácter general (Fresado, Mandrinado, Torneado, contorneado o cualquier otro proceso de mecanización). El proceso básico del arranque de viruta queda representado por el mas simple de ellos que sería la acción de un cincel cortando un material representado en la figura siguiente, en donde los parámetros a considerar son: El Ángulo Libre α (De Incidencia) El Ángulo de Corte β El Ángulo de Salida γ (De Desprendimiento) Todos ellos (α + β + γ) suman 90º FIGURA 2.9 ANGULOS HABITUALES PARA PUNZONADO CIRCULAR Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -21- 2.2.1.- Aserrado La configuración de una sierra es una sucesión de dientes que actúan como un cincel individual cada uno de ellos de manera consecutiva. Las hojas de sierra, que pueden ser rígidas, flexibles, para máquinas alternativas, de cinta, circulares, manuales etc., se caracterizan en todos los casos por el paso o distancia entre los dientes consecutivos y por la disposición de los mismos que pueden ser triscados u ondulados, disposiciones que se realizan para favorecer el corte y la salida de la viruta, evitando que las sierras se atasquen. las características señaladas quedan plasmadas en la siguiente figura: FIGURA 2.10 CINCELADO COMO EJEMPLO GENÉRICO DE ARRANQUE DE VIRUTA FIGURA 2.11 TRISCADO, PASO Y ONDULADO DE UNA SIERRA Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -22- FIGURA 2.12 DATOS DE USOS HABITUALES DE SIERRAS RECTAS Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -23- FIGURA 2.13 DATOS DE USOS HABITUALES DE SIERRAS DE CINTA FIGURA 2.14 DATOS DE USOS HABITUALES DE SIERRAS CIRCULARES Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -24- 2.2.2.- Mecanizado El mecanizado es una disciplina que por si misma puede ser tan extensa y compleja como la propia soldadura; por ello en este tema y dado que es de soldadura de lo que hablamos, no profundizaremos en la amplia tecnología del mecanizado sino que nos centraremos mas bien en los efectos y resultados que con ella podemos obtener en el corte y preparación de bordes para soldar. La preparación de bordes por mecanizado es la que nos ofrece una mejor calidad, además nos posibilita la realización de estos en las mas diversas geometrías, incluido superficies curvas, algo que prácticamente sólo con el mecanizado se puede conseguir. Las superficies obtenidas son lisas, las tolerancias estrechísimas, muy inferiores a las necesarias y la repetitividad es casi perfecta. Pero algún problema ha de tener: pues sí, es, sin lugar a dudas, el método mas lento y caro de los que se aplican, por lo que sólo se aplica cuando la geometría no se puede conseguir por otro método o cuando el acabado superficial o la tolerancia dimensional que se requieren no se pueden obtener por otro método. A continuación podemos ver en la siguiente figura una �Contorneadora� (Máquina de mecanizar especialmente diseñada para la realización de biseles en chapas planas) para que no haya obstáculos que impidan el biselado de todo el contorno, el amarrado de la pieza se realiza mediante una mesa magnética que sujeta la pieza mientras el cabezal la mecaniza. FIGURA 2.15 CONTORNEADORA Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -25- En la siguiente figura podemos observar dos cabezales preparados para mecanizar biseles con talón en semi V y en J respectivamente. Las plaquitas cuadradas de la parte superior realizan el mecanizado del talón al mismo tiempo que las plaquitas recta en diagonal y curva en cada caso, realizan el resto del bisel determinando el tamaño del talón la altura del cabezal en el momento de proceder al mecanizado FIGURA 2.16 CABEZALES DE MECANIZADO PREPARADOS PARA LA REALIZACION DE BISELES EN SEMI V Y J RESPECTIVAMENTE AMBOS CON TALÓN DE UNA SÓLA PASADA En la siguiente figura vemos resultado obtenido en una chapa en la que se ha preparado un lado en Semi V y otro en J. (El plegado es posterior a la realización de los biseles) FIGURA 2.17 PIEZA BISELADA EN SEMI V Y J CON TALON Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -26- 2.3.- Abrasión El principio de la abrasión consiste en que, al poner en íntimo contacto dos materiales de distinta dureza y producir un desplazamiento relativo entre ellos al mismo tiempo que se mantiene una presión sobre la cara de unión, el mas duro arranca partículas al otro. El proceso es parecido al arranque de viruta con la diferencia de que en este caso el efecto es de arrastre de material; en cambio en el arranque de viruta se produce el corte. El material abrasivo se introduce en un sustrato para su utilización y este puede ser sólido, como en el caso del amolado, o líquido como en el caso del corte por chorro de agua. Existen otras muchas aplicaciones de los abrasivos, distintas de las de corte y preparación de bordes en las que los sustratos pueden ser de otra naturaleza, por ejemplo con sustrato gaseoso (generalmente aire) los abrasivos se utilizan para el chorreado. 2.3.1.- Abrasivo Aglomerado (Amolado) El uso de abrasivos aglomerados para el corte y preparación de bordes se limita a las reparaciones y preparaciones de biseles de forma manual en casos puntuales o en ajustes en obra. Las herramientas son, elementos de revolución, generalmente discos de diferentes formas y tamaños en donde se diseminan partículas de un elemento duro en dispersión mas o menos concentrada dentro de un aglomerante que da forma al disco. Estos discos se ponen en máquinas, normalmente portátiles, neumáticas o eléctricas que los hacen girar para que al entrar en contacto con la pieza produzcan la abrasión de esta y el arranque del material. Aunque el abrasivo que contiene el disco es mas duro que el material a amolar, éste también se desgasta debido a que las partículas abrasivas se van desprendiendo del aglomerante que las contiene. Los abrasivos usuales son: • El Diamante.