Processos de corte a arco de metais: 6 processos

Este artigo lança luz sobre os seis principais processos de corte de arco de metais. Os processos são: 1. Corte de arco de carbono 2. Corte de arco de carbono de ar 3. Corte de arco de metal 4. Corte de arco de metal a gás (GMA) 5. Corte a arco de tungstênio (GTA) 6. Corte a arco plasma.

Processo de Corte a Arco # 1. Corte de Arco de Carbono:

No corte com arco de carbono, o eletrodo de carbono ou grafite é usado para derreter o metal para obter um corte, como mostrado na Fig. 19.11. Os eletrodos de grafite permitem densidades de corrente mais altas, permanecem afiados por mais tempo e produzem um corte mais limpo que os eletrodos de carbono. Fonte de energia de corrente contínua é usada com o eletrodo conectado ao lado negativo do circuito. A Tabela 19.3 fornece uma estimativa aproximada da taxa de corte da placa de aço com eletrodos de grafite.

A posição mais adequada para o corte a arco é para baixo ou vertical para permitir que o metal fundido flua prontamente para fora do corte. O corte resultante é geralmente áspero com bordas fundidas. A rugosidade do kerf é atribuída ao salto de arco de um lado para o outro. Outras desvantagens do corte com arco de carbono são um corte largo de até 25 mm de largura, uma baixa taxa de corte em seções pesadas, carbono apreciável pelo kerf causando aumento da dureza e consequentemente dificuldades de usinagem e alta exigência de corrente.

Corte a arco de carbono pode ser usado para corte de produtos de ferro fundido, ligas de aço e metais não ferrosos; no entanto, este processo não tem muito significado industrial.

Processo de corte de arco n.º 2. Corte de arco de carbono do ar:

O método do arco de carbono do ar de cortar metais consiste em fundir o metal com um arco elétrico e removê-lo por uma rajada de ar. Um jato de alta velocidade viajando paralelo ao eletrodo de carbono atinge o poço de metal fundido logo atrás do arco e sopra o metal fundido para fora. A figura 19.12 mostra as características básicas do processo. O eletrodo de carbono é mantido em um suporte especialmente projetado contendo furos através dos quais jatos de ar comprimido sopram ao longo e atrás do eletrodo.

Processo de corte a arco nº 3. Metal Arc Cutting:

No processo de corte de arco metálico, o corte é obtido por fusão a arco entre um eletrodo e a peça de trabalho; o material fundido é removido pela força da gravidade. Quando eletrodos revestidos são usados ​​para corte, o processo é chamado de corte de arco de metal blindado (SMA).

O equipamento necessário é o equipamento de soldagem de arco metálico padrão blindado. No corte SMA, o material do núcleo pode ser qualquer aço de baixo teor de carbono, mesmo que não seja adequado para a soldagem, porque as impurezas no metal do núcleo são de pouca importância. Deve ser dada preferência para revestimentos de penetração profunda como revestimento celulósico. Um eletrodo de diâmetro relativamente pequeno deve ser usado com o eletrodo DC negativo.

O revestimento retarda o derretimento do eletrodo, estabiliza o arco e atua como um isolante, evitando que o arco encurte com a parede lateral quando o eletrodo é alimentado no corte. Se o revestimento do eletrodo for molhado com a imersão em água, a taxa de consumo do eletrodo diminuirá, de modo que mais comprimento possa ser cortado por eletrodo.

Na SMA, o descarte da corrente é muito maior do que o normalmente usado para soldagem. Isso resulta em uma grande piscina derretida que cai fazendo o corte. Em material grosso, uma ação de serrar é necessária para fazer o corte e permitir que o metal derretido caia como mostrado na Fig. 19.14.

O corte produzido pelo corte de SMA é áspero, mas superior ao corte de arco de carbono; o corte é estreito com uma largura aproximadamente igual ao diâmetro do eletrodo. Ele é usado principalmente para trabalhos difíceis, como corte de sucata, corte de rebites e perfuração de furos.

