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Cuál es la mejor manera de cortar placa de acero

14/octubre/2013

Oxi-corte, plasma, láser o chorro de agua

Hay muchas formas de cortar placa de acero dulce. Algunas se adaptan a la automatización y otras no. Algunas son adecuadas para placas más finas, otras para placas más gruesas. Algunas son rápidas, otras son lentas. Algunas son de bajo costo, otras son costosas. Y algunas son exactas mientras que otras no. Este artículo revisa rápidamente los cuatro métodos principales que se utilizan en las máquinas de corte con control CNC, compara las ventajas y desventajas de cada proceso y luego ofrece algunos criterios que pueden utilizarse para decidir qué proceso es el mejor para su aplicación.

Corte con oxigeno

El corte con soplete, u oxicorte es por mucho el proceso de corte más antiguo que puede utilizarse con el acero dulce. Generalmente se considera un proceso simple y el equipo y los consumibles son relativamente económicos. Un soplete de oxycorte puede cortar una placa muy gruesa. Principalmente, su límitante es la cantidad de oxígeno que puede aportar. Suele ser común cortar espesores de 36 (914.4 mm) o incluso 48 (1219.2 mm) pulgadas de acero con un soplete. No obstante, cuando se trata de realizar cortes con formas en placas de acero, la mayoría de los trabajos se realizan en placas de 12 (304.8 mm) pulgadas de espesor, o más delgadas.

Cuando se ajusta en forma correcta, un soplete de oxy-corte produce una superficie de corte suave y perpendicular. Se produce escasa escoria en el borde inferior y el borde superior a causa de la llama de precalentamiento. Esta superficie es ideal en muchas aplicaciones sin otro tipo de tratamiento.

El corte por oxigeno es ideal para placas más gruesas que 1 pulgada (25.4 mm), pero puede utilizarse para placas de hasta 1/4 (6.4 mm) de pulgada de espesor, con algunas dificultades. Es un proceso relativamente lento que trabaja alrededor de 20 pulgadas por minuto en material de 1 (25.4 mm) pulgada. Otra gran ventaja del corte con oxigeno es que se puede cortar fácilmente con varios sopletes al mismo tiempo, lo cual multiplica su productividad.

Corte por plasma

El corte por plasma es un excelente proceso para el corte de placas de acero dulce, que ofrece velocidades de corte mucho más rápidas que en el corte con oxigeno sacrificando algo de calidad en los filos. Es ahí donde el plasma tiene inconvenientes. La calidad del filo tiene un punto ideal que, según la corriente de corte, generalmente es de 1/4 (6.4 mm) de pulgada hasta 1,5 (38.1 mm) pulgadas. La perpendicularidad general del filo comienza a mostrar problemas cuando la placa es muy delgada, o muy gruesa (fuera del rango antes mencionado), aunque la suavidad del filo y desempeño de la escoria sigan siendo bastante buenos.

El equipo de plasma puede ser costoso cuando se lo compara con un soplete para oxi-corte ya que un sistema completo requiere alimentación de energía, enfriador de agua (sobre los sistemas de más de unos 100 amperes), un regulador de gas, soporte de antorcha, cables y mangueras de interconexión y la misma antorcha. Pero el mayor costo de productividad del plasma frente al oxi-cortecompensa el costo del sistema en poco tiempo.

Es posible realizar cortes por plasma con varios sopletes al mismo tiempo pero el factor de costo adicional usualmente lo limita a dos antorchas. No obstante, algunos clientes optan por utilizar hasta tres o cuatro sistemas de plasma en una máquina, pero estos son usualmente fabricados para clientes que cortan un alto volumen de las mismas piezas para abastecer una línea de producción.

Corte con láser

El proceso de corte con láser es adecuado para el corte de acero dulce de un espesor de hasta 1,25 (31.8 mm) pulgadas. Más allá de la barrera de 1 (25.4 mm) pulgada, los ajustes deben ser exactos para brindar confiabilidad al trabajo. Esto incluye el material (acero de grado para láser), pureza del gas, condición de la boquilla y calidad de la viga.

El láser no es un proceso muy rápido. Porque sobre el acero dulce básicamente, se trata de un proceso de quemado que utiliza el calor extremo de un rayo láser enfocado en lugar de una llama de precalentamiento. Por lo tanto, la velocidad se limita a la velocidad de la reacción del químico entre el hierro y el oxígeno. No obstante, el láser es un proceso muy exacto. Crea un ancho de corte muy estrecho y, por lo tanto, puede cortar contornos muy precisos y orificios pequeños exactos. La calidad del borde es usualmente muy, muy buena, con líneas de expansión y cortes dentados extremadamente pequeños, bordes muy perpendiculares y escasa o ninguna escoria.

La otra gran ventaja del proceso láser es la confiabilidad. La vida útil del consumible es muy prolongada y la automatización de la máquina es muy buena, de modo que muchas operaciones de corte con láser pueden realizarse sin la intervención de personas. Imagine cargar una placa de 10’ x 40’ de 1/2" de acero sobre la mesa, presionar el botón "Iniciar" y luego irse a su casa a descansar. Al volver a la mañana siguiente, podría tener cientos de piezas cortadas y listas para descargar.

