INDICE 1. OXICORTE. ................................................................................................................. 2
Características del corte: ....................................................................................... 2
2. CORTE CON PLASMA. ................................................................................................ 3
Plasma (“El cuarto estado de la materia): ............................................................. 3
En la aplicación de este proceso para el corte: ..................................................... 3
Características del corte: ....................................................................................... 3
3. CORTE CON LÁSER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación). ............................................ 4
Las aplicaciones del láser abarcan diversos campos: ............................................ 4
Formas de corte: ................................................................................................... 5
Procedimiento de corte con LÁSER Nd-‐YAG: ......................................................... 5
Procedimiento de corte con LÁSER CO2: ............................................................... 5
Características: ...................................................................................................... 6
Riesgos de las operaciones de corte con láser: ..................................................... 6
Protecciones: ......................................................................................................... 6
4. CORTE CON CHORRO DE AGUA. ............................................................................... 7
Características del corte: ....................................................................................... 7
5. COMPARATIVA. ......................................................................................................... 7 5.1 Oxicorte: ................................................................................................................. 7 5.2 Plasma: ................................................................................................................... 7 5.3 Corte con láser: ...................................................................................................... 8 5.4 Corte con chorro de agua: ...................................................................................... 8
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1. OXICORTE.
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Proceso de seccionamiento de los metales y aleaciones por combustión de los mismos. Previa oxidación exotérmica del metal. Usamos una llama producida por combustión, como en caso del acetileno (combustible) u oxígeno (comburente). Se produce por la acción de un chorro de oxígeno o acetileno sobre una franja de material que previamente ha sido calentada mediante una llama. El equipo de corte está formado por dos elementos fundamentales: o Fuente de calor: capaz de elevar y mantener la temperatura del metal en la línea de corte hasta la temperatura de inflamación (800 – 1000ºC). Soplete oxiacetilénico. o Chorro de oxígeno: (apertura de la válvula de la lanza de oxígeno) dirigido sobre la línea de corte, realiza la combustión y separa la escoria líquida formada. Características del corte: o Se puede realizar a mano o a máquina. Es habitual el corte de varias chapas superpuestas. o Para tolerancias del orden de mm. no deben sobrepasarse espesores de 50 o 60 mm. Para grandes tolerancias se pueden cortar espesores de 150 mm. o Velocidades de trabajo: 50 a 500 mm/min. o Ancho de canal de corte: 5 – 20 mm. (depende de la correcta regulación de la mezcla oxígeno-‐acetileno y en el caso manual de la destreza del operario). 2
o Su diferencia con un soplete es que utiliza la llama para calentar. El aluminio no es compatible con el oxicorte. 2. CORTE CON PLASMA.
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Plasma (“El cuarto estado de la materia):
En estado normal, un gas no contiene partículas libres sino átomos o moléculas neutras. Si aportamos energía, se produce una agitación de los mismos, aumentando el número de colisiones, los electrones son expulsados de sus orbitas transformándose en electrones libres. Cuando aumenta mucho la temperatura ya no quedan prácticamente átomos neutros. Estamos ante un gas ionizado (proceso de ionización), convertido en conductor de la electricidad. Este nuevo estado es el plasma. • En la aplicación de este proceso para el corte: Tenemos un chorro de gas que se ioniza al atravesar un campo eléctrico, alcanzándose temperaturas en el centro del arco de entre 15.000 y 30.000 ºC y seguidamente ese arco de plasma, atraviesa una tobera, donde aumenta su energía cinética (velocidad de las partículas 1000 m/sg). Ese chorro de gas plasmágeno, o plasma, funde y expulsa el metal. En su trayectoria se encuentra rodeado de otro fluido que puede ser agua u otro gas que lo controla y lo dirige, a la vez que refrigera la boquilla del dispositivo de corte. • Características del corte: o Se produce un corte de calidad media y libre de escorias. o Gases de corte: Argón, hidrógeno, nitrógeno y mezclas, así como aire y oxígeno. o Intensidades de corte: 1000 A a 200 V en continua. o Espesores de 150 mm.
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o Velocidad de corte: 250 – 10000 mm/ min. o Ancho de canal de corte: 2.5 – 10 mm. (variable según espesor del material y equipo utilizado).
3. CORTE CON LÁSER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación).
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Las aplicaciones del láser abarcan diversos campos: o Tratamientos térmicos. o Soldadura. o Aplicaciones en la metrología, armamento. o En la medicina (cirugía ocular). o En operaciones de conformado (grabado, perforado y corte). 4
El láser consiste en un transductor óptico (dispositivo capaz de transformar o convertir un tipo de energía de entrada en otra diferente de salida) que convierte la energía eléctrica en un haz luminoso que se distingue de otros por ser monocromática, única longitud de onda, y alta alineación de su haz, con rayos perfectamente paralelos. El corte se produce por la vaporización y fusión del material, debido a la alta densidad de energía que se logra. Se consigue mediante la concentración tanto óptica como temporal de impulsos en intervalos muy cortos de tiempo. •
Formas de corte: o Sin gas de asistencia: se concentra la energía en un solo punto, fundiendo, evaporando o sublimando el material. Se utiliza para espesores inferiores a 1 mm. o Con gas de asistencia: Se aporta un chorro de gas alrededor del rayo para eliminar el material que no se ha volatilizado, reducir el perímetro afectado térmicamente y proteger la lente de focalización de proyecciones de material (N2, O2, Ar, He).
