apostila oxicorte

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Oxicorte

Eng Roberto Joaquim Eng Jos Ramalho

INTRODUO Invariavelmente, as operaes de soldagem so precedidas pelas operaes de corte. Por questes de economia de escala e caractersticas do processo de fabricao dos materiais metlicos, estes so produzidos em dimenses padronizadas, no sendo adequadas ao uso para todos os fins a que se destinam. Em funo deste aspecto, tornam-se necessrias operaes de corte das matrias primas. O corte pode ser efetuado de diversas formas:

Mecanicamente: Corte por cizalhamento atravs de guilhotinas, tesouras, etc.; por arrancamento atravs de serras, usinagem mecnica, etc.,

Por fuso: Utilizando-se como fonte de calor um arco eltrico ex. arc air (goivagem),

plasma.

Reao qumica: Onde o corte se processa atravs de reaes exotrmicas de oxidao do metal, ex. corte oxicombustvel.

Elevada concentrao de energia: Neste grupo enquadram-se os processos que utilizam o

princpio da concentrao de energia como caracterstica principal de funcionamento, no importando se a fonte de energia qumica, mecnica ou eltrica. Enquadram-se neste, o corte por jato d'gua de elevada presso, LASER e algumas variantes do processo plasma.

DEFINIO O oxicorte o processo de seccionamento de metais pela combusto localizada e contnua devido a ao de um jato de Oxignio, de elevada pureza, agindo sobre um ponto previamente aquecido por uma chama oxicombustvel.


EQUIPAMENTOS

Uma estao de trabalho deve ter no mnimo os seguintes equipamentos para execuo do processo:

Um cilindro ou instalao centralizada para o Oxignio (O2). Um cilindro ou instalao centralizada para gs combustvel (Acetileno, Propano, GLP). Duas mangueiras de alta presso para conduo dos gases, eventualmente trs se utilizar

O Oxignio de corte e de aquecimento em mangueiras separadas.

Um maarico de corte. Um regulador de presso para Oxignio. Um regulador de presso para acetileno. Dispositivos de segurana (vlvulas anti-retrocesso).

MAARICO DE CORTE O maarico de Oxicorte mistura o gs combustvel com o Oxignio de aquecimento, na proporo correta para a chama, alm de produzir um jato de Oxignio de alta velocidade para o corte. Este equipamento se consiste de uma srie de tubos de gs e vlvulas de controle de fluxo dos gases Oxignio e combustvel. A figura abaixo mostra um maarico de corte.

Figura 1 - Maarico de corte

Cabea - Proporciona rigidez ao conjunto, e serve de acoplamento aos bicos de corte. Tubos - tem a funo de conduzir os gases Punho - local onde se far o manuseio do maarico

Alavanca de corte - O seu acionamento atua sobre a vlvula do O2 de corte

proporcionando a abertura do mesmo. Conjunto de regulagem - um conjunto de vlvulas que servem para regulagem dos fluxos

de gases.

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TIPOS DE MAARICOS Os maaricos de corte podem ser manuais, combinado e especficos, ou tipo caneta para acoplamento em mquinas de corte automticas.

Figura 2 - Cabea de corte

Maarico Manual Combinado utilizado em locais ou setores onde existe uma alternncia entre operaes de corte e soldagem tais como oficinas de manuteno. Neste caso acopla-se a um maarico de soldagem um dispositivo de corte, ilustrado na figura acima, composto por uma cmara de mistura, sistema de separao e vlvula para controle do O2 de corte. Maaricos Manuais Para Corte Possuem um circuito especial de O2 separado dos gases para chama de aquecimento. Este conduto especfico para o Oxignio que efetuar o corte, passando a se denominar O2 de corte. A mistura dos gases para chama de aquecimento pode se dar por trs princpios distintos que so apresentados seguir: Injetor O gs combustvel succionado atravs da alta velocidade do Oxignio por meio de um venturi

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Figura 3- Maarico injetor

Misturador Os gases comburente e combustvel chegam cmara de mistura com presses iguais atravs da regulagem das vlvulas.

Figura 4 - Maarico misturador

Misturador no bico Os gases so administrados separadamente at o bico onde feita a mistura.

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Figura 5 - Misturador no bico

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Figura 6 - Caneta de corte O maarico de corte mecanizado tambm conhecido como "caneta de corte" um maarico com os mesmos princpios de funcionamento j descritos para os maaricos manuais. Seu corpo alongado estende-se das vlvulas de regulao dos gases at o bico de corte. Neste maarico, a vlvula do Oxignio de corte pode ser acionada manual ou automaticamente de um comando central. Sua utilizao recomendada para trabalhos onde se exija uniformidade do corte, tais como peas a serem retrabalhadas ou produo seriada.

