INTRODUCCION
La técnica del oxicorte se presenta como un procedimiento auxiliar de la soldadura, mediante el cual se puede seccionar metales mediante su combustión local y continua en presencia de un chorro de oxígeno. En condiciones normales, a temperatura ambiente, el acero en la atmósfera sufre un proceso de oxidación, que es lento y no combustible, dado que la proporción de oxígeno en la atmósfera se encuentra aproximadamente en un 20%. No obstante, si esta oxidación se realiza bajo una atmósfera de oxígeno (superior al 88%) y a temperatura que alcance la de combustión del acero (870 ºC aprox.), ésta se hace combustible. Por lo tanto, para que exista oxicorte al metal se le debe calentar (oxidar) bajo una atmósfera adecuada (proyección de oxígeno puro), con lo que se consigue su quemado violento, y por tanto, dará lugar al oxicorte. El oxicorte tiene buena aplicación en aceros al carbono y aceros de baja aleación.
OBJETIVOS.
GENERAL:
Aprender a reconocer y nombrar todas las partes del soplete estándar oxiacetilénico para corte. Hacer corte de un metal a mano libre y preparar biseles.
ESPECIFICOS:
Aprender a cortar láminas de diferentes calibres mediante el proceso de oxicorte. Identificar la presión que se debe generar en los cilindros de gas para cada una de las láminas con aras de tener un rendimiento óptimo.
MATERIALES
2 Platinas de acero de 4*6*1/4 pul.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
A) Ropa protectora Seleccione la boquilla del soplete del tamaño adecuado para cortar placas de acero de 4 pulg. de espesor. Coloque la placa o platina de un cuarto de pulgada sobresaliendo en el ladrillo refractario y trace con puntos el corte. Encienda el soplete y ajuste la llama de recalentar a neutra. Trabaje desde el lado de afuera, con el soplete de corte frente a usted y caliente la placa de aceró, manteniendo la llama de precalentamiento 1116 de pulgada por encima del metal. Caliente la placa de acero hasta que el metal tome un color rojo brillante. Abra lenta pero uniformemente la válvula de oxígeno para corte. Haga avanzar el soplete lentamente hacia usted, pero con la suficiente rapidez para hacer un corte limpio de metal. Apague el soplete y limpié la boquilla. Deje enfriar las piezas y preséntelas al profesor.
B) Tomando la otra platina haga bisel. Coloque sobre la mesa y válgase de una prensa para anclarla con un ángulo de apoyo de 1 1/2 pulg. encima de la platina. (el ángulo de acero sirve de guía para desplazar el soplete y darle la inclinación al bisel). Repita las operaciones de corte de la platina anterior y trace con un punzón la línea de corte. Mantenga el soplete contra el ángulo de acero a toda la longitud del corte, haciendo un corte al bisel. Apague el soplete y limpie la boquilla. Deje enfriar la pieza de metal y muéstrela al profesor para la calificación.
PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO CUESTIONARIO 1. ¿Describa y dibuje un soplete de corte? El propósito del soplete de corte es el de proporcionar la llama para precalentar el metal y producir el flujo de oxígeno puro para el corte. En el soplete de corte, las válvulas de oxígeno y acetileno de atrás controlan la llama de precalentamiento. La palanca controla el chorro de oxígeno de alta presión para efectuar el corte. El método para mezclar los gases en el soplete de corte, es igual al usado en el soplete para soldar; esto es, mezclándolos a la misma presión o usando el principio el inyector. Las boquillas para cortar están compuestas de un anillo de agujeros, que rodean un orificio por el cual sale el oxígeno de corte. Cada uno de estos agujeros proporciona la llama de precalentamiento, distribuyendo uniformemente el calor alrededor del chorro de oxígeno y haciendo posible en cualquier momento el cambio en la dirección del corte. Cambiando la boquilla para que esté de acuerdo con el espesor del metal, se puede cortar cualquier espesor. Paro cambiar la boquilla para cortar, se desatornilla la tuerca de la cabeza de corte y se quita la boquilla; se inserta la nueva boquilla y vuelve a apretarse la tuerca. El soplete queda nuevamente listo para usarse. Los agujeros obstruidos por las pequeñas partículas de metal fundido que se pegan en la punta de la boquilla, son prácticamente la causa de todas las dificultades. Un chorro cilíndrico y claro, producirá un corte uniforme. Cualquier obstrucción en el equipo o en el extremo de la boquilla reducirá lo velocidad y producirá un corte áspero.