- Es el mas duro de los empleados. No se utiliza en muelas para preparación de bordes. • Borazón (Nitruro de Boro).- Sigue en la escala de dureza al diamante. Su uso tampoco es para preparaciónde bordes. • Óxidos de Aluminio.- Se emplea para el amolado de aceros aleados y no aleados. • Carburo de Silicio.- Se emplea para Hierro fundido, metales no férreos, y materiales no metálicos. En cuanto a los aglomerantes pueden ser; vitrificados, resinoides, de caucho o metálicos. Estos últimos usados casi exclusivamente como sustrato para las muelas de diamante. Independientemente del abrasivo que se utilice, éste puede también tener varios tamaños de grano en función del uso a que se destine. Evidentemente, para desbaste se utilizan granos más gruesos y para pulido o acabado granos más finos. Así mismo, los aglomerantes pueden ser más compactos o más porosos en función del uso. Los materiales que tienen tendencia a embotar los discos, porque las partículas arrancadas al material base se adhieren plásticamente, requieren el uso de discos blandos que se desgranen fácilmente, permitiendo así la eliminación de los residuos y que el disco siga trabajando de una forma efectiva. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -27- Las amoladoras pueden ser de varios tipos, tamaños y potencias en función del uso a que se destinen, existiendo de varias velocidades y potencias así como de diversas formas geométricas que faciliten su uso para aplicaciones determinadas. Especial cuidado hay que tener en el uso de las muelas, en los diámetros de los discos, pues aunque los discos de distintos tamaños se pueden poner en todas las amoladoras la velocidad que mantiene fija la amoladora es la velocidad angular o de giro, lo que al variar el diámetro del disco varía significativamente la velocidad lineal o de trabajo del borde exterior, pudiendo ser peligroso, descender el rendimiento o hacer inefectivo el disco para su uso. Los discos suelen ir provistos dentro del aglomerante de una red de fibras muy tenaces para impedir que ante la rotura de un pedazo del disco este pueda salir a modo de proyectil impulsado por la enorme energía cinética que adquiere cuando gira a velocidades de entorno a 8000 rpm. A continuación podemos ver en la figura los tipos más usuales de discos y sus aplicaciones en la siguiente figura: Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -28- FIGURA 2.18 FORMAS DE LAS MUELAS NORMALIZADAS HABITUALES Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -29- 2.3.2.- Abrasivo Suspendido (Chorro de Agua) El principio de este proceso consiste en presurizar el agua a presiones superiores a los 4000 bar. y posteriormente hacerla pasar por un orificio pequeño, del orden de décimas de mm. de diámetro, que oscila normalmente entre 0,1 mm. y 0,5 mm., lo que convierte la presión en energía cinética al reducir drásticamente la sección del fluido, con lo que se consiguen velocidades del orden de 1200 m/s. El proceso se utilizó inicialmente a mediados de siglo para corte de carbón, pero su uso como proceso industrial de corte comenzó en los años 70, aunque se reducía a corte de materiales relativamente blandos. Fue a mediados de los 80 cuando se extendió su uso a materiales duros como; metales, mármol, cerámica o vidrio, con la incorporación al chorro de agua, por efecto venturi, de partículas abrasivas. La configuración de una instalación de corte por agua es muy parecida, excepto en los cabezales de corte, a una de láser, plasma u oxicorte, pero al no ser un proceso térmico, no hay combustión y por tanto no se produce deterioro de los bordes cortados ni transformaciones metalúrgicas. Esto permite el corte de la práctica totalidad de los materiales. Otra ventaja que añade el proceso a otros conocidos es la facilidad que presenta para el corte en tres dimensiones. 2.3.2.1.- Aplicaciones Las aplicaciones mas favorables de este proceso son todas aquellas en que se requiera cortar materiales no aptos para cortar con procesos térmicos y en aquellos en que se requiera el no calentamiento de los bordes para evitar transformaciones metalúrgicas o reacciones favorecidas por el aporte térmico, así es corriente su uso para corte de; vidrio, cerámica, polímeros, plásticos, metales, telas, papel e incluso en la industria de alimentación. A continuación podemos ver en la figura diversas piezas de distintos materiales cortadas por chorro de agua en dos y tres dimensiones. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -30- FIGURA 2.19 PIEZAS DE DISTINTOS MATERIALES CORTADOS CON CHORRO DE AGUA EN 2 D , Y 3 D Otra posibilidad interesante es la de cortar composiciones tipo sándwich de materiales distintos, lo cual no sería posible por procesos térmicos debido principalmente a las distintas temperaturas de fusión. Una instalación de corte por chorro de agua se muestra en la figura cortando un sándwich compuesto por cinco materiales distintos. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -31- FIGURA 2.20 BOQUILLA DE CORTE POR CHOORO DE AGUA CORTANDO UN SANDWICH DE 5 MATERIALES DISTINTOS COMPUESTO POR: ACERO AL CARBONO LATON COBRE ALUMINIO ACERO INOXIDABLE 2.3.2.2.-Características No deforma el material ni daña las superficies pulidas o protegidas El proceso se puede robotizar y por tanto cortar en 3 D. No produce humos No altera las propiedades físicas ni químicas de los materiales a cortar Corta espesores no accesibles a otros procesos de alta definición como láser o plasma La sección de corte es recta y lisa Perfora en cualquier dirección y punto de inicio, sin que este se diferencie apenas del resto del corte La sangría es pequeña, del orden de décimas a algo mas de un milímetro según aplicaciones 2.3.2.3.