Oxicorte CNC
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Uso y Aplicaciones

Oxicorte CNC (CNC Oxy-fuel Cutting)

Proceso térmico convencional de corte de figuras complejas por medio de un soplete que secciona el material por fundición; se pre-calienta la zona y se realiza el corte a través de un chorro de oxígeno que reacciona exotérmicamente (libera calor) con el metal base a una temperatura de 870°C expulsando el metal fundido. Se utiliza en acero de bajo carbono de espesores medianos y gruesos.

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1. Oxicorte

El oxicorte es un proceso térmico, que se diferencia del corte láser y el corte con plasma porque en éstos la fuente de calor es de tipo eléctrico y el oxicorte es de tipo químico.

El proceso de oxicorte no consiste en la fusión del metal, sino que el corte se produce por la combustión de éste, es decir, se quema y se ranura el metal a medida que se avanza con el soplete.

El oxicorte se basa en el principio de combustión, donde el calor se transmite de la llama hacia la pieza por convección (transferencia de calor por movimiento) y radiación, generando reacciones químicas de oxidación (traspaso de electrones de una sustancia a otra).

En condiciones normales a temperatura ambiente, el acero en la atmósfera sufre un proceso natural de oxidación, el cual es lento y no es por combustión, debido a que las proporciones de oxígeno en la atmósfera son aproximadamente del 20%. No obstante, si ésta oxidación se realiza bajo una atmósfera de oxígeno superior al 88% y a la temperatura de ignición del acero (870 °C), se lleva a cabo la combustión. Éstas condiciones solo se cumplen con el hierro, acero al carbono y acero de baja aleación.

Es un proceso de corte que emplea un gas combustible, que separa o elimina material mediante la reacción química de oxígeno con el metal base a temperaturas elevadas.

El proceso se basa en la capacidad del oxígeno de alta pureza (99.5 %) para combinarse rápidamente con el hierro cuando éste se calienta hasta su temperatura de ignición por encima de los 870 °C. el oxígeno oxida el hierro, liberándose calor por varias reacciones químicas exotérmicas (liberan calor).

El calor generado por la oxidación del hierro derrite una parte del metal adyacente a la superficie de la reacción. Éste metal fundido sale despedido junto con el óxido de hierro gracias al movimiento del chorro de oxígeno.

El proceso emplea un soplete con boquilla que se coloca perpendicularmente (90°) sobre la pieza de trabajo, para producir flamas de precalentamiento mediante la mezcla controlada de gas combustible y oxígeno, a la vez que permite suministrar un chorro concentrado de oxígeno de alta pureza a la zona de reacción actuando como catalizador (acelera la reacción).

Para que exista oxicorte, el metal base debe calentarse (oxidar) bajo una atmósfera con elevada concentración de oxígeno de alta pureza (99.5%), para seccionar el material por combustión.

La temperatura requerida se mantiene con una flama de gas combustible el cual puede ser butano, metano o argón; de los cuales el mayormente empleado en la industria es el butano para corte de aceros al carbono; para casos en que se requiera mayor temperatura, se empleará el argón debido a que permite el corte de aceros con más del 0.4% de carbono así como aceros aleados que contienen cobre, aluminio o manganeso. El aluminio no puede procesarse con oxicorte debido a que el oxido producido tiene una temperatura de 1000 °C que es superior al punto de fusión del aluminio (660 °C).

2. Principio de funcionamiento

El proceso de corte inicia con el encendido y ajuste de la llama; sin modificar la válvula de gas combustible, cerrando o abriendo la válvula de oxígeno de precalentamiento se regula el flujo de éste hasta obtener una llama neutral,

Con ésta llama se va a realizar un precalentamiento sobre la zona de corte para elevar la temperatura hasta el punto de ignición, pudiendo alcanzar una temperatura entre 2425 °C y 3320 °C, en la que el metal reaccionará con el oxígeno (a esta temperatura la zona afectada se torna de color naranja brillante).

La llama por si sola no por produce el corte, por lo tanto se requiere de un catalizador producir la combustión del metal, para ello en ésta temperatura de ignición se suministra un chorro de oxígeno que sale por el orificio central en la boquilla, accionado por la palanca en el soplete; para quemar el metal generando oxido de hierro y metal fundido que sale expulsado para producir una perforación.

Una vez perforada la pieza, debido a que la combustión es una reacción altamente exotérmica (libera calor), al desplazar el soplete, la energía térmica se traslada a las zonas circundantes ayudando a mantener el proceso y permitiendo el avance sobre la geometría de corte, formando una sección angosta donde la escoria (oxido de hierro y metal fundido) es expulsada por acción de la energía cinética (energía por movimiento) del chorro de oxígeno produciendo una ranura o ancho de corte (llamado Kerf) que secciona a la pieza.

3. Equipo de oxicorte

Existen dos tipos de equipo para oxicorte: manual y mecanizado. El equipo manual se utiliza para realizar cortes en perfiles, cortar chatarra, para quitar rebabas en piezas que no requieren un alto grado de precisión. El equipo mecanizado se emplea para cortes de precisión y calidad y para cortes de gran volumen.

El equipo manual esta compuesto por uno o más sopletes, boquillas de distintas medidas para cortar un intervalo dado de espesores, suministro de oxígeno y gas combustible.

La función del soplete es controlar el flujo y mezclado del gas combustible y el oxígeno de precalentamiento, controlar el flujo de oxígeno de corte, y descargar los gases a través de la boquilla con velocidad y flujo apropiadas.

 
Soplete manual

El equipo mecanizado está provisto de un mecanismo para proveer movimiento a uno más sopletes, monturas de soplete y medios de ajuste, mesa de corte, sistema para cargar y descargar la mesa de corte, dispositivo de encendido del precalentamiento automáticos, en caso de múltiples sopletes.

El equipo mecanizado puede ser simple como un pantógrafo o complejo como una máquina con control numérico por computadora.

4. Ajuste de la flama

El ajuste de la flama es un factor importe para lograr una operación satisfactoria del soplete. La cantidad de calor producida por la flama depende de la intensidad y tipo de flama empleada. Mediante el ajuste apropiado de las válvulas del soplete, se pueden obtener tres tipos de flamas: carburizante (para cortar material delgado en pilas, se obtiene el mejor acabado), neutral (flama más común para cortar) y oxidante (para cortes rápidos de baja calidad y perforaciones).

Para producir la flama correcta, cortes limpios y eficientes, es conveniente no utilizar presiones de oxígeno ni demasiadas elevadas ni tampoco muy bajas, los valores recomendados son:

Valores recomendados para oxicorte
Espesor (mm) Diámetro boquilla (mm) Presión O2 en soplete (bar) Velocidad de corte (m/h)
5 0.6 1.5 20
8 0.8 1.5 17
10 1 1.5 15
15 1 2 12
20 1 2.5 11.5
25 1.5 2.5 10
30 1.5 2.5 9.5
40 2 3 8.5
50 2 3.5 7
75 2 4 5.5
100 2.5 4 4.5