VER ANEXO - Figura 1. Soplete de Corte 2. ¿Al cortar por el proceso oxiacetilénico, que es lo que hace el corte, chorro de oxigeno o llama neutra. Qué metales se cortan con este proceso? El corte con oxiacetileno es producido por la reacción de oxidación entre el metal al rojo vivo y el oxígeno, la llama neutra solo aporta el calor necesario para fundir el metal en pequeñas cantidades, para que entre en reacción directa con el oxígeno más puro posible. Es decir, el corte lo realiza el chorro de oxígeno y no la llama neutra y se explica cómo sigue. La operación se basa en la reacción fuerte exotérmica de la oxidación de hierro en presencia de oxígeno. Un hilo de hierro llevado a una temperatura de rojo (900-1100 °C) puesto en presencia de oxigeno puro, arde rápidamente, continuando la combustión por la reacción de oxidación.
Para que un metal pueda experimentar esta operación debe cumplir dos condiciones:
La reacción de oxidación sea exotérmica. El óxido formado tenga una temperatura de fusión inferior a la del metal.
El corte con autógena, o como es llamado algunas veces, quemado con oxicorte, se usa solo para cortar metales ferrosos.
3. ¿Por qué tiene un regulador dos carátulas indicadoras de presión? Para mostrar la presión en el cilindro, que es una escala alta que supera las 2200 Ib. de presión por una parte y por la otra, la presión de trabajo o presión en las mangueras que generalmente está entre 5-15 Ib. de presión.
4. ¿Cómo se clasifican las boquillas de oxicorte? Boquillas de corte Son el componente fundamental del proceso de oxicorte. Se deben seleccionar según los espesores a cortar y determinaran la velocidad de corte, presión del O2 de corte, Kerf o sangría y consumo de gases. Suele estar formada por dos salidas concéntricas de gas:
Zona central: oxígeno de corte a presión. Zona periférica: envolviendo a la anterior, salida de la mezcla oxígeno acetileno o mezcla de calentamiento.
VER ANEXO Figura 2. Boquilla acetileno Tipos de sopletes:
Porta-sopletes con sopletes de corte vertical: permiten cortar cualquier geometría con flancos de corte perpendiculares a la superficie de la pieza. Están equipados con guías que permiten su desplazamiento en altura y sensores eléctricos que mantienen una distancia constante con la pieza. Sopletes equipados con tres sopletes para corte en bisel.
VER ANEXO Figura 3. Porta-sopletes para corte en bisel Boquilla de corte El diámetro de boquilla adecuado en cada caso dependerá del espesor de chapa que se desee oxicortar. Actualmente se están desarrollando boquillas especiales que eviten la excesiva contaminación del chorro de oxígeno.
A continuación se muestra una tabla con los diámetros de boquillas y otros parámetros en función del espesor de chapa:
5. ¿Que determina el tamaño de una boquilla para soldar? El tamaño de la boquilla está determina por el espesor del metal a soldar, tienen como función la de concentrar el chorro de la mezcla de los gases para que se genere combustión en una pequeña área. Las boquillas para soldar son generalmente hechas de cobre suave y en diferentes medidas.
6. ¿Qué papel desempeña la llama neutra en el corte? Produce la combustión de una parte en volumen de cada uno de los gases "oxígeno y acetileno" y aporta el calor necesario para iniciar la reacción autosostenible entre el metal y el oxígeno. La temperatura que debe alcanzar el metal debe ser cercana a los 1600 °C en un ambiente neutro y sin aporte de elementos químicos, hasta fundir un poco de metal "charco". Cuando se tienen las anteriores condiciones, se abre la válvula de oxígeno para proceder al corte.
7. ¿En una tabla para cortes indique, espesor de metal a cortar contra tamaño de boquilla, teniendo en cuenta desde 1/8 a 10 pul de espesor?
8. ¿Cómo se determina la temperatura adecuada para cortar? Depende del tipo y espesor del material a cortar; la temperatura ideal de corte será aquella a la cual el corte se efectúe con la mayor velocidad y homogeneidad posible. La temperatura óptima de corte se determina mediante la identificación del metal que queramos cortar. El rango de temperatura adecuada para una soldadura fuerte se obtiene cuando el metal base se pone de color rojo desteñido o este comienza a brillar Para lograr estas condiciones es preciso contar con un conocimiento y práctica extensa para conseguir los más precisos resultados.