-Instalaciones La instalación de corte por agua se compone básicamente de las siguientes partes: Planta de tratamiento que filtra, descalcifica y desaliniza el agua. Equipo de bombeo que abastece a la instalación del caudal de agua necesario y a la presión requerida. Presiones del orden de 4000 bar. son usuales en este proceso. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -32- Unidad opcional de alimentación de polvo abrasivo conectada directamente a la boquilla de corte. Boquilla de corte, provista en su extremo de un zafiro o un diamante con un orificio de salida de pequeño diámetro, del orden de unas décimas de milímetro. Aislamiento de seguridad de la zona de trabajo con pantalla o por sistemas electrónicos Planta de tratamiento de residuos y reutilización del polvo abrasivo. FIGURA 2.21 REPRESENTACION ESQUEMÁTICA DE UNA INSTALACION DE CORTE POR CHORRO DE AGUA FIGURA 2.22 INSTALACIÓN TÍPICA DE CORTE POR CHORRO DE AGUA Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍASDE UNIÓN 3.- PROCESOS TÉRMICOS Llamaremos térmicos a aquellos procesos de corte y preparación de bordes en los que la geometría final de la pieza se produce con aporte de energía externa, conduciendo finalmente a la fusión o la combustión del material base, a lo que también podemos llamar corte en caliente. Dentro de estos procesos, podemos distinguir claramente dos tipos: aquellos en los que la energía calorífica proviene de la combustión de elementos y aquellos en los que la energía aportada proviene de una fuente que tiene como origen la electricidad. 3.1.- Oxicorte El término oxicorte indica la operación de seccionamiento o corte del acero por la acción del dardo de un soplete alimentado por un gas combustible y el oxígeno. Es por tanto, un proceso de combustión del material a cortar, esto quiere decir que al cortar el acero, el hierro arde al combinarse con el oxígeno formándose óxidos de hierro, debido a una reacción fuertemente exotérmica. Efectivamente, un hilo de hierro llevado a la temperatura de 900 a 1.000oC y puesto en presencia de oxígeno puro, arde rápidamente continuando la combustión por la energía liberada en la propia reacción de oxidación. Los óxidos forman una escoria fundida que puede evacuarse fácilmente de la sección cortada. Uno de los requisitos básicos que debe cumplirse para que se pueda realizar el proceso de oxicorte es que los productos de la combustión (óxidos del metal) tengan un punto de fusión inferior al del metal propiamente dicho. El hierro es uno de los pocos metales en que sucede esto. Puro, tiene un punto de fusión de 1.530oC. En el diagrama de la figura 3.1.1 podemos observar las temperaturas de fusión de aleaciones compuestas de hierro y oxígeno, en donde la temperatura se expresa en función de un incremento progresivo de 02. Siendo la temperatura más baja de fusión de los óxidos de hierro de 1.400 oC. FIGURA 3.1.1 TEMPERATURAS DE FUSION DE LOS COMPUESTOS DE HIERRO Y OXIGENO -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -33- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -34- Una vez estudiado este gráfico, nos viene una pregunta a la memoria: ¿Por qué algunos metales, como por ejemplo el aluminio, no se pueden oxicortar? La respuesta es bien sencilla, porque el óxido de aluminio (alumina) tiene un punto de fusión que es de unos 1.000oC superior al del aluminio puro. Como todos conocemos, el hierro puro no se emplea como material para la construcción, sino que está aleado con otros elementos, tales como C, Mn, Cr, Ni, etc. Como es lógico, estos elementos pueden formar compuestos con el Fe puro que tengan distinto punto de fusión que éste. Veamos que influencia tiene estos elementos en la aptitud para el oxicorte: a) CARBONO En aceros con contenido de hasta el 0,3 % de C se oxicorta sin dificultades. En aceros con contenido de C desde 0,3% hasta 2%, puede ser preciso el precalentamiento. En el gráfico de la figura 3.1.2 podemos observar la influencia que tiene el contenido de carbono en la aleación con el hierro. La temperatura más baja de fusión la tenemos con contenido 4,3% de carbono con unos 1.150oC. Esta es una de las razones que dificultan el oxicorte de las fundiciones. FIGURA 3.1.2 TEMPERATURAS DE FUSION DE LOS COMPUESTOS DE HIERRO Y CARBONO b) MANGANESO El manganeso no tiene ninguna influencia ya que en estado puro se corta más fácil que el acero común. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -35- c) SILICIO En las proporciones que se encuentra en los aceros no reduce la aptitud de corte, pero si tiene influencia si se aumenta su contenido en la velocidad de corte, ya que a mayor contenido en Si, tenemos una menor velocidad de corte. d) CROMO Hasta un 5% de Cr, no afecta excesivamente al acero y se puede realizar el oxicorte sin dificultades, pero ya unos contenidos mayores lo dificultan grandemente.. La llama utilizada para cortar los aceros al cromo debe ser carburante. e) NÍQUEL Se puede cortar acero que tenga hasta un 3%. f) MOLIBDENO Aquí podemos repetir lo dicho para el Cromo. g) WOLFRAMIO El contenido máximo para no presentar dificultades es del 10%. h) COBRE Hasta un 2% de contenido en cobre no tiene influencia en el corte. El cobre puro no se puede cortar con oxicorte. i) ALUMINIO Hasta un 10% de aluminio no tiene influencia apenas en el oxicorte. Pero hay que recordar que el aluminio no se puede oxicortar. j) FÓSFORO Y AZUFRE En los contenidos en que se encuentran en los aceros, no dificultan el corte. k) VANADIO En pequeñas cantidades, facilita el oxicorte. La segunda condición necesaria para que sea posible el proceso de oxicorte es, que la temperatura de ignición del metal sea inferior al punto de fusión, ya que de lo contrario, el metal se fundiría antes de que se pudiera iniciar el proceso de oxicorte. La tercera condición se refiere a que, es preciso