Procesos de corte de metal: corte plasma, oxicorte y corte láser

Cortes de precisión para soldaduras de precisión

En Praxair trabajamos en estrecha colaboración con usted para entender sus necesidades en procesos de corte y soldadura, ayudándole a elegir el proceso de corte más eficiente y económico para sus operaciones. Analice a continuación algunas de las ventajas y diferencias que ofrecen nuestras principales tecnologías de corte.

Oxicorte

El oxicorte es un método rentable para cortar chapas con o sin preparación. Corta de forma fácil chapas rugosas y oxidadas y no requiere excesiva habilidad para producir excelentes resultados. El proceso de corte por oxicombustible provoca una reacción química de oxígeno con el material base a temperaturas elevadas facilitando el corte del metal. La temperatura necesaria se mantiene mediante la llama provocada por la combustión de un gas combustible mezclado con oxígeno puro.

El proceso se basa en la rápida formación de óxido de hierro, producido cuando se introduce una corriente de oxígeno puro a alta presión dentro del perímetro de corte. El hierro se oxida rápidamente debido al oxígeno de alta pureza y esta reacción libera calor. El flujo de oxígeno y los gases de combustión desplazan el óxido fundido y el metal arde a su paso, produciendo un corte estrecho. La formación continua de óxido de hierro exige el suministro de altos volúmenes de oxígeno al área de corte a una presión preestablecida. El intenso calor producido por esta reacción sustenta el proceso de corte.

Las aplicaciones de oxicorte más habituales se limitan al acero al carbono y de baja aleación. Estos materiales pueden cortarse económicamente y la configuración es rápida y sencilla. Para el oxicorte manual no existe necesidad de corriente eléctrica y los costes de equipos son bajos. Los materiales con rangos de espesor comprendidos entre 1,6 mm y 102 mm pueden cortarse mediante el oxicorte manual. Espesores mayores se cortan con buenos resultados mediante el uso de máquinas de corte.

Corte Plasma

El corte plasma corta metales al fundir un área localizada del material mediante un arco eléctrico restringido que elimina el material fundido con un chorro de gas ionizado caliente a alta velocidad.

El corte plasma puede utilizarse para cortar cualquier metal conductor de electricidad si su espesor y forma permiten la plena penetración del chorro de plasma. Debido a que el proceso PAC puede utilizarse para cortar materiales no ferrosos y es más rápido que el oxicorte con materiales ferrosos de espesores pequeños y medios, lo convierte en la alternativa más económica para muchas aplicaciones industriales.

El equipo corte plasma permite cortar una amplia gama de espesores Y en aplicaciones con plasma de alta definición se puede igualar la calidad de corte láser, obteniendo costes operativos y de adquisión del equipamiento sustancialmente inferiores.

Corte Láser

El corte láser es un proceso de corte térmico basado en la fusión o vaporización altamente localizadas que produce un haz de luz coherente de alta energía, por lo general con la ayuda de un gas de asistencia. El gas de asistencia desaloja el material fundido de la zona de corte. Es aplicable tanto en los materiales metálicos como en los no metálicos. La principal característica del corte láser es su productividad, obteniendo cortes de alta calidad a elevadas velocidades.

Los tipos de láseres más extendidos a nivel industrial son el láser de CO2 y el láser de estado sólido. Un láser de CO2 utiliza un medio gaseoso para producir el haz láser, mientras que en un láser de estado sólido el haz se obtiene de un medio cristalino dopado.

Los equipos de corte láser producen un corte de alta calidad y elevada reproductibilidad con una zona afectada térmicamente mínima y poca o ninguna distorsión. El proceso es flexible, fácil de automatizar y ofrece altas velocidades y excelente calidad de corte. El coste de los equipos es alto pero está disminuyendo a medida que la tecnología de resonador se vuelve más accesible.

Últimos Avances en el corte del acero inoxidable

La tecnología plasma se ha empleado para cortar acero inoxidable desde hace décadas. No obstante, los avances tecnológicos que se han llevado a cabo en los últimos años han mejorado notablemente no sólo la calidad del proceso sino también la capacidad de perforación y el corte en espesores grandes. La cantidad de acero inoxidable que se corta en el mundo en proporción al acero al carbono es aún muy baja, pese a su uso habitual en multitud de industrias como la de procesado de alimentos o la energética.

Las tecnologías empleadas más habitualmente para el corte de acero inoxidable en espesores grandes son el plasma, las sierras de cinta y chorro de agua. Y en espesores pequeños el láser y la cizalla. El uso del plasma aporta principalmente (1) mayor velocidad respecto a la sierra de cinta y al chorro de agua; (2) capacidad de cortar espesores superiores que el láser o la cizalla y (3) la versatilidad de cortar en una gama mayor de espesores que va desde décimas hasta 160 mm.

La tecnología actual de corte por plasma ha mejorado notablemente en aplicaciones con acero inoxidable. Una gama más extensa de gases de corte y gases de protección, así como una mayor eficiencia permiten mejorar sustancialmente este proceso, incrementando las velocidades de corte y obteniendo acabados muy superiores. La gama de espesores finos va desde 0,8 a 6 mm, la gama de espesores intermedios de 6 a 50 mm y los espesores grandes van desde 50 a 160 mm. El último modelo de Alta Definición de Hypertherm, el HPR800XD corta acero inoxidable desde 0,8 hasta160 mm, pudiendo elegir entre una extensa gama de procesos y amperajes. Seleccionando el amperaje ideal para un espesor concreto podemos determinar el equilibrio perfecto entre productividad (velocidad) y calidad (acabado).