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BICOS DE CORTE Os bicos de corte tambm conhecidos como "ponteira de corte" so montados na cabea do maarico de modo a conservar separadas as misturas dos gases de pr aquecimento do Oxignio de corte, servindo tambm para direcionar os mesmos para a superfcie a ser cortada por meio de orifcios em seu interior. As dimenses destes orifcios variam de acordo com o bico utilizado, determinando assim a capacidade de corte do maarico. Atualmente so muito utilizados tipos de bicos que desempenham alm das funes acima descritas, a funo de misturador. As partes usinadas do bico que ficam em contato com as cmaras de passagem dos gases so denominadas "sedes". Os bicos de corte comuns so chamados de duas sedes enquanto os misturadores so conhecidos como bicos trs sedes. Estes bicos so disponveis em uma ampla variedade de tipos e tamanhos sendo classificados de acordo com sua capacidade de corte. A escolha do bico deve levar em considerao.

Material a ser cortado Gs combustvel utilizado Tipo de sede

Cada fabricante possui caractersticas e especificaes tcnicas prprias para seus bicos, que influenciar o resultado do corte nos aspectos de qualidade e velocidade de corte bem como consumo dos gases. MQUINAS DE CORTE As mquinas de corte so equipamentos eletromecnicos cuja principal funo a de movimentar o maarico de corte a uma velocidade constante atravs de uma trajetria definida. Existem diversos tipos e modelos destes equipamentos, desde os mais simples conhecidos como "tartarugas" at os mais complexos controlados por micro processadores. As principais caractersticas tcnicas a serem observadas em uma mquina de corte so:

Capacidade de corte ngulo de inclinao do maarico Velocidade de corte


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Nmero de estaes de corte (maaricos) rea til de corte (para mquinas estacionrias)

MQUINA DE CORTE PORTTIL Conhecido tambm como tartaruga, este equipamento composto por carro motriz, dispositivo para colocao de um ou mais maaricos, contrapeso, haste, e um trilho de alumnio. O maarico de corte acoplado no carro motriz atravs de hastes, o operador acerta os trilhos de alumnio ou o cintel definindo a trajetria, inicia o corte abrindo o O2 de corte manualmente, sendo que durante a execuo do corte, faz correes na distncia bico/pea para tornar o corte constante. So utilizados para cortes retilneos e circulares, onde seu principal campo de aplicao so os canteiros de obras e montagens industriais. MQUINA DE CORTE PANTOGRFICA Neste equipamento, os maaricos so acoplados a um dispositivo copiador, normalmente preso a uma mesa. O dispositivo copiador pode ser fotoeltrico ou mecnico, e a trajetria dos mesmos definida pelo dispositivo copiador. So equipamentos estacionrios, sua velocidade de corte controlada eletronicamente. Possuem recursos de abertura do gs de corte e sistema de compensao de altura do bico automticos, localizados em um painel de comando central. So equipamentos muito utilizados em indstrias de mdio porte, na produo de peas pequenas e mdias seriadas e no seriadas. MQUINA DE CORTE CNC So os equipamentos de corte com maiores recursos. Tal como nas mquinas pantogrficas, podem ser acoplados diversos maaricos, porm, neste tipo os controles de velocidade e trajetria de deslocamento so feitos atravs de microprocessadores, possibilitando a utilizao deste integrado a sistemas computadorizados controlados por CAD. So equipamentos utilizados em indstrias de mdio e grande porte, na produo de peas mdias e grandes. Seu principal campo de aplicao so as caldeirarias pesadas.


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CONSUMVEIS Na temperatura ambiente e na presena de Oxignio, o ferro se oxida lentamente. A medida que a temperatura se eleva, esta oxidao se acelera, tornando-se praticamente instantnea a 1350C. Nesta temperatura, chamada de temperatura de oxidao viva, o calor fornecido pela reao suficiente para liqefazer o xido formado e realimentar a reao. O xido no estado lquido se escoar, permitindo o contato do ferro devidamente aquecido com Oxignio puro, dando continuidade ao processo. As condies bsicas para a obteno do Oxicorte so as seguintes:

a temperatura de incio de oxidao viva seja inferior temperatura de fuso do metal. a reao seja suficientemente exotrmica para manter a pea na temperatura de incio de

oxidao viva. os xidos formados estejam lquidos na temperatura de oxicorte, facilitando seu

escoamento e dando continuidade do processo. o material a ser cortado tenha baixa condutividade trmica. os xidos formados devem ter alta fluidez.