que los productos de la combustión no sean gaseosos en una proporción apreciable, ya que éstos diluyen el oxígeno utilizado para cortar. Esta es la causa por la Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -36- que no podemos cortar la madera con oxicorte, ya que debido a estas diluciones el contenido de O2 baja tanto que hace que el corte se detenga. Como cuarta condición, es necesario que al arder el metal desarrolle el calor suficiente para que la propia combustión del hierro prosiga, es decir, que debe liberarse una cantidad de calor suficiente para que esto ocurra. Por último, es necesario que el metal tenga una conductividad relativamente mala, ya que si ésta es muy buena, el calor aportado a la sección de corte se disipa rápidamente, lo cual dificulta el proceso de combustión. Estos condicionantes hacen que se oxicorten con facilidad únicamente los aceros al carbono de bajo carbono y los débilmente aleados. Para oxicortar aceros aleados habrá que recurrir a procesos adicionales como precalentamiento, o adición de polvos metálicos en la zona de corte, proceso que se explicará mas adelante. 3.1.1.- Gases para Oxicorte Para el oxicorte se utiliza una llama, resultado de quemar un combustible en ambiente de oxígeno, y un chorro de oxígeno que es el que realiza propiamente el oxicorte. A continuación se estudian algunas particularidades de los gases combustibles y del oxígeno, así como su influencia sobre el proceso de corte. 3.1.2.- Influencia de la pureza del oxigeno El contenido de impurezas en el O2 tiene gran incidencia en la velocidad de corte que puede alcanzarse. Cuanto mayor es el contenido de impureza, menor es la velocidad de corte y mayor, por tanto, el desfase o retardo. El O2 industrial tiene un contenido mínimo de oxígeno del 99,5%. Esto significa que el O2 de oxicorte que sale de la boquilla tiene, al menos, esa pureza. La figura siguiente muestra de forma simplificada, el recorrido del chorro de oxígeno de corte a través del espesor de una plancha. Obsérvese la capa de oxígeno contaminado que rodea al chorro de gas. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -37- FIGURA 3.1.3 RECORRIDO DEL CHORRO DEOXIGENO A TRAVES DEL ESPESOR DE LA PIEZA Cuando el oxígeno de corte sale de la boquilla, entra inmediatamente en un ambiente en el que hay otros gases. Aunque el chorro del soplete tiene una velocidad gran velocidad, es contaminado por los gases circundantes, al menos en la capa exterior. El medio en el que el chorro de O2 choca primero es la zona extremadamente caliente entre las llamas de calentamiento. La alta temperatura de los productos de combustión facilita la mezcla del O2, el cual, merced a su alta velocidad, arrastra consigo una pequeña parte de los gases de las llamas. Por ello, cuando el chorro de oxígeno de corte choca con el acero ya está rodeado de una delgada capa, cuyo contenido de este gas es claramente inferior al 95,5%. Cuando el O2 se consume durante la combustión del acero, las impurezas que contenía subsisten. Esto significa que la cantidad de contaminación en la capa superficial del chorro de O2 aumenta a lo largo del recorrido del chorro por el acero. El O2 no tiene la misma pureza en la parte superior del corte que en la inferior. Puesto que la pureza influye sobre la velocidad de corte, la conclusión que sacamos es que el corte no se desarrolla a la misma velocidad en la parte superior de la hendidura que en la inferior. Por tanto, se produce un desfase o retardo. Un estudio más exhaustivo de esta influencia, se puede observar en el procedimiento de oxicorte Jetex, que trataremos más adelante. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN 3.1.3.- Función de la llama de calentamiento en el oxicorte Antes de iniciar el proceso de oxicorte, hay que calentar el acero hasta la temperatura de ignición, que es de 1.150ºC. Cuando el proceso de corte ya se ha iniciado, se genera una gran cantidad de calor por la combustión del hierro, principalmente en el fondo del corte. Debido a que el acero tiene una conductividad térmica deficiente, no hay tiempo para que a la superficie de arriba de la plancha pueda llegar una cantidad suficiente del calor producido en la reacción, como para que el acero superficial alcance a calentarse hasta la temperatura de ignición. Por ello, al empezar a cortar y durante todo el proceso hay que aportar calor a la parte superior de la plancha. Esta es una de las misiones de la llama de calentamiento; Otras son: - Quemar la pintura y la cascarilla de laminación. - Concentrar el chorro del oxígeno de corte, que al tener concéntrica dicha llama, hace que el mismo esté perfectamente centrado y uniforme. La cantidad de energía transferida a la pieza depende del poder calorífico de la llama y de la proporción de esta energía que pasa a la pieza. El poder calorífico de la llama depende, entre otras cosas, del tipo de boquilla que se utilice y del gas elegido. Vamos a referirnos a esto último y tenemos, que en la llama se pueden diferenciar dos partes: la primera, es el núcleo o llama central. La segunda, es la llama secundaria. (fig. 3.1.4) El poder calorífico de la llama central es de gran importancia para la velocidad de calentamiento de la plancha hasta la temperatura de ignición; también se requiere que este poder esté concentrado en una superficie pequeña con el fin de que se produzca un fuerte calentamiento en el punto en que debe iniciarse el proceso de corte. Llama Llama FIGURA 3.1.4 El gráfico de la figura 3.1.5 muestra el poder calorífico por unidad de superficie en la llama central del acetileno y del propano. La diferencia entre los dos es muy grande. Queremos resaltar la gran influencia que tiene la proporción de mezcla entre el gas combustible y el oxígeno que se aporta a la