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Fig.2 - peça cortada por oxicorte
O processo de corte a laser é adequado para cortar aço macio
com uma espessura até 32mm.
O laser é um processo de fusão de metal que utiliza o calor extremo
de um raio laser focado, em vez de uma chama de pré-
aquecimento. A velocidade de corte por este processo está limitada
pela velocidade da reação química entre o ferro e o oxigénio. O corte
por laser permite obter uma largura de corte muito estreita
resultando peças com contornos muito precisos e furos de
pequeno diâmetro. Os bordos das peças cortadas apresentam boa
qualidade, muito retos e sem existência de rebarbas.
A vida útil dos consumíveis é muito longa e a automação do
processo é atualmente uma solução aplicada fortemente na
indústria.
A grande desvantagem deste processo de fabrico reside no
elevado custo inicial da aquisição do equipamento.
O corte sob jato de água fornece um corte liso e extremamente
preciso comparada com a do corte por laser, porque a lisura do
bordo pode ser melhor e não há zona termicamente afetada.
Neste caso, o corte sob jato de água não está limitado em
espessura como acontece com o corte a laser e de plasma. A
espessura limite no corte de jato de água atinge os 200mm,
justificada pelo tempo de corte dessa espessura e à tendência do
jato de água para divergir.
O inconveniente do corte sob jato de água é o custo da operação.
Os custos iniciais do equipamento são normalmente um pouco
mais altos do que os do plasma, devido ao custo elevado de uma
bomba intensificadora, mas não tão altos como os do laser. Mas
o custo de produção por corte sob jato de água é muito mais alto,
justificado pelo custo do material abrasivo que entra no corte.
O corte por plasma é um processo no qual um gás ionizado a
altas temperaturas passa por um bico com orifício a alta
velocidade, projetando sobre base metálica removendo o
material derretido.
O gás ionizado aplicado neste processo pode ser:
! Ar
! Nitrogénio
! Mistura de árgon e hidrogénio
! Oxigénio
Corte a laser
O corte sob jato de água
O corte por plasma
Corte a laser
O corte sob jato de água
O corte por plasma
CORTE DE MATERIAIS METÁLICOS - CARACTERIZAÇÃO DO CORTE POR PLASMACORTE DE MATERIAIS METÁLICOS - CARACTERIZAÇÃO DO CORTE POR PLASMA
a indústria metalúrgica e metalomecânica existem vários N processos de corte de chapa de aço macio, sendo que
alguns desses processos permitem a distinção quanto aos
parâmetros que as caracterizam.
Destacam-se alguns desses parâmetros:
! Corte de chapa fina ou chapa grossa
! Velocidade de processamento
! Custos associados
! Adequabilidade para automação
As tecnologias de corte mais conhecidas na indústria
metalúrgica e metalomecânica são:
! Oxicorte
! Plasma
! Laser
! Jato de água
A tecnologia de corte por Oxicorte (fig.1) utilizado amplamente
nos aços consiste em aplicar uma chama de aquecimento
enriquecida com oxigénio puro sobre o metal a cortar. Essa
reação exotérmica associada à velocidade do jato de oxigénio
puro gera o calor suficiente para a formação de óxidos líquidos no
metal, resultando na separação em duas partes a base metálica
em corte.
fig.1 - corte por oxicorte
Um maçarico de corte por chama ou oxicorte permite o corte em
chapas muito grossas, podendo alguns equipamentos efetuar
cortes 1200mm de espessura.
Tratando-se de um processo caracterizado pela reação de
oxidação com oxigénio puro, outros metais não oxidantes como o
cobre, latão, alumínio e aço inoxidável não permitem a sua
aplicação.
Os principais inconvenientes neste processo de fabrico são:
! O custo de produção (principalmente devido ao consumo de
oxigénio puro e propano);
! Zona termicamente afetada nos bordos da peça;
! Presença de rebarbas na parte inferior do bordo da base
metálica sendo necessária retificação dos bordos com
equipamento complementar (rebarbadora) (fig.2).