Processo de corte a arco nº 4. Corte a arco de metal a gás (GMA):

Neste processo, o equipamento usual de soldagem a arco de metal a gás é usado e o calor para o corte é obtido a partir do arco elétrico formado entre um fio de eletrodo alimentado continuamente e a peça de trabalho, geralmente com blindagem de gás inerte. O arco é produzido entre o lado dianteiro do fio e o avanço da borda do kerf. A força devido ao fluxo do gás de proteção e os efeitos magnéticos do eletrodo ejetam o metal derretido do corte. Esse processo pode ser usado em todos os cortes de posição, mas quase não tem significado industrial.

Processo de Corte com Arco 5. Corte a Gás de Tungstênio (GTA):

Neste processo, o corte é obtido por um arco entre um eletrodo de tungstênio e o trabalho usando o mesmo equipamento usado para soldagem a arco de tungstênio a gás (GTAW). O corte é realizado aumentando a densidade de corrente acima da necessária para boas condições de soldagem e com aumento da taxa de fluxo do gás de proteção.

A velocidade do jato de gás sopra o metal fundido para formar o corte. Uma mistura de gás de proteção de 65% de argônio e 35% de hidrogênio é geralmente usada. O nitrogênio pode ser usado desde que sejam tomadas precauções adequadas para remover os gases tóxicos formados durante a operação.

As velocidades típicas para o corte GTA são de 1 a 1, 5 m / min em alumínio de 3 mm de espessura e 0-5 a 1 m / min em aço inoxidável de 3 mm de espessura. A corrente usada é de 200 a 600 A para cortar aço inoxidável e alumínio até 13 mm de espessura.

A qualidade do corte ao longo do kerf é boa e muitas vezes não requer operação de acabamento posterior. Este processo pode ser usado para cortar aços inoxidáveis ​​até cerca de 50 mm de espessura. Quanto mais espesso o metal a ser cortado, maior é a tolerância que deve ser permitida na largura do corte.

Embora o processo de corte GTA possa ser usado para cortar qualquer metal em seções finas, ele foi substituído por corte por arco plasma e agora é de pouca importância industrial, exceto quando equipamentos para outros processos mais eficientes não estão disponíveis.

Processo de Corte a Arco # 6. Corte a Arco Plasma:

No processo de corte por arco plasma (PAC), o metal é cortado fundindo uma área localizada com o arco restrito e removendo o material fundido com um gás ionizado quente de alta velocidade chamado jato de plasma.

O corte a jato de plasma é semelhante ao modo de buraco de fechadura da soldagem de plasma, exceto que, ao contrário da soldagem, o buraco da fechadura não pode ser fechado atrás do arco de plasma. A velocidade do jato de plasma é muito alta, portanto, a ejeção de metal fundido é fácil.

O corte por arco plasma é usado principalmente no modo de arco transferido, empregando um arco piloto para a iniciação do arco plasma.

Existem três variações principais do processo de APA: corte a plasma de alta corrente, corte a plasma de baixa corrente e corte a plasma com injeção de água ou proteção contra água. O projeto da tocha de plasma depende da variação do processo.

Qualidade do Corte Plasma:

A qualidade de um corte de plasma é determinada pela suavidade da superfície, largura do corte, paralelismo das faces cortadas, esquadria do corte e a nitidez das bordas superiores. Esses fatores são decididos pelo material sendo cortado, pelo projeto e configuração do equipamento e pelas variáveis ​​operacionais.

Cortes de alta qualidade são geralmente obtidos com potência moderada e baixas velocidades de corte. A oxidação da superfície está quase completamente ausente no equipamento PAC automatizado com modem que usa injeção de água ou proteção contra água.

Em aço inoxidável muito espesso (> 180 mm) o processo de arco de plasma tem pouca vantagem sobre o corte de gás oxi-combustível em termos de velocidade e largura de corte, embora o PAC esteja consideravelmente mais limpo. Em geral, a largura de corte no corte a plasma é 1, 5 a 2 vezes maior do que a largura do corte para corte com oxicorte.

O corte a arco de plasma geralmente resulta em corte chanfrado e o ângulo de chanfro em ambos os lados do corte tende a aumentar com a velocidade de corte. O arredondamento da borda ocorre quando a distância de fixação da tocha é muito grande ou quando é usada energia excessiva para cortar uma determinada placa; pode também resultar do corte a alta velocidade de materiais com menos de 6 mm de espessura.

