PROCESSOS DE CORTE DE METAL: ARCO DE PLASMA, CORTE OXICOMBUSTÍVEL E FEIXE DE LASER

O corte oxi-combustível é o método mais econômico de preparação do chanfro na soldagem de juntas de topo. Pode ser usado para cortar facilmente chapas de aço ao carbono e exige apenas habilidades moderadas do operador/maçariqueiro para resultados bem-sucedidos. O oxigênio de corte cria uma reação química de oxidação com o metal de base a temperaturas elevadas, expulsando o metal líquido da região de interesse em altas velocidades. A temperatura de ignição da reação de oxidação é mantida por uma chama de pré-aquecimento originada da combustão do gás combustível com o oxigênio puro.

O processo é baseado na rápida formação do óxido de ferro que ocorre quando uma vazão de oxigênio puro de alta pressão é introduzida no envelope de corte. O ferro é rapidamente oxidado pelo oxigênio de alta pureza, e o calor é liberado por essa reação. A vazão de oxigênio e do gás queimado transportam o óxido fundido junto com o metal líquido ao longo da espessura de corte do material, o canal estreito produzindo pelo corte é conhecido como sangria (“kerf”). A formação contínua de óxido de ferro exige grandes volumes de oxigênio para manutenção do processo, utilizando uma pressão pré-estabelecida. O intenso calor produzido por essa reação sustenta o processo de separação e a produção da peça cortada.

As aplicações de corte oxicombustível comuns são limitadas ao aço carbono e ao aço baixa liga. Esses materiais podem ser cortados de forma econômica, e a configuração é rápida e simples. Para o corte a gás oxicombustível manual, não há necessidade de energia elétrica e os custos dos equipamentos são baixos. Materiais com espessura de 1/16” (1,6mm) a 4” (102mm) geralmente são cortados usando corte a gás oxicombustível manual. Materiais de 12” (305mm) e espessura superior são cortados com sucesso usando uma máquina de corte.

O corte por arco Plasma (PAC) corta metais fundindo uma área localizada do material com um arco elétrico constrito que remove o material fundido com um jato de alta velocidade de gás quente ionizado.

O processo PAC pode ser usado para cortar qualquer metal condutor eletricamente se sua espessura e formato permitirem penetração total pelo jato de plasma. Como o processo PAC pode ser usado para cortar materiais não ferrosos e é mais rápido do que o corte oxicombustível com materiais ferrosos com espessura menor do que 3”, é a alternativa mais econômica para muitas aplicações industriais.

O equipamento PAC está disponível para cortar uma ampla gama de espessuras de materiais, e a precisão do plasma pode produzir corte de qualidade semelhante à do laser em algumas aplicações, reduzindo significativamente os custos com equipamentos e operação.

O Corte por Feixe de Laser (LBC) é um processo de corte térmico que utiliza fusão altamente localizada ou vaporização para cortar materiais com o calor de um feixe de luz colimado e coerente, geralmente com o auxílio de um gás de alta pressão. Um gás auxiliar é usado para remover os materiais fundidos e volatilizados do trajeto do feixe. Materiais metálicos e não metálicos podem ser cortados pelo processo laser. O feixe de saída é frequentemente pulsado para picos de energia muito altos no processo de corte, aumentando a velocidade de operação do corte.

Os dois tipos de lasers industriais mais comuns são dióxido de carbono (CO₂) e o cristal com granada de ítrio de alumínio dopado com neodímio (Nd:YAG). Um laser de CO₂ usa um meio gasoso para produzir a ação laser, enquanto o Nd:YAG usa um material cristalino. Os lasers de CO₂ estão disponíveis comercialmente com potências de até 6kW, e os sistemas Nd:YAG estão disponíveis em até 6kW.

Executado por equipamento mecanizado, o corte a laser oferece resultados altamente reprodutíveis com pequena sangria, mínima zona termicamente afetada pelo calor e pouca ou nenhuma distorção. O processo é flexível, fácil de automatizar e oferece altas velocidades de corte com excelente qualidade de corte. Os custos com equipamentos são altos, mas estão diminuindo à medida que a tecnologia do ressonador fica mais barata.

O corte oxi-combustível com pó de ferro é um processo derivado do oxicorte convencional. Ele efetua o corte destrutivo (sem acabamento da superfície cortada) de peças metálicas, por fusão localizada na região do corte.

O processo utiliza a injeção do pó de ferro no jato central de oxigênio. A reação de ambos age como fundente liberando calor que, juntamente com o jato de oxigênio, facilita a remoção dos óxidos formados.

O pó de ferro deve ser armazenado em estufas com o objetivo de evitar a umidade e, assim, manter a granulometria ideal. Para o sistema de alimentação do pó, é recomendada a utilização de nitrogênio, que é isento de umidade e óleo e contribui para uma alimentação suave do pó de ferro.