Debido a la complejidad de la entrega de vigas, los láseres CO2 no se prestan a los cortes con varios cabezales en la misma máquina. No obstante, con los láseres de fibra, es posible realizar cortes con varios cabezales.

Corte por chorro de agua

El corte por chorro de agua también realiza un buen trabajo en el corte de acero dulce brindando un corte extremadamente exacto y suave. La exactitud del corte por chorro de agua puede exceder la del corte con láser porque la suavidad del borde puede ser mejor y no hay deformación por calor. Además, el chorro de agua no está limitado en el espesor de la manera que que sí lo están el corte por plasma y por láser. El límite práctico del corte por chorro de agua es de aproximadamente 6 (152.4 mm) a 8 (203.2 mm) pulgadas debido a la duración de tiempo que lleva cortar ese espesor y a la tendencia que tiene el chorro de agua a divergir.

La desventaja del corte por chorro de agua es el costo de la operación. Los costos iniciales de equipo son usualmente un poco más elevados que los del plasma debido al alto costo de una bomba intensificadora, pero no son tan altos como los del equipo láser. Pero el costo por hora de funcionamiento de un equipo de chorro de agua es mucho más elevado, principalmente debido al costo del grano abrasivo que se utiliza en el corte.

El corte por chorro de agua también se presta a realizar cortes con varios cabezales y esto incluso puede realizarse con una sola bomba intensificadora. Pero cada cabezal de corte adicional demanda un caudal de agua adicional que requiere una bomba más grande o un orificio más pequeño.

Criterios de decisión

Cómo tomar la mejor decisión sobre qué proceso utilizar

1. Comience por el espesor:

  • Espesor menor que 0,080" (2 mm) use láser.
  • Espesor menor que 0,125” (3.2 mm) use plasma o láser.
  • Espesor menor que 0,250” (6.4 mm) use chorro de agua, plasma o láser.
  • Más de 8" (203.2 mm) use oxicorte.
  • Más de 2" (50.8 mm) use oxi-corte o chorro de agua.
  • Más de 1,25" (31.75 mm) use plasma, oxi-corte o chorro de agua.

2. Considere los requerimientos de calidad del filo y la precision:

  • ¿La calidad del filo con plasma es aceptable? La mayoría de las fabricantes pueden soldar bien utilizando un corte por plasma.
  • ¿Es aceptable la zona afectada por el calor del oxi-corte, el plasma o el láser? Si no lo es, utilice chorro de agua.

3. Considere qué es lo más importante: ¿La productividad o el costo?

  • Si la tasa de producción es lo más importante, no opte por el chorro de agua.
  • Si lo más importante es una inversión inicial baja y el bajo costo operativo, piense en el oxi-corte.

Quienes marcan la diferencia:

Tolerancia de operaciones secundarias

  • ¿Se puede tolerar la escoria ocasional en la parte inferior de la placa? Si no es posible, utilice chorro de agua o láser.
  • ¿Las operaciones secundarias requieren orificios perfectamente redondos? Si es así, utilice chorro de agua o láser.

Herramientas varias

¿Las partes se adaptan para el corte con 2, 4 o más sopletes? El oxi-corte va a desplazar al plasma o al láser. Es posible realizar cortes con varias antorchas de plasma pero esto es costoso cuando se considera la inversión inicial para todo ese equipo. Con el chorro de agua, se pueden utilizar varias boquillas de corte con una sola bomba intensificadora, si se compra una bomba con un índice de caudal lo suficientemente alto como para admitir varios cabezales. El corte con láser, tradicionalmente, se ha limitado a un único cabezal de corte, aunque el láser de fibra abre la oportunidad de realizar cortes con varios cabezales en forma simultánea.

El Agua Fiestas

Otro factor a considerar que puede aguar la fiesta es la idea de realizar cortes utilizando dos de estos procesos de corte en la misma pieza. Los procesos que más lógicamente se combinan son el chorro de agua y el plasma, o el chorro de agua y el oxi-corte. Con la nueva tecnología de láser de fibra ahora es posible combinar el láser y el plasma o el láser y el oxi-corte. La ventaja de realizar cortes con varios procesos es la capacidad de utilizar el proceso más lento y más exacto para ciertos contornos para luego cambiar al proceso más rápido y más económicos para otros contornos. El resultado es la producción de piezas con la exactitud que necesitan pero con un costo mucho menor al que si utilizaran el proceso de mayor precisión para cortar la pieza entera.

Resumen

La coincidencia del rango de espesores y capacidades de estos cuatro procesos dificultan la elección del proceso a utilizar en cualquier pieza de acero dulce. Por lo tanto, los fabricantes o los centros de servicio de acero que necesitan capacidad de cortar una amplia gama de materiales, a menudo adquieren máquinas que están equipadas con dos o más procesos de corte. Algunas veces, la única manera de descifrar qué proceso es el óptimo para una pieza específica es intentar varias formas diferentes y ver cuál funciona mejor.

Publicado en Sistemas de Corte , Etiquetados con Chorro de agua, Laser, Plasma

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