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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

32

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

33

! 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