Algunos clientes habituados a cortar acero al carbono, que amplían su gama de corte al acero inoxidable experimentan algunas dificultades a la hora de obtener una buena calidad de corte. Deben de tenerse en consideración determinados factores para obtener resultados satisfactorios: 1) Selección del gas adecuado, 2) Velocidades de corte y 3) Tecnología necesaria para cada espesor. Cuando se corta acero al carbono, emplear el oxígeno como gas de corte y el aire como gas de protección puede resultar más que suficiente para obtener excelentes resultados en toda la gama de espesores. El acero inoxidable, en cambio, nos obliga a emplear distintos gases y tecnología de consumibles dependiendo del espesor que queramos cortar.

Una correcta selección de los gases es fundamental. La combinación aire/aire es la más habitual para cortar a alta velocidad con un coste muy reducido, sin embargo el acabado del corte queda muy oxidado y obliga en la mayoría de los casos a repasar la pieza, lo que supone incorporar operaciones secundarias al proceso. Dependiendo del acabado necesario, existen distintas soluciones. Usar nitrógeno como gas plasma y gas de protección (N2/N2) nos permitirá aumentar la velocidad de corte, al tiempo que obtenemos un acabado más limpio y sin restos de óxido, aunque permanece ese color negro característico similar al del corte con Aire/Aire.

Otra característica que se da habitualmente con esta combinación es el borde superior redondeado y un exceso de angularidad.

Aquellos usuarios que busquen mayor definición, un aspecto brillante, borde superior definido con poca angularidad y poca rebaba deberán emplear gases especiales. Los gases de plasma que incluyen una proporción de hidrógeno mejoran la definición de los bordes y mantienen el color original del metal. Los 2 gases especiales más habituales son el H35 (35% hidrógeno y 65% argón) y F5 (5% hidrógeno, 95% Nitrógeno).

gecal proceso de soldado

Soldadura del Acero Corten

Soldadura

El acero corten admite la soldadura con las técnicas propias de los aceros de baja aleación: soldadura por arco sumergido o revestido en atmósfera inerte, o por arco con alma de fundente (los electrodos en este caso, de bajo contenido en hidrógeno).

Puede ser soldado tanto de forma manual como automática. Para que el cordón de soldadura sea también resistente a la corrosión deberá utilizarse un material de aportación con un contenido de Ni de similar composición a la del metal base. Buena por cualquiera de los procedimientos usados comúnmente en la soldadura de aceros de alto límite elástico.

Aplicaciones del Acero Corten

El Acero Corten es un Acero común al que no le afecta la corrosión.

Es una aleación de Acero con níquel, cromo, cobre y fósforo que, tras un proceso de humectación y secado alternativos forma una delgadísima película de óxido de apariencia rojizo-púrpura.

El Acero Corten es un tipo de acero realizado con una composición química que hace que su oxidación tenga unas características particulares que protegen la pieza realizada con este material frente a la corrosión atmosférica sin perder prácticamente sus características mecánicas.

En la oxidación superficial del acero corten crea una película de óxido impermeable al agua y al vapor de agua que impide que la oxidación del acero prosiga hacia el interior de la pieza.

Ésto se traduce en una acción protectora del óxido superficial frente a la corrosión atmosférica, con lo que no es necesario aplicar ningún otro tipo protección al acero como la protección galvánica o el pintado.

El acero tipo ‘COR-TEN A’ o acero Corten tiene un alto contenido de cobre, cromo y níquel que consiguen que la capa de óxido superficial que se forma en los aceros no inoxidables tenga unas características especiales. Así, la película que provoca la exposición a la atmósfera en condiciones normales es particularmente densa, altamente, adherente, estable y ‘regenerante’ (si la superficie recibe algún, daño menor que haga saltar a la capa de óxido, ésta se regenera y acaba homogeneizándose) por todo ello, la corrosión del acero (en condiciones normales) queda interrumpido debido a la acción auto-protectora del óxido, con lo cual la protección vía galvanización y/o pintura se vuelve superflua.

En general se recomienda evitar formar cordones o solapes donde se pueda acumular el agua, puesto que su presencia continuada evitaría el desarrollo de la película protectora y podría convertirse en un foco de corrosión. Esta capa de óxido en de color rojizo y le da un color característico, lo que le convierte en uno de los materiales más utilizados por los artistas contemporáneos para la fabricación de obras de arte y últimamente por arquitectos que quieren innovar y utilizar nuevos materiales en sus proyectos.

Aplicaciones

Las líneas básicas para el uso de este acero están descritas en la Norma EN 10025-5.

Actualmente lo utilizan arquitectos, ingenieros, decoradores, diseñadores, paisajistas, etc, ya que este material va cambiando continuamente durante el proceso de oxidación y por el efecto que la luz y las condiciones atmosféricas producen en él.

Además se utiliza en la Industria cementera, silos, tolvas, cribadoras, chimeneas, tuberías, lavaderos de carbón, depósitos de agua, petróleo, fuel-oil, etc. Construcciones metálicas, puentes, estructuras, fachadas de edificios, puertas metálicas, hormigoneras, grúas, palas excavadoras. Vagones ferrocarril, chasis de camiones, basculantes, cisternas, semirremolques.