Recomendações típicas de operação para obter cortes de alta qualidade para corte a plasma de alumínio, aço inoxidável e aços de baixo carbono são fornecidas nas tabelas 19.6, 19.7 e 19.8, respectivamente.

Escória ou escória é o material oxidado ou fundido que é formado durante o corte térmico e adere à borda inferior da placa. Com equipamentos mecanizados atuais, cortes sem escórias podem ser produzidos em aços inoxidáveis ​​e alumínio para espessuras de até 75 mm e em aços de baixo carbono até cerca de 40 mm; no entanto, para aços de baixo carbono, a seleção de velocidade e corrente é mais crítica. A escória é geralmente inevitável para cortes feitos em materiais mais grossos.

Segurança:

Como o jato de plasma opera normalmente em velocidades próximas ao supersônico, isso resulta em alto nível de ruído no corte a arco de plasma. O operador deve, portanto, ser protegido não apenas contra resplendor de arco, salpicos e fumos, mas também de altos níveis de ruído.

Para além das habituais roupas de proteção, luvas e capacete, o operador deve usar protetores auriculares como protetores auriculares. Exaustão local deve ser fornecida para ventilação adequada. Além destes, existem dois acessórios de segurança mais comuns usados ​​para PAC; eles são lençol freático e silenciador de água.

O lençol freático é uma mesa de corte convencional preenchida com água até a superfície inferior da peça a ser cortada. A turbulência produzida na água devido ao jato de plasma ajuda a aprisionar os fumos e o material removido do corte.

O silenciador de água é um dispositivo que reduz o ruído. É um bocal ligado ao corpo da tocha que produz uma cortina de água abaixo do bico da tocha. É sempre usado em conjunto com um lençol freático. A cortina de água acima da placa (peça de trabalho) e a água que protege a placa na parte inferior englobam o jato de plasma a jato em um escudo de amortecimento de som.

Aplicações:

Corte a arco plasma pode ser usado para cortar qualquer material, incluindo dielétricos. A maioria das aplicações, no entanto, está confinada ao corte de aços carbono simples, alumínio e aços inoxidáveis. Ele pode ser usado para corte de pilha, chanframento de chapas, corte de formas e perfuração. Este processo pode lidar com sucesso com aços carbono e inoxidável de até 40 mm de espessura, com ferros fundidos de até 90 mm de espessura, com alumínio e suas ligas de até 120 mm de espessura e com cobre de até 80 mm de espessura.

As vantagens econômicas do PAC em comparação com o corte oxi-acetileno são mais aparentes em cortes longos e contínuos feitos em um maior número de peças. Tais aplicações são normalmente encontradas na construção naval, fabricação de tanques de armazenamento, construção de pontes e centros de suprimento de aço. O PAC pode ser usado em altas velocidades de corte sem perder a precisão e as tolerâncias de corte.

Por exemplo, os metais podem ser cortados a velocidades de 2-5 a 3-8 m / min que podem ser cortados a uma velocidade máxima de 0-5 a 0-63 m / min por corte com oxi-acetileno. Velocidades até 7 m / min podem ser usadas no corte de alguns materiais finos; tais velocidades são obviamente possíveis apenas com meios automáticos.

A chapa de aço carbono pode ser cortada mais rapidamente com o processo de corte oxiacetileno do que o PAC se a espessura do material for de aproximadamente 75 mm. No entanto, para o corte de espessuras abaixo de 25 mm, o PAC é até cinco vezes mais rápido que o processo oxi-acetileno. O abate de plasma é mais eficiente do que o corte em pilha com o processo de oxiacetileno.

Corte a arco plasma também pode ser modificado para cortar metais sob a água.

A variação de plasma de baixa corrente está ganhando popularidade porque pode ser usada manualmente para cortar materiais, incluindo aço inoxidável e alumínio para produção e manutenção. A goivagem de plasma de baixa corrente também pode ser usada para recuperar carcaças defeituosas.

O plasma de alta corrente pode ser usado para cortar qualquer material com equipamento de corte de forma automática, mas requer um aparelho de alta velocidade para alcançar as vantagens econômicas do processo.

O corte a plasma por injecção de água não só reduz os fumos e o fumo produzidos pelo processo plasma de alta corrente, mas também melhora a qualidade do corte na maioria dos materiais.