Corte Térmico de Metais (Com Diagrama)

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre o processo de corte térmico de metais com a ajuda de diagramas adequados.

Corte térmico é uma família de processos em que calor de um arco elétrico, energia de radiação ou uma reação exotérmica é utilizada para derreter ou oxidar um metal a uma taxa acelerada para obter um corte. Há uma série de processos que utilizam o calor do arco para cortar metais e incluem arco metálico blindado, arco de carbono do ar, arco de plasma, arco de gás de tungstênio e arco de metal de gás.

Feixe de elétrons e feixes de laser usam a energia de radiação para alcançar o corte de metais. A chama de gás oxi-combustível em conjunto com o jato de oxigênio é utilizada para iniciar e sustentar uma reação oxidante exotérmica que gera calor suficiente e afeta a partição de metais, particularmente ligas ferrosas de baixo carbono. Desses processos, o oxiacetileno, o arco de carbono do ar e o arco de plasma são os três principais processos de corte térmico usados ​​na indústria.

O processo de corte por chama oxi-acetileno, inventado em 1887, é o processo mais utilizado para o corte econômico e de alta velocidade de aços de baixo carbono. Neste processo, uma tocha de corte a gás, mostrada na Fig. 2.58, tendo alguma semelhança com a tocha de soldagem a gás é empregada.

O maçarico de corte a gás não apenas fornece um meio para obter uma chama de oxi-acetileno, mas também possui uma passagem separada controlada por alavanca para fornecer um jato de gás de oxigênio puro de alta pressão que causa impacto na oxidação e geração de calor pela seguinte reação .

3Fe + 20 ₂ → Fe ₃ O ₄ + calor (1120 KJ / mol)

No entanto, o início da reação só é possível se o metal a ser cortado atingir a temperatura de ignição de 870 ° C ou superior para o aço. Uma vez iniciada a reação, a chama é necessária apenas para sustentá-la, de modo que uma chama neutra de baixa energia seja usada. O metal que é oxidado (Fe ₃ O ₄ ) tem um ponto de fusão mais baixo do que o ponto de corte do aço, assim o corte é obtido mais rapidamente do que isso pelo derretimento.

O jato de oxigênio também ajuda a soprar o metal oxidado ou a escória do corte ou do corte.

Comercialmente, o processo de corte oxi-acetileno é extensivamente usado para cortar aços de baixa e baixa liga para cortes retos ou com contornos, bem como para preparação de bordas de juntas para soldagem. Também encontra um uso limitado no corte de ferro fundido e aços inoxidáveis, por exemplo, em fundições para remover portões e risers, etc. das fundições.

O processo de arco de carbono do ar utiliza o calor produzido por um arco elétrico entre uma haste de grafite e a peça de trabalho para derreter o metal e soprá-lo do corte por ar comprimido que também pode oxidar parcialmente o material e, portanto, ajudar a diminuir seu ponto de fusão. O jato de ar comprimido geralmente segue o arco para soprar o metal fundido como mostrado na Fig. 2.59.

O processo é usado para cortar ou separar e cinzelar os metais. A maioria das fontes de energia de soldagem a arco padrão, tanto ca como cc, com uma tensão de circuito aberto de 60 volts pode ser usada para corte de arco de carbono de ar. Os eletrodos de 150 a 300 mm de comprimento utilizados variam de 4 a 25 mm de diâmetro. Ambos os eletrodos revestidos de cobre e nua são usados, no entanto, o último tipo encontra uso mais extenso por causa da melhor uniformidade de ranhura alcançada por eles. A pressão do ar utilizada é de 55 a 70 N / cm ² com uma taxa de fluxo de ar de 85 a 1415 litros por minuto.

O processo de arco de carbono do ar é amplamente utilizado para goivagem, preparação de bordas de juntas e para remoção de metal de solda defeituoso. Também é usado para raspagem de objetos metálicos.

No corte por arco de plasma, um metal é partido por fusão usando um jato de alta velocidade de gás quente ionizado. O equipamento empregado é semelhante ao utilizado para soldagem a arco plasma, porém a pressão do gás é maior que a utilizada na soldagem.

O maçarico de corte a plasma é do tipo de plasma transferido com a peça de trabalho conectada ao ânodo da fonte de energia dc, como mostrado na Fig. 2.60. A fonte de energia usada é do tipo de característica de volt-amperes de queda com faixa de tensão de circuito aberto de 120 a 400 volts. Maior OCV é usado para cortar seções mais grossas. A faixa de corrente de saída necessária é geralmente de 70 a 1000 amperes.

O gás usado para produzir o jato de plasma depende do metal a ser cortado, por exemplo, o aço carbono pode ser cortado por ar comprimido enquanto a maioria dos metais não ferrosos pode ser cortada usando nitrogênio, hidrogênio, argônio ou suas misturas.

Quase todos os metais podem ser cortados por corte a plasma, mas são particularmente adequados para cortar alumínio e aços inoxidáveis. Ele também pode ser usado para corte de pilha, corte de forma e biselamento de chapa.

Além dos três métodos de corte descritos acima, outros métodos de corte térmico também são usados ​​ocasionalmente para aplicações específicas, por exemplo, o processo de arco de metal blindado pode ser usado em vez do arco de carbono para raspagem. Isso, no entanto, envolve o uso de corrente mais alta do que a soldagem, embora o equipamento usado permaneça basicamente o mesmo tanto para soldagem quanto para corte.

Feixe de elétron e feixe de laser também podem ser empregados para o corte de metais, mas seu uso é limitado devido ao alto custo inicial do equipamento.