OxicorteOxicorte
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O sistema de corte por plasma manual muito utilizado na
indústria metalúrgica e metalomecânica é o tipo de baixa
corrente que utiliza o ar comprimido (mistura composta por 79 %
de azoto e 21% de oxigénio), cujos parâmetros termodinâmicos
equivalentes (entalpia), favorecem a mistura energética.
Os parâmetros que influenciam a qualidade do corte estão
dependentes da espessura da chapa, da composição do material
e da experiência do operador na determinação da velocidade de
corte ideal correspondente. (fig.3) Esses parâmetros são:
! Potência elétrica - o aumento da potência elétrica, permite
trabalhos de corte com maiores valores de velocidade e
maiores espessuras do material cortado. Neste caso o
consumível é tanto mais sacrificado, quanto maior for a
potência elétrica determinada pela espessura da base
metálica;
! Fluxo de ar comprimido - um fluxo de ar comprimido elevado
permite cortes de espessuras maiores ou qualidade de corte
melhorada para a mesma espessura. Neste caso a qualidade
do gás plasmógeno é determinante na vida útil dos
consumíveis, tais como a presença de elementos
contaminantes (óleo, humidade);
! Distância e ângulo de corte entre o bico e a peça - o aspeto do
corte e o desgaste dos componentes ativos da tocha estão
associados à proximidade ou afastamento do bico em relação
à peça. A inclinação ou ângulo de corte é um fenómeno
indesejável que representa o nível da borda de corte que pode
ser ângulo positivo e ângulo negativo. O corte de chapa com
ângulo positivo verifica-se quando a tocha está
demasiadamente elevada sobre a base metálica, quando se
remove uma maior quantidade de material na parte superior
da chapa. O corte de chapa com ângulo negativo resulta na
baixa distância da tocha à base metálica que origina a
remoção de maior quantidade de material na parte inferior da
chapa.
fig. 3 - Velocidade de corte versus espessura da chapa
Os equipamentos de corte por plasma atuais possuem um
conjunto de características técnicas que permitem a execução
de trabalhos em ambientes mais severos e uma gestão das fases
inicial e final de corte, muito determinantes na qualidade da peça.
Potência elétrica
Fluxo de ar comprimido
Distância e ângulo de corte entre o bico e a peça
Essas funções de gestão são:
! Smart Start Transfer - Trata-se de um circuito eletrónico de
gestão de corrente elétrica que garante a transferência ideal
e gradual do arco piloto em arco principal, durante a
inflamação do arco de corte. A transferência gradual do arco
para além da estabilidade do fluxo de plasma permite uma
maior durabilidade dos consumíveis.
! Smart End Cutting - É uma que gere a corrente na fase final do
corte, que permite a separação das peças sem as danificar.
Este sistema para além da redução do nível de ruído, permite
evitar a separação manual das peças.
Outra característica aplicada nos sistemas de corte por plasma é
a incorporação nas tochas de corte da tecnologia HPC( High
Performance Cutting) (fig.4). Esta tecnologia permite gerar
fluxos radiais e de vórtice de gás ionizável, dando origem a um
feixe de plasma a alta temperatura, que derrete e vaporiza a
superfície de trabalho. Esta tecnologia permite evitar o fenómeno
de arco duplo (formação de dois arcos em série entre o cátodo e
a base metálica, responsável por causar danos no bico e
instabilidade do arco), garantindo cortes de maior qualidade.
fig.4 - corte manual por plasma
As vantagens desta tecnologia traduzem-se:
! Altas velocidades de corte
! Na aplicação eficiente em todos os materiais metálicos
eletricamente condutores
! Chapas perfuradas
! Excelente qualidade nos contornos sólidos e limpeza das
superfícies de corte
! Bordas sem rebarbas
! Extensão limitada da zona termicamente afetada pelo arco
plasma projetado em feixe concentrado
! Tempo de penetração baixo
! Maior duração de vida útil dos consumíveis
! Baixo custo de operacionalidade (requer apenas a ligação
elétrica e a ligação a um sistema de fornecimento de gás
plasmógeno ar comprimido)
! Versatilidade do processo aplicada aos processos manuais
e automatizados (CNC)
As desvantagens determinantes neste processo são:
! Limitado ciclo de vida do elétrodo (muito dependente das
práticas adotadas nos parâmetros de corte);
! E a oxidação provocada em alguns materiais metálicos
(aços inoxidáveis e alumínios).