REAES QUMICAS O ferro em seu estado metlico instvel, tendendo a se reduzir para o estado de xido. No processo de corte esta reao acelerada, havendo um considervel ganho exotrmico. As reaes do ferro puro com o Oxignio so as seguintes: Fe + O2 FeO + D (64 kcal) 2Fe + 3/2 O2Fe2O3 + D (109,7 kcal) 3Fe + 2O2Fe3O4 + D (266 kcal) GASES Para a obteno da chama oxicombustvel, so necessrios pelo menos 2 gases, sendo um deles sempre o Oxignio e o outro um gs combustvel. OXIGNIO (O2)


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o gs mais importante para os seres vivos, existindo em abundncia no ar cerca de 21% em volume ou 23% em massa. inodoro, incolor, no txico e mais pesado que o ar (peso atmico: 31,9988 g/mol), tem uma pequena solubilidade na gua e lcool. O Oxignio por si s no inflamvel porm sustenta a combusto, reagindo violentamente com materiais combustveis, podendo causar fogo ou exploses. Obteno O O2 pode ser obtido de duas formas:

atravs de reaes qumicas pela eletrlise da gua, porm este mtodo utilizado apenas em laboratrios em funo de sua baixa eficincia

atravs da destilao fracionada do ar atmosfrico. As fases do processo so: aspirao,

filtragem, compresso, resfriamento, expanso, interao e evaporao. GASES COMBUSTVEIS So vrios os gases combustveis que podem ser usados para ignio e manuteno da chama de aquecimento. Os gases utilizados so Acetileno, Propano, GLP, Gs de Nafta, Hidrognio e Gs natural. A natureza do gs combustvel influenciar na temperatura da chama, consumo de Oxignio e custo do processo. Dentre estes, os mais utilizados so o Acetileno e o GLP. ACETILENO (C2H2) Entre os vrios gases citados, o acetileno o de maior interesse no uso industrial por possuir uma elevada temperatura de chama (3.100 C), em funo deste hidrocarboneto possuir o maior percentual em peso de carbono que os outros combustveis. um gs estvel a temperatura e presso ambientes, porem no se recomenda seu uso sob presses superiores a 1,5 kg/cm2, onde o gs pode entrar em colapso e explodir. Obteno: obtido a partir da reao qumica do mineral carbureto de clcio (CaC2) com a gua como segue: CaC2 + 2H2O + C2H2 + Ca(OH)2. O carbureto de clcio por sua vez produzido dentro de um forno eltrico num processo contnuo pela reao do carvo coque com a cal viva a uma temperatura de 2.500 C : 3C + CaO + CaC2 + CO.


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Comercialmente, pode ser vendido em diversas granulometrias sob forma slida, podendo ser usado em geradores para obteno de acetileno no local de uso. GLP O Gs Liqefeito de Petrleo (GLP) uma mistura de 2 gases (Propano: C3H8 e Butano: CH3CH2CH2CH3) que so hidrocarbonetos saturados. O GLP incolor e inodoro em concentraes abaixo de 2% no ar. um gs 1.6 vezes mais pesado que o ar sendo utilizado como combustvel para queima em fornos industriais, aquecimento e corte de materiais ferrosos. Obteno O GLP constituinte do leo cru (cerca de 2%) e recuperado tal como outros subprodutos do petrleo em refinarias. O gs estocado de forma condensada sob presso em esferas.

VARIVEIS Vrios so os aspectos que influem no corte oxicombustvel, segue-se uma descrio dos principais fatores e sua influncia: Pr aquecimento do metal de base Ao se fazer o pr aquecimento do metal de base, a potncia da chama de aquecimento pode ser diminuda, assim como o dimetro do bico, havendo tambm um aumento na velocidade de corte, entretanto, esta operao pode aumentar os custos de corte uma vez que se gasta energia para efetuar o aquecimento. Espessura a ser cortada A espessura a ser cortada determinar o tipo de bico, dimetro do orifcio, presso dos gases e velocidade de corte. Em linhas gerais, quanto maior a espessura, maior o dimetro do bico, presso do Oxignio e menor a velocidade de corte. Grau de pureza do material a ser cortado Sendo um processo qumico, a existncia de elementos de liga no ao apresentam caractersticas que podem interferir no corte, nos quais citamos os principais:

Carbono: Teores acima de 0,35% podem provocar a tmpera superficial e consequente aparecimento de trincas.


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Cromo: Este elemento dificulta o corte por formar CrO2 na superfcie e impedir a reao de

oxidao. Acima de 5% de Cr s possvel executar o corte por meio da adio de ps metlicos.