9. ¿Qué indica un corte de buena calidad hecho con oxígeno? Un corte de buena calidad hecho con oxiacetileno presenta algunas características que lo diferencian de un corte regular. Debe presentar bordes homogéneos, no redondeados, sin acumulación de escoria en la parte inferior. También indica que hay una oxidación progresiva, la combinación del metal con el oxígeno de aire, va transformando gradualmente el producto inicial en óxido de hierro. A temperatura del ambiente esta reacción es muy lenta. Ahora no se
calienta, la pieza y se coloca aire se ve una oxidación mucho más profunda y casi instantánea. Cuando se aplica un chorro de oxígeno a presión adecuada sobre la zona caliente, los óxidos se eliminan por la acción mecánica del chorro
10. ¿Describa los resultados de cortar con demasiada lentitud y con demasiada rapidez? Si el movimiento es demasiado lento, el corte tendrá el filo superior redondeado y la escoria se adhiere al inferior. Sin embargo, si el movimiento es demasiado rápido, no habrá tiempo suficiente para que el chorro de oxígeno atraviese el metal, y la pieza no se separará. Si el metal no se corta en algunas partes, será necesario cerrar el oxígeno de corte (soltando la palanca) y volver a empezar en la parte en que no penetró el corte. Si el metal es cortado a velocidad apropiada, el corte quedará limpio y sin escoria; los filos superiores e inferiores estarán a escuadra.
11. ¿Explique qué sucedería si a un soplete no se le diere la inclinación que requiere para formar un ángulo cuando inicialmente se hace un agujero para cortar? El soplete se debe colocar en un ángulo de 45° para que se pueda iniciar el calentamiento para el corte, es necesario dejarlo en esta posición hasta que el metal se ponga de un color rojo brillante, y se obtiene una superficie lisa, homogénea y uniforme.
12. ¿De qué manera puedo evitar la deformación del metal durante el proceso de oxicorte? La deformación que se produce en el metal se debe al calor aportado, por lo tanto, es muy importante que se consideren secuencias de corte que permitan un calentamiento homogéneo de la plancha para evitar este efecto. El mayor aporte de calor se produce cuando se está realizando el proceso de precalentamiento, por lo cual es un beneficio realizar cortes continuos, evitando las interrupciones entre piezas.
13. Enumere algunas ventajas y desventajas del proceso de oxicorte. OXICORTE (conviene sólo para acero dulce)
VENTAJAS
Conveniente para el rango medio y alto de espesores.
Aplicación económica de varias torchas. Baja inversión inicial. Repuestos y consumibles de bajo costo. Posibilidad de biselar con tres torchas simultaneas.
DESVENTAJAS
Baja calidad de corte debajo de 5 mm de espesor. Deformación en materiales de bajo espesor que se debe corregir posteriormente. Por el gran aporte térmico el calor afecta una zona amplia. Baja precisión en el reposicionado en piezas grandes por el impacto térmico. Baja velocidad de corte en relación con otros procesos.
14. Explique el proceso de oxicorte Descripción del proceso La técnica del oxicorte comienza con el precalentamiento. Para ello, con el soplete utilizando parte del oxígeno y el gas combustible crea una llama de precalentamiento formada por un anillo perimetral en la boquilla de corte. Acercando la llama de precalentamiento a la pieza, ésta se calienta hasta alcanzar la temperatura de combustión (aproximadamente 870 ºC). Se sabe que la pieza ha alcanzado esta temperatura porque el acero va adquiriendo tonalidades anaranjada brillante. Una vez alcanzada la temperatura de ignición en la pieza, se actúa sobre el soplete para permitir la salida por el orificio central de la boquilla del chorro de oxígeno puro, con lo que se consigue enriquecer en oxígeno la atmósfera que rodea la pieza precalentada, y así, utilizando la llama de precalentamiento como agente iniciador, dar lugar a la combustión. Como toda combustión, la oxidación del acero es una reacción altamente exotérmica, y es precisamente esta gran energía desprendida la que actúa a su vez como agente iniciador en las áreas colindantes, que las lleva a la temperatura de ignición y por tanto, hacer continuar el proceso de corte. El óxido resultante de la combustión fluye por la ranura del corte, a la vez que sube la temperatura de las paredes, ayudando a mantener el proceso. La acción física del chorro de oxígeno ayuda a evacuar el óxido fundido y parte del acero de
la pieza originando la ranura del corte. La propiedad del acero de que sus óxidos fundan a temperatura inferior a la del metal base es lo que hace posible utilizar el oxicorte. Esta es una propiedad intrínseca del acero, porque la mayoría de los metales funden a temperaturas menores que sus óxidos, y por tanto no pueden ser cortados por este proceso.