combustión por unidad de tiempo. Esto significa que el poder calorífico lo determina, por un lado, el área total de los canales de oxígeno-gas de combustión de la boquilla y por otro, la velocidad con que la mezcla de oxígeno-gas combustible sale por los canales. Esta velocidad a su vez está limitada por la velocidad de combustión de la mezcla de gases. -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -38- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN FIGURA 3.1.5 PODER CALIRORÍFICO DE LOS DISTINTOS GASES COMBUSTIBLES DE USO COMÚN En el gráfico de la figura 3.1.6 puede apreciarse que la velocidad de combustión del acetileno aumenta considerablemente al incrementar la mezcla de O2. Si la cantidad de O2 en comparación con la llama normal, se aumenta el doble, también se incrementa casi en el doble la velocidad de la combustión. En el propano, el incremento de la velocidad de combustión es mucho menor. La transferencia de calor desde la llama hasta la superficie es mayor cuanto mayor es la velocidad del gas. Otra consecuencia de la mayor velocidad de combustión del acetileno es que la llama es más concentrada, en comparación con la del propano. Esto es también una explicación de por que es tan grande la diferencia entre el poder calorífico de ambos gases. Por tanto, para conseguir un efecto calorífico determinado se necesita una llama mayor de propano que de acetileno. La mayor extensión de la llama es una de las explicaciones del por qué las planchas delgadas se deforman más fácilmente cuando se utiliza propano como gas combustible. El gráfico de la figura 3.1.7 nos muestra las distintas temperaturas de la llama de acuerdo con los gases combustibles y su proporción de mezcla con el O2. -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -39- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -40- FIGURA 3.1.6 VELOCIDAD DE COMBUSTIÓN ACETILENO/PROPANO EN FUNCION DE LA PROPORCION DE OXIGENO FIGURA 3.1.7 TEMPERATURA DE LA LLAMA DE ACETILENO/PROPANO EN FUNCION DE LA PROPORCION DE OXIGENO Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -41- Los principales componentes de un equipo de oxicorte son: 1. Fuente de Oxígeno. 2. Fuente de Gas combustible. 3. Reguladores, válvulas y mangueras de canalización de los gases. 4. El soplete. Normalmente los gases se suministran en cilindros o paquetes de cilindros, así como en estado líquido el O2 en los talleres donde el consumo sea elevado. No así el acetileno que solo se suministra en cilindros o paquetes de ellos. 3.1.4.- Reguladores. Válvulas de seguridad y canalizaciones Debido a que los gases que están almacenados en los cilindros, lo están a una elevada presión (O2 a 150 kgs/cm2 y C2H2 a 10 kg/cm 2) y estando comprendida la presión de utilización para el O2 entre 1 y 10 kgs. Y para el C2H2 entre 0.1 y 1,5 kgs., tenemos que intercalar entre los cilindros y las mangueras de alimentación de los sopletes, y conectados a los grifos de las botellas, unos aparatos llamados reguladores, cuya misión es la de reducir la presión de la botella a la presión de trabajo. También se les suele llamar manorreductores. Dichos reguladores son normalmente de latón y llevan 2 manómetros, uno que indica la presión del gas del cilindro y el otro la presión de salida después de realizada la reducción de presión. En la figura 3.1.8 pueden verse los distintos componentes de un regulador. La presión de trabajo se controla mediante el tornillo de reglaje 10. Del regulador al soplete, el gas circula por las mangueras que, normalmente son de color azul las de O2, rojas las de C2H2 ynaranjas las de C3H8. Para evitar el retroceso de la llama, en la entrada de los gases al soplete, se ponen unas válvulas antiretorno que permiten el paso del gas en un sentido, pero no en el contrario, normalmente mediante un muelle que comprime una bola o un pequeño vástago tarado a una presión determinada. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -42- 1. Manómetro de trabajo 2. Manómetro de contenido 3. Dispositivo de estrangulamiento 4. Espiga para manguera 5. Resorte de obturación 6. Vástago de válvula 7. Asiento de válvula 8. Membrana 9. Muelle de reglaje FIGURA 3.1.8 CORTE ESQUEMÁTICO DE UN REGULADOR 3.1.5.- El Soplete En la figura siguiente se han señalado las partes más esenciales de un soplete, aparato que sirve para generar la llama y hacer que ésta sea estable y regulable, así como controlar y dirigir el chorro de oxígeno de corte. Los hay de varios tipos según el caudal, y en función del espesor a cortar y del tipo de trabajo a realizar. También se diferencian por la forma en que mezclan el O2 y el C2H2: unos lo hacen en una cámara dispuesta en el soplete por medio de un inyector y otros lo hacen en la boquilla de corte, lo que los hace menos peligrosos al retroceso de la llama. Si observamos una boquilla de corte vemos que tiene un orificio central para el O2 de corte y otros que lo rodean concéntricamente por donde sale la llama de calentamiento. Ajustada perfectamente la llama de calentamiento, el metal puede alcanzar la temperatura de combustión rápidamente. Entonces entra en acción la corriente constante de O2 y comienza la reacción química del O2 con el metal, en 3 etapas sucesivas para producir: Fe O, Fe3 O4 y Fe2 O3. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -43- FIGURA 3.1.9 SOPLETE A continuación damos algunas nociones sobre el manejo de los sopletes y que hay que tener en cuenta. ALGUNAS NOCIONES SOBRE EL MANEJO DE LOS SOPLETES • COMIENZO DEL TRABAJO A) Soplado previo Se sopla por las mangueras de forma que éstas solo contengan gases puros. El fijado de la presión de trabajo y el soplado de la manguera se puede hacer al mismo tiempo, pero solo para un gas. La válvula del soplete de gas en cuestión debe estar completamente abierta. La válvula del soplete para el otro gas debe estar cerrada. Se debe comenzar por el oxígeno. B) Encendido del soplete El soplete es encendido por acetileno puro o por acetileno con una pequeña cantidad de O2 para evitar el carbono superficial no absorbido. La válvula del soplete de acetileno será abierta en primer lugar. La regulación de la llama se debe hacer por medio de la válvula de Oxígeno. • TERMINACIÓN DEL TRABAJO A) Apagado del soplete Se cierra primero la válvula del soplete de acetileno, y después la válvula de oxígeno. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN B) Eliminación de presión en las mangueras Al terminar el trabajo (una vez cerrado el paso de gas en los manorreductores), las mangueras deberán ser aliviadas de su presión. Se vacía una manguera sola, mientras la válvula del otro gas permanece cerrada. Se debe comenzar con el O2. • RETROCESO DE LA LLAMA En caso de retroceso de la llama, debemos cerrar primero el oxígeno, para que cese la combustión. Y en el caso de incendio en las mangueras, cerraremos primero el grifo de la botella de oxígeno y después el de la de acetileno. Para evitar éste, todos los sopletes deben tener colocadas las válvulas antirretorno. Unas muestras de este tipo de válvulas podemos verlas en las figuras siguientes. FIGURA 3.1.10 VÁLVULAS ANTIRRETORNO -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -44- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN FIGURA 3.1.11 VÁLVULAS ANTERRETORNO DE SOPLETE Una variable en el Oxicorte, y que tiene una gran influencia en la calidad y rendimiento de éste es la velocidad de corte. De ella hablaremos largo y tendido en los apartados siguientes al tratar las boquillas de cortina. 3.1.6.- Boquillas de Cortina El incremento en la velocidad de corte puede ser atribuido parcialmente a un incremento en la pureza de oxígeno y al desarrollo de las boquillas de corte, especialmente en lo concerniente al diseño de su canal de oxígeno de corte. (fig. 3.1.12). En 1.965, una compañía japonesa resucitó la vieja idea concerniente a las boquillas de alta velocidad de corte, protegiendo el chorro de oxígeno de corte por una cortina concéntrica de oxígeno puro, para evitar la contaminación de aquél por los subproductos de la combustión de la llama de calentamiento y del nitrógeno de la atmósfera. Desarrollando esta nueva boquilla, se obtuvieron considerables incrementos en la velocidad de corte, pero algunas desventajas: • Tendencia a sobrecalentarse las boquillas en el calentamiento y la perforación. • dificultades para el corte con bisel. • Sangría mucho más ancha. -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -45- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -46- • Gran sensibilidad a la variación de la distancia de la boquilla a la chapa. • Gran consumo de oxígeno. Hoy, la mayoría de estas desventajas han sido eliminadas o reducidas considerablemente. Pero quizás la condición más importante para el funcionamiento de una boquilla de cortina es que esté fijada a un soplete adecuado. FIGURA 3.1.12 EVOLUCIÓN PROGRESIVA EN EL TIEMPO DE LA VELOCIDAD DE CORTE Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -47- 3.1.6.1.- Pureza del Oxigeno de Corte Como ya vimos anteriormente, el contenido de impurezas en el oxígeno tiene una gran incidencia en la velocidad de corte que pueda alcanzarse, ya que cuanto mayor es el contenido de impurezas, menor es la velocidad de corte y mayor el desfase o retardo. El oxígeno industrial tiene una pureza no menor del 99,5%, y la media suele ser de un 99,7%. Como se puede observar en la fig. Siguiente, la velocidad de corte disminuye rápidamente con el incremento de la contaminación del oxígeno. FIGURA 3.1.13 EFECTO DE LA CONTAMINACIÓN DEL OXÍGENO DE CORTE SOBRE LA VELOCIDAD DE CORTE En la fig. 3.1.13 se ha representado, en una gráfica, un caso particular obtenido en el oxicorte de una chapa de 25 mm., de espesor y en el cual tenemos: Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN Pureza del Oxígeno Primer caso Segundo caso Diferencia % 99,7 99,3 0,4 Velocidad de corte mm/min 395 335 60 Un aumento en la contaminación del oxígeno de únicamente un 0,4% reduce la velocidad de corte en 60 mm/min., que es aproximadamente un 15%. La figura 3.1.3 del mencionado apartado 3.1.2 nos mostraba, de forma simplificada, el recorrido del chorro de oxígenopor una plancha, y la capa de oxígeno contaminado que rodea dicho chorro. FIGURA 3.1.14 LA PUREZA MÍNIMA DEL OXÍGENO SUMINISTRADO ES DE 99,5% �Alt 1 � Alt 2 Diferencia Pureza del oxígeno cortante Velocidad de corte mm/min 99,7 395 99,3% 335 0,4% 15% -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -48- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN Objetivo de la cortina: - Impedir la mezcla de gases de combustión con el chorro del oxígeno cortante. La contaminación del oxígeno de corte puede atribuirse a tres causas: - Cuando el oxígeno de corte sale de la boquilla, entra inmediatamente en un ambiente en el que hay otros gases. Aunque tiene una velocidad alta, es contaminado por los gases circundantes, al menos en la capa exterior. - El oxígeno de corte se consume y se contamina en la combustión del acero, debido a que éste, no solo contiene hierro, sino también otros elementos, como por ejemplo el carbono. Parte de este último arde durante el proceso, convirtiéndose en monóxido de carbono. Cuando el oxígeno se consume durante la combustión del acero, las impurezas que contenía subsisten. Esto significa que la cantidad de contaminación en la capa superficial del chorro de oxígeno aumenta a lo largo del recorrido. La contaminación que trae el oxígeno, debido al mal estado de las canalizaciones (manguera, tuberías, etc.). Únicamente los puntos 1º y 3º pueden ser controlados. El primero, usando una boquilla de cortina, y el tercero, por una cuidadosa preparación y adecuación del sistema de canalización. 