Kitabı oku: «Corte y mecanizado de tuberías. FMEC0108», sayfa 2
4.2. Manejo y ajuste de parámetros
La puesta en funcionamiento de los mecanismos de corte de arcoplasma dependen de la naturaleza del equipo: manual o mecánica. Por otro lado, los parámetros a ajustar en el corte, serán principalmente, la velocidad de corte y la distancia de la boquilla del plasma al material.
En el equipo de plasma manual
El manejo de los sopletes manuales de plasma es bastante simple. Su funcionamiento se basa en un gatillo que se oprime para iniciar el corte sobre la pieza y se suelta para finalizarlo.
El ajuste de parámetros en el corte de plasma manual variará según la experiencia del operador. Dependiendo del espesor y de la forma del material a cortar realizará el corte a mayor o menor velocidad y separará más o menos la boquilla del material.
Soplete de arcoplasma manual
En el equipo de plasma mecanizado
El equipo de plasma mecanizado se basa en una mesa de corte en la que descansa el material a seccionar. Sobre esta mesa, se mueve un dispositivo de corte por plasma que es controlado por un equipo electrónico o informático, ubicado fuera de la mesa donde se realiza el corte.
Equipo de arcoplasma mecanizado
El trabajador realiza las operaciones de corte desde el equipo informático. Mediante un software específico, introduce la dimensión y forma de la pieza a cortar. Igualmente, detalla la velocidad de corte y la distancia entre la boquilla y el material, por lo que la variabilidad de estos parámetros es nula si se compara con el corte por plasma manual.
5. Corte mecánico
Además de los tipos de corte de anteriormente descritos, existen otros que se realizan por medio de esfuerzos mecánicos. Para estos cortes se emplea una cuchilla de material generalmente más duro que la pieza a seccionar.
5.1. Tipos, características, funcionamiento y utilización
El aserrado es otro tipo de corte producido por sierras manuales o mecánicas. Entre sus variantes se encuentran:
1 El aserrado manual realiza el corte de la pieza a través de un movimiento de vaivén, generado por el operario.
2 El aserrado automático, donde se incluye el tronzado, es producido por un movimiento de origen eléctrico o neumático.
La sierra de arco se usa para el corte manual de piezas de pequeños espesores. La hoja de corte es plana y recta, formada por numerosos dientes. La diferencia con el serrucho es el tamaño de la hoja y la geometría del cuerpo de la herramienta que forma un arco.
Sierra de arco
Serrucho
El funcionamiento de la sierra de calar es muy parecido al arco de sierra pero con movimiento mecánico. Esta herramienta permite el corte de piezas metálicas de pequeños grosores de forma rápida y fácil, aunque su uso principal es para el corte de madera y plástico.
Sierra de calar
La tronzadora es la herramienta comúnmente empleada en el corte de tuberías metálicas de espesores considerables, su accionamiento es eléctrico o neumático.
La sierra de cinta se emplea para la ejecución de cortes curvos. La hoja de la sierra es accionada mediante dos poleas que le confieren el movimiento necesario para la ejecución del corte.
Sierra de cinta
El cizallamiento es un tipo de corte o sección que comprende el cincelado, el uso de cizalla y las tijeras de carrocero.
Nota
En el uso de herramientas de corte, tanto manuales como automáticas es necesario mantener un correcto afilado de la cuchilla.
1 El cincelado consiste en el golpeo de una herramienta de punta para realizar el seccionado de la pieza. Esta operación requiere tiempo y mucho esfuerzo, por lo que se desaconseja su uso.Cincel
2 Las cizallas y las tijeras de carrocero tienen un funcionamiento muy similar. El corte se consigue al aplicar fuerza en los mangos de la herramienta, de forma que los filos de la tijera se cierran produciendo la separación o corte del material. Estas herramientas se usan para el corte de chapas metálicas de pequeño espesor.Cizalla
Aplicación práctica
Un cliente ha llamado a la oficina donde trabaja porque necesita que repare un trozo de tubería de desagüe que se ha dañado. Se dirige hacia el lugar de destino y al llegar se da cuenta que se trata de una tubería de acero de unos 5 mm de espesor. La solución pasa por cortar el trozo de tubería dañado y sustituirlo por uno nuevo. Explique brevemente cómo procedería y las herramientas de las que haría uso.
SOLUCIÓN
Al tratarse de un caso fuera de la zona habitual de trabajo, no se disponen de todas las herramientas, e incluso es imposible el traslado de algunas de ellas. Por tanto no se usarán aparatos pesados y peligrosos como los equipos térmicos de arcoplasma y oxicorte.