Os passos determinantes na operação manual/automatizada do
corte por plasma são:
! Verificação do estado do equipamento e dos seus
componentes;
Smart Start Transfer
Smart End Cutting
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! Regulação dos parâmetros de corte (potência
elétrica/caudal de gás plasmógeno)
A execução do corte manual por plasma de uma chapa a partir da
borda da base metálica (fig.5) tem os passos seguintes:
! Coloca-se a tocha, em posição vertical (900em relação à base
metálica plana), na borda externa da peça a cortar e, mantendo
o espaçador apoiado sem exercer pressão, iniciando a ignição
do arco piloto após carregar no botão da tocha, dando assim
início à ignição do arco piloto e à saída de ar;
! Inicia-se o corte com o arco piloto na peça;
! A proteção pode estar encostada à peça, durante o processo
de corte. Para não consumir o elétrodo e a proteção deve-se
evitar de ter o arco piloto aceso ao ar livre.
fig.5 - demonstração de corte manual por plasma
A execução do corte manual por plasma de uma chapa a partir do
interior da base metálica (fig.6) tem os passos seguintes:
! Iniciar o corte com a posição da tocha inclinada angularmente
em relação à peça e rodar lentamente até posicioná-la
perpendicularmente em relação à base metálica;
! Quando o material fundido pelo arco sai na parte inferior
da peça, prossegue-se com o movimento de corte.
fig.6 - corte plasma a partir do bordo fig.7 - Corte a partir do interior da chapa
A execução do corte manual por plasma de uma chapa a partir do
interior da base metálica para cortes de grandes espessuras
tem os passos seguintes:
! Iniciar o corte com a posição da tocha afastada
perpendicularmente em relação à peça;
! Pressiona-se o botão para iniciar o arco e aproxima-se
lentamente à base metálica;
! Quando as centelhas do material fundido pelo arco saem
na parte inferior da peça, aproxima-se a proteção da tocha
sendo possível esta apoiar-se sobre o material a cortar;
! Prossegue-se com o movimento de corte deslocando a
tocha sobre a peça.
A execução do corte manual por plasma de um chamfro numa
chapa a partir do interior da base metálica tem os passos
seguintes:
! Iniciar o corte com a posição da tocha afastada
perpendicularmente 1,5mm e inclinada cerca de 450 em
relação à peça;
! Pressiona-se o botão para iniciar o arco piloto. Transfere-
se o arco para a peça;
! Manter o ângulo de 45 em relação à base metálica.
Arrasta-se o arco de plasma na direção do chanfro que se
pretende obter. Deve-se manter o afastamento da
proteção em relação à peça para evitar o desgaste rápido
dos consumíveis ou danificar a tocha.
! É possível variar o perfil do chanfro. Está dependente da
velocidade de deslocamento da tocha, da distância entre a
tocha e a chapa e o ângulo formado entre a tocha e a
chapa.
fig.8 - corte chapa grandes espessuras fig.9 - corte chapa - chanfros
Na tabela seguinte estão apresentados os erros mais comuns na
execução de trabalhos de corte por plasma.
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Tendo em conta as vantagens e alguns requisitos que este
processo de corte exige, é importante considerar as vantagens
economicamente sustentáveis que os equipamentos de corte
por pasma podem trazer em detrimento dos gastos com
consumíveis de suporte, comparavelmente mais caros com o
sistema de corte por oxicorte.
! Bibliografia e imagens: Manual de Instruções Plasma Tech - Shark
75-105
Bibliografia e imagens
! Fotografias: obtidas na sessão de demonstração do equipamento
de corte por plasma por António Lopes, colaborador técnico da
empresa RibeiWelding - Soluções de Soldadura, Lda., que se
realizou no dia 17 de janeiro de 2017 no Núcleo de Amarante do
CENFIM.
José Neto - Técnico de Formação - Núcleo de Amarante do CENFIMFilipe Pacheco - Monitor - Núcleo de Amarante do CENFIM
Fotografias
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