3.1.6.2.- Diseño de una boquilla de cortina. -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -49- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -50- a) boquilla cilíndrica b) boquilla de canal expansivo c) boquilla de cortina 1 y 4 canal de oxígeno de corte 2 llama de calentamiento de oxígeno acetileno 3 cortina de oxígeno FIGURA 3.1.15 Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -51- 3.1.6.3.- Soplete adecuado La boquilla de cortina que se ha descrito en la figura anterior, es la más sensible al sobrecalentamiento si no está provista de un mecanismo de refrigeración. Poniendo en el soplete una válvula de refrigeración, podemos enfriar la boquilla durante el calentamiento y la perforación. La fig. 3.1.16, muestra el principio de funcionamiento de una válvula de refrigeración que va incorporada al soplete. Esta válvula aporta un flujo adicional por el canal de oxígeno de corte de 20 a 30 litros/hora, durante el calentamiento; flujo que es suficiente para evitar el sobrecalentamiento de la boquilla, lo que hace que la vida de ésta se multiplique por un factor de 5 a 10. En un soplete convencional que no tenga válvula de enfriamiento, (fig. 3.1.17) los gases de la combustión de la llama, que alcanzan unos 500º C, son empujados por el canal del oxígeno de corte hacia el interior del soplete, habiendo el riesgo de que los bordes del conducto de oxígeno de corte se deterioren y cuando comienza el corte, las proyecciones y escorias se pueden adherir a las paredes calientes de las boquillas. FIGURA 3.1.16 PRECALENTAMIENTO CON VÁLVULA DE REFRIGERACIÓN Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -52- FIGURA 3.1.17 PRECALENTAMIENTO SIN VÁLVULA DE REFRIGERACIÓN 3.1.6.4.- Datos de corte La fig. 3.1.18, nos da una referencia de la velocidad de corte en diferentes espesores de plancha, usando una boquilla de cortina comparada con una convencional de alta velocidad de corte. En la siguiente tabla vemos las comparaciones de las velocidades empleando una u otra boquilla, y comprobamos que los mayores incrementos de velocidad se encuentran en los espesores medios y pequeños. Espesores de plancha mm Boquilla de cortina Boquilla de corte de alta velocidad Increment o % 3 10 20 40 70 1050 � 1100 870 � 920 680 � 740 420 � 480 260 - 320 720 � 900 650 � 720 550 � 660 400 � 450 340 - 385 46 34 24 5 --- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -53- Con Boquilla de Cortina FIGURA 3.1.18 VELOCIDAD DE CORTE, BOQUILLA CONVENCIONAL DE ALTA VELOCIDAD DE CORTE, B. CORTINA 3.1.6.5.- Calidad de Bordes La cortina de oxígeno en una boquilla de cortina tiene 2 misiones: Proteger el dardo de oxígeno de corte de la contaminación de la combustión de la llama de calentamiento, ya mencionada. Mejorar la calidad de corte. La cortina de oxígeno también tiene una cierta capacidad de corte lo que da en los bordes del corte una superficie más fina y más pulida, aún a unas velocidades muy elevadas de corte. 3.1.6.6.- Influencia del gas combustible A menudo es ignorada. Con una boquilla de cortina, es posible cortar a velocidades muy altas. Tal y como podíamos observar en los datos de la tabla anterior. En chapas chorreadas de 3 mm. de espesor, podemos cortar a 1.100 mm/min., pero esto es posible debido al uso de un gas combustible adecuado. El gas de corte mas efectivo es el acetileno que tiene un gran poder calorífico, mayor que el del propano, por ejemplo. (Fig. 3.1.19) Una llama efectiva de calentamiento es también muy importante para cebar rápidamente el corte y para hacer el perforado más rápido. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN FIGURA 3.1.19 UN CORTE EFECTIVO EXIGE UN GAS COMBUSTIBLE EFECTIVO - Calentamiento más rápido. Tiempo inicial más breve al hacer perforaciones. - Zona de calentamiento concentrada que reduce la deformación de la chapa. - Limpieza más efectiva de la superficie de la chapa. PROPORCIONA UNA MAYOR ECONOMÍA DE CORTE 3.1.6.7.- Aspectos Económicos Para terminar queremos hacer hincapié aquí, de la importancia que tiene el aumento de la velocidad de corte, ya que en los costos totales del oxicorte, la porción más grande la constituye la mano de obra, que además crecen continuamente. (fig. 3.1.20) -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -54- Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN La mayor rentabilidad, se obtiene cortando más material en el mismo tiempo. En otras palabras, incrementando la velocidad de corte, reduciendo el tiempo inicial (perforación), y evitando las interrupciones innecesarias. Con sólo un incremento del 10% en la producción cuando se cortan materiales delgados y de espesor medio, se reducen los costos en una cantidad equivalente al valor total del oxígeno y del gas combustible. En la fig. 3.1.21, podemos observar, como influyen los distintos componentes en el costo total del metro cortado -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALESDE SOLDADURA- Tema 1.13 -55- FIGURA 3.1.20 INCREMENTO DEL COSTO FIGURA 3.1.21 COSTO POR METRO CORTADO Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -56- 3.1.7.