El precalentamiento Como ya se dijo, el primer paso es actuar sobre el soplete para generar la llama de precalentamiento. La principal misión de la llama de precalentamiento es la de elevar la temperatura de la pieza hasta la temperatura de ignición (870 ºC), y de servir como agente activador de la oxidación una vez que se da salida al chorro de oxígeno puro. La llama de precalentamiento puede alcanzar temperaturas entre 2425 ºC y 3320 ºC, dependiendo del tipo de gas combustible y de la riqueza del oxígeno en la mezcla. Mediante las dos válvulas que se incorpora en el soplete, se puede actuar sobre la proporción de oxígeno y de gas en la mezcla. Sin embargo, la llama de precalentamiento puede tener funciones adicionales a las descritas anteriormente, como: limpiar la superficie de la pieza de cualquier sustancia extraña y suciedad; servir de agente activador ayudando a mantener la temperatura de combustión a medida que avanza el corte. mantener un entorno de protección alrededor del chorro de oxígeno; precalentar el chorro de oxígeno haciéndolo más activo; mantener los óxidos y escorias producidas en la ranura en estado fundido para que puedan ser expulsadas.
El chorro de corte Como ya se dijo, para que se produzca el proceso de oxicorte es necesario que la oxidación del acero se produzca a la temperatura de ignición del material y bajo una atmósfera de oxígeno. La pureza de la corriente de oxígeno es muy importante y un factor crítico en el proceso. De hecho, para que tenga lugar el proceso de oxicorte, la pureza del chorro de oxígeno debe ser del 99,5% o superior. Una pérdida de pureza de 1% implicaría una pérdida en la velocidad de avance del corte en torno al 25%, y a su vez, conllevaría un incremento en el consumo d oxígeno de otro 25% aproximadamente. De hecho, con una pureza del chorro de oxígeno del 95% es imposible la acción del corte por oxidación, y lo que se conseguiría es una fusión y limpieza del metal.
Para obtener cortes limpios y económicos, es conveniente utilizar presiones en el oxígeno no demasiado elevadas.
ALCANCES Y LIMITACIONES
ALCANCES: El proceso de oxicorte está al alcance de cualquier persona que éste dispuesta a aceptar los requerimientos mínimos de seguridad que le brinde el encargado de su labor. LIMITACIONES: el trabajador no puede desarrollar su actividad si no cuenta protección visual y protección del cuerpo, también debe estar en condiciones óptimas de sentidos (no puede soldar en estado de alcoholismo y tampoco puede ejecutar su labor con discapacidades físicas que le impidan el libre desarrollo del trabajo; a pesar que es un proceso relativamente económico no es aconsejable para el corte de espesores menores de 5 mm puesto que van a quedar muchas imperfecciones. .
CONCLUSIONES
El oxicorte nos brinda una gran eficiencia a los procesos de corte ya que es un método accesible y puede aplicarse a diversos espesores con buenos resultados. Prácticas de seguridad como las de hacer mantenimiento a los equipos son muy importantes, sobre todo debido al chispeo de metal caliente que se presenta en el corte. Para aplicar el oxicorte se debe utilizar una boquilla con un diámetro consecuente al espesor de la lámina que se ha de cortar para no excedernos en el tamaño y potencia. Las presiones de los gases en el oxicorte se deben graduar de acuerdo a la mejor eficiencia que la mezcla de estos nos puedan brindar en el corte. Se deben observar los reguladores y los manorreductores de presión para controlar las escalas de presión y con ello asegurar un buen desarrollo del proceso.
BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA
www.indura.net/doc/revista.../revista_pulso_INDURA_julio_2013.pdf www.hellopro.es www.soldaduraszelecta.com Journal of Materials Processing Technology, Volume 179, Issues 1 –3, 20 October 2006, Pages 251-259 Alberto José Álvares, João arlos Espíndola Ferreira