Si se dispone de tronzadora eléctrica manual se haría uso de ella, empleando un disco de corte para acero de 5 mm y siempre asegurándose que no existan riesgos de contactos eléctricos. El corte se efectuaría de forma perpendicular a la superficie y en movimiento continuo. Si la tubería es de gran diámetro se seguiría el contorno exterior de la tubería en un recorrido circular evitando profundizar en la cortadura.
Si la zona presenta riesgos eléctricos, se pasará a realizar un corte mecánico de forma manual, bien cortando con la sierra de arco, en cuyo caso se seguiría el proceso descrito para la tronzadora, o bien realizando una mueca inicial con el cincel y seccionando con la cizalla.
A continuación se van a analizar con mayor detenimiento dos de las herramientas más utilizadas en procesos de corte mecánico.
Tronzadora
El tronzado es una técnica que permite cortar o seccionar la pieza mediante el arranque de virutas.
Para el arranque de virutas la hoja de corte de la tronzadora se compone de varios dientes, cuyo filo está especialmente diseñado para el corte de una fina capa de material.
Tronzadora
El disco de corte se encuentra acoplado a un motor eléctrico que genera la velocidad suficiente para realizar el seccionado.
Esta máquina-herramienta permite realizar cortes y secciones en tuberías en tiempos muy reducidos.
El disco o sierra puede ser refrigerado durante el proceso, ello dependerá de los parámetros de corte como velocidad, material a cortar, tipo de diente, etc.
Disco de sierra
También pueden emplearse discos abrasivos en las tronzadoras que efectuarán el corte mediante abrasión.
El corte por abrasión consiste en hacer girar un disco formado por un material abrasivo que al ser girada a gran velocidad produce el desgaste del material y su consecuente seccionado.
Lijas
Ejemplo
Los materiales abrasivos son aquellos de aspecto rugoso formados por pequeños cristales de naturaleza dura, aunque en la actualidad pueden emplearse materiales sintéticos diseñados para realizar dicha tarea. Las lijas son materiales abrasivos.
Cizalla
El cizallamiento es otro tipo de corte mecánico que separa una pieza en dos mediante la aplicación de presión en el filo de la herramienta. Un uso muy común son las tijeras de carrocero que mediante presión manual realizan cortes en chapa de pequeños grosores.
Tijeras de carrocero
6. Velocidades de corte en relación con el material y espesor de las piezas
Se puede definir la velocidad de corte como la cantidad de material cortado en milímetros por el tiempo transcurrido en segundos.
Las velocidades de corte son variables dependiendo principalmente del espesor y del tipo de material que se quiera cortar.
Recuerde
El metal es un gran conductor del calor, por tanto, si cortamos a poca velocidad, el calor que se introduce se transfiere rápidamente a las otras partes de la pieza metálica. Dado que se trabaja con grandes temperaturas, habrá que tener cuidado, ya que se puede calentar en exceso la pieza y afectar a su composición química y a su calidad.
En el primer caso se puede decir que la velocidad de corte será mayor cuanto más pequeño sea el espesor, y por tanto, la velocidad será menor si se trata de chapas o tubos más gruesos.
El segundo caso, se analiza en unas tablas teniendo en cuenta tres materiales muy usuales en la fabricación de tubos: aleaciones de aluminio, acero inoxidable y acero al carbono en un proceso de corte con arcoplasma.
| CORTE CON ARCOPLASMA | |
| MATERIAL | ALEACIÓN DE ALUMINIO |
| Espesor (mm) | Velocidad (mm/s) |
| 6 | 127 |
| 13 | 86 |
| 25 | 38 |
| 50 | 9 |
| 75 | 6 |
| 100 | 5 |
| CORTE CON ARCOPLASMA | |
| MATERIAL | ACERO INOXIDABLE |
| Espesor (mm) | Velocidad (mm/s) |
| 6 | 86 |
| 13 | 42 |
| 25 | 21 |
| 50 | 10 |
| 75 | 8 |
| 100 | 6 |
| CORTE CON ARCOPLASMA | |
| MATERIAL | ACERO AL CARBONO |
| Espesor (mm) | Velocidad (mm/s) |
| 6 | 86 |
| 13 | 42 |
| 25 | 21 |
| 50 | 11 |
| 75 | 9 |
| 100 | 7 |
Tras analizar estas tres tablas se puede ver cómo la velocidad de corte se reduce de forma importante cuando se encuentra con chapas o tubos más gruesos. Por otro lado, se observa que entre los tres materiales que se exponen, la velocidad de corte mayor se da en las aleaciones de aluminio.