- Datos de trabajo para oxicorte. A continuación vemos unas tablas en las que muestran los datos de corte utilizando acetileno y propano como gases combustibles. Datos orientativos de consumo para boquillas de oxicorte con acetileno Espesor de la pieza (m/m) Presión Oxígeno calentar (bar.) Presión Oxígeno corte (bar) Velocidad de corte (mm/min) Consumo Acetileno (m3/h) Consumo Oxígeno calentar (m3/h) Consumo Oxígeno de corte (m3/h) Consumo T. Oxígeno (m3/h) 3 2,5 2 850 0,36 0,47 0,4 0,87 4 2,5 2,5 800 0,36 0,47 0,46 0,93 5 2,5 3 750 0,36 0,47 0,52 0,99 6 3 4 750 0,41 0,53 1 1,53 8 3 4,5 735 0,41 0,53 1,1 1,63 10 3 5 700 0,41 0,53 1,2 1,73 10 3 8 725 0,41 0,53 2,7 3,23 15 3 8,5 645 0,41 0,53 2.8 3,33 20 3 10 590 0,41 0,53 3,3 3,83 25 3 11 530 0,41 0,53 3,6 4,13 25 3 8,5 530 0,41 0,53 3,6 4,13 30 3 9 510 0,41 0,53 3,8 4,33 35 3 9,5 485 0,41 0,53 4 4,53 40 3 10 460 0,41 0,53 4,2 4,73 50 3 11 415 0,41 0,53 4,6 5,13 50 3 9 415 0,41 0,53 6,7 7,23 60 3 10 375 0,41 0,53 7,4 7,93 80 3 12 330 0,41 0,53 8,6 9,13 80 3 9,5 330 0,41 0,53 8,9 9,43 90 3 10 300 0,41 0,53 9,3 9,83 100 3 11 280 0,41 0,53 10,1 10,63 100 4 6,5 280 0,52 0,68 12,1 12,78 130 4 7 230 0,52 0,68 12,9 13,58 150 4 7 210 0,52 0,68 12,9 13,58 150 6,5 6,5 210 0,82 1,06 19,4 20,46 200 7 7 180 0,85 1,1 20,8 21,9 230 7,5 7,5 140 0,88 1,14 22 23,14 230 6,5 6,5 150 0,83 1,08 28,5 29,58 250 7 7 130 0,85 1,1 30 31,1 300 7,5 7,5 110 0,88 1,14 32,5 33,64 Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -57- Datos orientativos de consumo para boquillas de oxicorte con propano Espesor de la pieza (mm) Presión Oxígeno calentar (bar) Presión Oxígeno corte (bar) Velocidad de corte (mm/min) Consumo Propano (m3/h) Consumo Oxígeno calentar (m3/h) Consumo Oxígeno de corte (m3/h) Consumo T. Oxígeno (m3/h) 3 1,5 1 780 0,28 1,1 0,6 1,7 4 1,5 1,5 740 0,28 1,1 0,8 1,9 5 1,5 2 720 0,28 1,1 1 2,1 6 2 2,5 700 0,33 1,3 1,2 2,5 8 2 3,5 650 0,33 1,3 1,6 2,9 10 2 5 600 0,33 1,3 2,2 3,5 7 2,5 5 670 0,38 1,5 1,8 3,3 8 2,5 5,5 650 0,38 1,5 1,9 3,4 10 2,5 6 630 0,38 1,5 2 3,5 12 2,5 6,5 590 0,38 1,5 2,2 3,7 15 2,5 7 560 0,38 1,5 2,3 3,8 15 2,5 6 560 0,38 1,5 2,5 4 20 2,5 6,5 510 0,38 1,5 2,8 4,3 25 2,5 7 460 0,38 1,5 3,1 4,6 25 2,5 6 460 0,38 1,5 3,8 5,3 30 2,5 7 440 0,38 1,5 4,3 5,8 35 2,5 7,5 420 0,38 1,5 4,5 6 40 2,5 7,5 400 0,38 1,5 4,5 6 40 2,5 5,5 400 0,38 1,5 4,2 5,7 50 2,5 6,5 360 0,38 1,5 4,9 6,4 60 2,5 7,5 340 0,38 1,5 5,6 7,1 60 2,5 6 340 0,38 1,5 7,6 9,1 80 2,5 7,5 300 0,38 1,5 9,4 10,9 100 2,5 8,5 270 0,38 1,5 10,6 12,1 100 4,5 7,5 270 0,62 2,3 13,3 15,6 150 4,5 8,5 230 0,62 2,3 14,9 17,2 200 4,5 9,5 180 0,62 2,3 16,5 18,2 200 5 6,5 180 0,68 2,5 17,5 20 250 5 8,5 130 0,68 2,5 22 24,5 250 5 6,5 130 0,68 2,5 22,4 24,9 300 5 8,5 110 0,68 2,5 28,2 30,7 Aunque en el siguiente capitulo veremos los efectos que pueden producir los desajustes en los parámetros de corte, en la figura 3.1.22 podemos ver algunos de estos desajustes en la velocidad de corte. Así mismo podemos ver la secuencia de inicio del corte en la figura 3.1.23. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -58- Velocidad adecuada Velocidad excesiva Velocidad Insuficiente Precalentamiento Fusión del metal Oxidación con escoria Oxicorte en todo Rebotada espesor FIGURA 3.1.22 INFLUENCIA EN LA CALIDAD DEL CORTE DE LA VELOCIDAD DE AVANCE FIGURA 3.1.23 SECUENCIA DE ARRANQUE EN EL CORTE 3.1.8.- Regulación de la llama y calidad de corte Para que se pueda realizar el proceso de oxicorte a pleno rendimiento es necesario una adecuada regulación de la llama de calentamiento. En función de los porcentajes que usemos de cada gas podremos tener una llama carburante (exceso de combustible) (fig. 3.1.24), oxidante (exceso de oxígeno)(fig. 3.1.25) o neutra (proporciones compensadas)(fig. 3.1.26). La regulación correcta se produce cuando se obtiene una llama neutra en presencia del chorro de oxígeno de corte, lo que podemos apreciar en la figura 3.1.27. Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -59- FIGURA 3.1.24 LLAMA CARBURANTE COLOR: ROJIZO DARDO: POCO DEFINIDO FIGURA 3.1.25 LLAMA OXIDANTE COLOR: AZULADO DARDO: DEFINIDO CON PENACHO FIGURA 3.1.26 LLAMA NEUTRA COLOR: BLANCO DARDO: DEFINIDO Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -60- FIGURA 3.1.27 A LLAMA DE CALENTAMIENTO CON EXCESO DE GAS COMBUSTIBLE. B LLAMA DE CALENTAMIENTO NEUTRA SIN OXIGENO DE CORTE C LLAMA DE CALENTAMIENTO NEUTRA EN PRESENCIA DEL CHORRO DE OXIGENO DE CORTE En cuanto a la calidad del corte veamos a continuación un serie de imágenes ilustrativas de los resultados que se pueden obtener y sus causas: CORTE PERFECTO - Superficie regular - Curvas ligeras en la parte inferior del rayado - Cascarilla fina desprendible en la parte superior CORTE DE PRODUCCIÓN - Superficie casi lisa - Curvas moderadas en la parte inferior de rayado - Buena relación calidad � precio BOQUILLA SUCIA Escoria o suciedad adheridas a la boquilla desvían el chorro de oxigeno de corte - Superficie irregular - Excesiva profundidad en el rayado - Interrupciones en el corte - Bocados Descargado por Chelito Zamorano (chelitozamorano7@gmail.com) Encuentra más documentos en www.udocz.com ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN -CURSO DE FORMACIÓN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.13 -61- VELOCIDAD EXCESIVA Velocidad de avance demasiado rápida - Parte superior del corte aceptable - Profundidad de rayado aceptable - Escoria en la parte inferior - Superficie ligeramente cóncava VELOCIDAD ALTA Velocidad de avance rápida - Corte de calidad aceptable para algunos usos - Profundidad de rayado aceptable - Libre de escoria en la parte inferior - Curvatura notable del rayado en casi todo el espesor VELOCIDAD BAJA Velocidad de avance lenta - Superficie del corte aceptable - Profundidad de rayado es notable - Borde superior redondeado - Rayado vertical y recto VELOCIDAD INSUFICIENTE Velocidad de avance muy lenta, el rayado profundo pone de manifiesto el exceso de oxigeno de corte por: Boquilla muy grande, presión de oxígeno de corte excesiva. - Borde superior del corte redondeado - Al reducir el caudal de oxigeno las rayas profundas van descendiendo hasta desaparecer BOQUILLA EXCESIVAMENTE PROXIMA Una parte del dardo de precalentamiento arde en el interior del corte desviando el chorro de corte, lo que genera inestabilidad del mismo - Profundidad de rayado no uniforme -
Compartir