En la actualidad son dos las tecnologías de láser mayoritariamente utilizadas en la industria: o Láser en estado sólido de Nd-‐YAG. o Láser de gas CO2. • Procedimiento de corte con LÁSER Nd-‐YAG: o Su uso está restringido para corte de materiales con cierto espesor y utilización robotizada. o Se caracterizan por la producción del efecto láser a partir de un medio activo que es un sólido. o No precisan para su funcionamiento flujo de gas, pero necesitan gases de asistencia para sus aplicaciones (soldadura, corte, tratamientos de superficies, etc.) • Procedimiento de corte con LÁSER CO2: o Es el procedimiento de corte por láser más utilizado en la industria. o La potencia media necesaria para el corte de metales es de 1500 W -‐ 5000 W. para espesores > 20 mm Permite elevadas velocidades de corte. o La automatización de estos equipos es alta y compleja.
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o La radiación láser está producida por una molécula de CO2, en una cavidad llamada resonador donde se añade también N2 y He, el primero transmite energía a la molécula mientras el segundo sirve para refrigerar el sistema. o Como gases para el resonador se utilizan: (N2, O2, Ar, He, CO2, CO, H2).
• Características:
o En la mayoría de los metales la velocidad de corte a potencia constante es inversamente proporcional al espesor de la pieza cortada. o Para grabados o marcados se utilizan potencias pequeñas: 10 – 100 W.
o Materiales que se pueden conformar: metales, cerámicos, plásticos, textiles, vidrio, madera.
o Materiales que presentan problemas para el corte (propiedades de difusión del calor y reflectividad): cobre, aluminio, níquel, bronce y sus aleaciones .
o Se produce un corte de alta calidad y libre de escorias.(precisión: 0.1 mm).
o Espesores hasta 50 mm. pero se adapta mejor a 15 o 20 mm.
o Velocidad de corte hasta 5000 mm/ min. o Gases de corte: Argón, hidrógeno, nitrógeno y mezclas, así como aire y oxígeno.
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Riesgos de las operaciones de corte con láser: o Daños oculares, incluidas quemaduras de córnea y retina. o Quemaduras en la piel. o Daños en el sistema respiratorio. o Peligro de desprendimiento de sustancias nocivas, tóxicas o peligrosas durante el proceso sobre todo en corte de materiales plásticos y algunos metales.
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Protecciones: o Gafas de seguridad con cristales homologados para cada tipo de láser. o Elementos de protección alrededor del haz cuando sea visible. o Locales bien ventilados.
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4. CORTE CON CHORRO DE AGUA. Proceso realizado mediante la acción erosiva de un chorro de agua a alta presión combinado con un material abrasivo dependiendo del material a cortar. Una bomba intensificadora, eleva la presión del agua hasta valores que superan los 3500 bar, impulsándola a través de un orificio de entre 0.1 y 0.5 mm de diámetro (zafiro, diamante o rubí). • Características del corte: o Velocidad del chorro de agua: 800 a 1000 m/sg. o No produce deformación térmica ni química. o Acabados de excelente calidad. o No existen vapores tóxicos en el ambiente, siendo una tecnología limpia y respetuosa con el medio ambiente. o Corte de todo tipo de materiales: metales, plásticos, vidrio no templado, madera, goma, papel, granito, xilestone, mármol, corcho o Control avanzado del proceso mediante control numérico y sistemas CAD para garantizarle la máxima precisión. o Espesores hasta 120 mm. en acero. o Velocidad de corte hasta 30000 mm/ min; depende del espesor (relación no lineal) y del material. o Precisión de corte: 0.1 mm. 5. COMPARATIVA. 5.1 Oxicorte: Ventajas: • Coste de equipamiento relativamente bajo. • Permite el corte de grandes espesores, e incluso el apilamiento de chapas. Desventajas: • Canal de corte muy ancho, lo que hace imposible el corte de detalles. • Grandes zonas alteradas por el calor generado, varios mm a los lados del canal de corte, acompañado de distorsiones geométricas. • Aplicación a un pequeño rango de materiales. • Calidad de corte baja. 5.2 Plasma: Ventajas: • Coste de equipamiento relativamente bajo.
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• Permite el corte de grandes espesores, e incluso el apilamiento de chapas. Desventajas: • Canal de corte muy ancho, lo que hace imposible el corte de detalles. • Grandes zonas alteradas por el calor generado, varios mm a los lados del canal de corte, acompañado de distorsiones geométricas. • Aplicación en materiales conductores. • Elevados costes de operación, por altos consumos de gas y electricidad. • Proceso ruidoso, con generación de humos y polvo metálico. • Calidad de corte media. 5.3 Corte con láser: Ventajas: • No existe contacto mecánico con la pieza. • Admite una fácil automatización. • Canal de corte muy pequeño debido al reducido tamaño del punto de focalización. • Zona afectada por el calor muy reducida. • Velocidades de corte comparativamente más altas. • Se puede aplicar a una gran diversidad de materiales, independientemente de su dureza. • Tiene la posibilidad de aplicación de operaciones de grabado, soldadura, tratamiento térmico. Desventajas: • Coste de los sistemas bastante elevados. • Buenos resultados de corte para espesores relativamente bajos. • Problemas de corte en algunos metales (reflexión, difusión térmica). • Requisitos de seguridad más altos. 5.4 Corte con chorro de agua: Ventajas: • Grandes espesores de corte. • Se puede aplicar a una gran diversidad de materiales, independientemente de su dureza. • Es un procedimiento en frío y no existen zonas alteradas. • No produce ningún tipo de rebabas. • Excelente calidad de corte (control numérico, sistemas Cad). • Velocidades de corte altas.
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Desventajas: • Canal de corte variable en función del espesor. • Costo elevado del sistema. • Es un procedimiento de corte muy ruidoso (Elementos de protección colectiva e individual).
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