También existen tablas como las anteriores, pero usadas en el proceso de oxicorte. A continuación, se expone una tabla de recomendación de velocidad de corte para acero al carbono con máquina de oxicorte.
| CORTE CON OXICORTE | |
| MATERIAL | ACERO AL CARBONO |
| Espesor (mm) | Velocidad (mm/s) |
| 5 | 5,6 |
| 8 | 4,7 |
| 10 | 4,2 |
| 15 | 3,3 |
| 20 | 3,2 |
| 25 | 2,8 |
| 30 | 2,6 |
| 40 | 2,4 |
| 50 | 1,9 |
| 75 | 1,5 |
| 100 | 1,3 |
Nota
Para espesores pequeños el proceso de plasma ofrece mayores rendimientos en términos de velocidad que el oxicorte, pero para espesores mayores de 40 mm se suele usar este último, entre otras razones por el coste económico, ya que las máquinas de corte de plasma para espesores muy grandes son bastante costosas y sus consumibles no son duraderos en estos espesores.
Aplicación práctica
¿Qué velocidad de corte llevará un equipo mecanizado de corte por arcoplasma, que es capaz de seccionar una longitud de 10 metros en 3 minutos?
SOLUCIÓN
Longitud cortada (l) = 10 metros = 10.000 milímetros
Tiempo de corte (t) = 3 minutos = 3 *60 s =180 s
Por tanto Velocidad (v)= l/t=10.000/180 = 56 mm/s
7. Técnicas de corte con los equipos de oxicorte y arcoplasma
En el proceso de oxicorte es muy importante realizar de forma correcta el encendido de la llama a fin de evitar posibles accidentes y quemaduras. Para el encendido de la llama se exponen las siguientes recomendaciones:
1 Asegurar el correcto funcionamiento del equipo.
2 Revisión de las botellas de oxígeno y de combustible, observando que estén en los niveles adecuados.
3 Revisión de manómetros y selección de los parámetros de presión adecuados.
4 Apertura de la válvula del oxígeno y después la del combustible.
5 Realización de este proceso abriendo despacio y poco a poco la válvula que aporta la presión.
Recuerde
Siempre haremos uso de los equipos de seguridad adecuados y nos aseguraremos de su correcta colocación.
Apretando la manivela se puede regular el chorro de oxígeno. Acercando a unos 3 o 4 cm la llama del encendedor a la boquilla se producirá la combustión del acetileno, consiguiendo la llama del soplete. Acto seguido se soltará poco a poco la palanca del oxígeno de corte que deberá regularse hasta que el chorro de oxígeno sea recto.
Para el apagado de la llama, se soltará la manivela del oxígeno de corte y posteriormente se cortará el flujo de combustible. Finalmente cerrará la válvula del oxígeno.
7.1. Técnica para cortar en oxicorte
Para el corte en oxicorte, es importante afianzar la pieza en el banco de corte, trazar la línea de cortadura y asegurar la no existencia de impedimentos u obstáculos que puedan generar situaciones de peligro, además de equiparse con los dispositivos de seguridad adecuados.
Por otro lado, tendrá que limpiar de posibles virutas y escoria la zona a cortar y proceder con precaución al precalentado de la pieza en la zona a seccionar. Para efectuar correctamente el precalentado se colocará en la línea previamente marcada y posicionará el soplete a unos 5 mm de forma perpendicular a la tubería. Cuando el metal torne a rojo, apretará de forma suave y continua la manivela que deja pasar el oxígeno de corte.
En ningún momento la boquilla o la mano del trabajador debe tocar el metal incandescente y el corte siempre se realizará hacia delante alejando la llama del operario. Una vez finalizado el seccionado, ejecutará el apagado de la llama de forma segura.
7.2. Técnica para cortar en arcoplasma
Antes de iniciar el corte de una tubería con arcoplasma hay que trazar la línea de corte y afianzar de forma correcta y segura la pieza a la bancada.
Al igual que en el oxicorte, se colocará los equipos de protección necesarios de forma correcta y segura y se cerciorará de la inexistencia de impedimentos u obstáculos a lo largo del recorrido de corte.
Se ajustarán los parámetros de cortadura tanto en intensidad como tensión y la cantidad de gas necesaria así como su presión.
Para iniciar el arco, se abre la válvula del gas y se hace saltar una chispa entre el electrodo y la punta del soplete, acto seguido se acerca el soplete a la pieza ionizada y se comienza el corte.
La velocidad del corte dependerá de los parámetros previamente establecidos y del tipo de material.
Técnica de arcoplasma
Nota
El movimiento del soplete será continuo y se mantendrá tanto la distancia como la perpendicularidad de la boquilla con respecto a la superficie de la tubería.
Una vez finalizado el proceso se cerrará el paso de gas y de corriente eléctrica y se dejará el soplete en un lugar seguro evitando tocar de forma directa la punta de la boquilla.
8. Defectología asociada a los procesos de corte
Los procesos de corte realizados con cualquiera de los procedimientos anteriormente expuestos pueden provocar una serie de aspectos no deseados llamados defectos de corte. A continuación, se hará un recorrido de los defectos de corte que se pueden encontrar en los distintos procesos de segmentación, analizando sus causas.
8.1. Defectos en corte mediante oxicorte
Los defectos de las superficies que se oxicortan son producidos por el mal ajuste de parámetros de corte. Dichos defectos se clasifican en función del daño que realiza en la chapa o tubo. Algunos de ellos son:
Defectos en el filo superior del corte
1 Fusión de las esquinas: el filo de corte se redondea debido a que el material en esta zona se funde excesivamente. Causas: velocidad de corte demasiado baja y/o llama demasiado fuerte.
2 Formación de cadena de gotas fundidas: en el filo superior de corte se encuentran una serie de gotas fundidas. Causas: existencia de superficies de corte oxidadas.
3 Filo de corte colgante: se forma un filo colgante sobre el filo de corte ideal. Causas: llama demasiado fuerte.
4 Borde separado de la zona de corte: se produce un borde separado del filo ideal de corte. Causas: demasiada distancia entre la boquilla y la chapa o tubo.
Defectos en la superficie del corte
1 Concavidad del borde superior: se produce una concavidad de corte con respecto al corte ideal. Causas: presión de oxígeno alta y suciedad en la boquilla de corte.
2 Estrechamiento del filo: este fallo es producido cuando las superficies de corte derecha e izquierda convergen hacia la parte inferior. Causas: velocidad de corte alta, alta distancia de la boquilla o empleo de una boquilla de diámetro excesivamente pequeño.
3 Ensanchamiento del filo: defecto contrario al anterior. Las superficies convergen hacia la parte superior. Causas: velocidad de corte baja y poca distancia de la boquilla.
4 Concavidad de la sección de corte: se produce una concavidad en toda la superficie de corte siendo más acentuada en la parte central. Causas: velocidad de corte demasiado elevada o poca presión de oxígeno.
5 Ondulación en la superficie de corte: son oscilaciones cóncavas y convexas alternadas en la superficie de corte. Causas: alta velocidad de corte o uso de boquillas demasiado grandes.
6 Desvío respecto a la vertical de la superficie cortada: se produce cuando no hay paralelismo entre las superficies de corte. Causas: incorrecto posicionamiento angular de la antorcha de corte.
7 Borde inferior redondeado: la superficie de corte en la parte inferior no queda lisa sino redondeada. Causas: defectos de la boquilla de corte.
8 Escalón en el borde inferior de corte: en la superficie de corte inferior se da un escalonamiento que difiere del corte ideal. Causas: defectos de la boquilla de corte y alta velocidad de corte.
9 Dirección defectuosa de corte y superficie transversal ondulada: la superficie de corte no sigue una línea recta sino una línea ondulada. Causas: excesiva velocidad y suciedad de la boquilla.
8.2. Defectos en corte mediante arcoplasma
En las superficies cortadas mediante arcoplasma las irregularidades encontradas en las superficies seccionadas son similares a las del oxicorte. La gran diferencia es que el corte por plasma produce menos defectos, siendo la calidad de la cortadura su principal ventaja frente a la otra técnica.
En contraposición, el arcoplasma se suele usar para espesores más pequeños y su coste es mayor.
Aplicación práctica
Se encuentra en su máquina de oxicorte cortando unas chapas de acero al carbono de 50 mm con una boquilla adaptada a este grosor. La velocidad en su mesa de oxicorte es de 4 mm/s. Tras cortar la primera chapa ve que las superficies de corte no son ideales dándose el siguiente dibujo:
¿Qué defecto se está dando?
¿Qué parámetro debería ajustar y en qué medida?
SOLUCIÓN
Se está produciendo un estrechamiento del filo, convergiendo la parte inferior izquierda y derecha del corte.
Por un lado se debería reducir la velocidad de corte hasta 1,9 mm/s que es la velocidad de corte ideal para este tipo de chapa. Por otro lado habría que revisar la distancia de la boquilla a la chapa y analizar que no esté demasiado elevada.
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