Nquel: Com baixos teores deste elemento (at 6%) possvel a execuo do corte desde

que o ao no contenha elevados teores de carbono. Outras impurezas industriais tais como pinturas, xidos e defeitos superficiais provocam

irregularidades na face de corte durante a operao. Dimetro e tipo do bico de corte Umas das variveis mais importantes do processo o bico de corte, pois o condutor dos gases, e consequentemente responsvel pela sada dos mesmos de maneira constante sem turbulncias. Os fabricantes de maaricos dedicam especial ateno a este elemento e suas partes internas. Presso e vazo do gases Estas variveis esto relacionadas diretamente com a espessura a ser cortada, tipo de bico, tipo de gs combustvel e velocidade de corte. Em linhas gerais, quanto maior a espessura maior a presso e vazo dos gases. Velocidade de avano do maarico uma das variveis mais importantes para a qualidade de corte, pela velocidade de deslocamento do maarico o operador controla o tamanho e ngulo das estrias de corte, encontrando empiricamente a relao ideal entre a taxa de oxidao e velocidade de corte.

TCNICAS EXECUO DO OXICORTE No processo de corte, a chama oxiacetilnica tem a funo de aquecimento do metal, sua combusto processa-se em dois estgios, num primeiro estgio o Oxignio utilizado provem do cilindro, onde 2C2H2 + 2O2 4CO + 2H2, no segundo estgio aproveitado o Oxignio do ar ambiente, sendo 4CO + 2H2 + 3O2 4CO2 + 2H2O. A regulagem da chama neutra, regula-se o maarico com o jato de Oxignio de corte aberto, fechando-o logo em seguida.

Inicia-se o aquecimento da regio a ser cortada por uma borda, quando esta estiver a uma temperatura conveniente abre-se o Oxignio de corte deslocando-se a chama, iniciando-se assim o processo. VERIFICAES ANTES DO CORTE Na execuo do Oxicorte manual as verificaes principais encontram-se no estado do maarico, bicos e mangueiras, uma vez que este tipo de corte no permite grande preciso na velocidade de corte, distncia bico/pea e outros. Para o corte automatizado, algumas verificaes devem ser feitas antes da operao afim de assegurar a qualidade e repetitividade do corte. A figura 7 mostra estas verificaes.

Figura 7 Verificaes

A chapa Deve estar nivelada sobre a mesa, esta verificao feita com o auxlio de um nvel.


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O maarico Dever estar perpendicular a chapa, excetuando-se cortes especiais inclinados. O bico A distncia correta do bico/pea tem grande influncia na qualidade de corte, as tabelas dos fabricantes mostram quais as distncias corretas para cada tipo de bico e espessura da chapa. DILATAES E CONTRAES Qualquer material submetido a variaes trmicas est sujeito a sofrer dilataes. Nos processos de corte e soldagem as dilataes so puntuais e causam deformaes, uma vez que as regies adjacentes ao corte esto frias servindo como um vnculo mecnico, isto durante o corte no h uma deformao homognea da pea, e quando esta se resfria as partes que sofreram dilatao se contraem, provocando o aumento da tenso residual e deformao da pea. Este efeito deve ser considerado na hora da elaborao do procedimento de corte, quanto a sequncia e regies da chapa a retirar as peas. A tabela abaixo mostra alguns exemplos de procedimento correto de corte.


Sequncia de corte Certo Errado

Em cortes paralelos, certificar-se que os mesmos esto sendo realizados simetricamente para distribuio simtrica do calor

-

Em peas com furos internos, cortar primeiro os furos internos depois os externos

-

As reas expostas ao maior calor devem estar localizadas o mais prximo possvel das extremidades da chapa

Para garantir que a pea no se mova na mesa de corte, a pea dever permanecer presa as pores centrais da chapa tento

quanto possvel

P = ponto de perfuraoComear o corte no X e no no Y

6.3 - DEFEITOS DE CORTE Em um corte de boa qualidade a superfcie lisa e regular, e as linhas de desvio so quase verticais. A escria, aderida a parte inferior do corte pode facilmente ser removida. A seguir so mostrados os defeitos mais comuns em Oxicorte, suas provveis causas e solues.

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Ondulaes profundas

Defeito Detalhe Causas

Goivagem na borda superior

Velocidade de corte excessiva Bico sujo ou danificado

Goivagem na borda inferior


Superfcie de corte cncava


Baixa presso de O2 de corte

Superfcie de corte cncava


Baixa presso de O2 de corte

Fuso da borda superior

Baixa velocidade de corte Pouca ou muita distancia do bico pea

Bico muito grande Chama de pr-aquecimento excessiva

Gotas fundidas na borda superior

Pouca distancia do bico pea Chama de pr-aquecimento excessiva

Carepas ou ferrugem na superfcie da chapa

Borda superior goivada com escria

Distncia excessiva do bico pea Chama de pr-aquecimento em excesso

Presso do O2 de corte excessivamente alta

Borda inferior arredondada

Presso do O2 de corte excessivamente alta Bico sujo ou danificado

Velocidade de corte excessiva

Entalhe na superfcie inferior de corte

Bico sujo ou danificado Baixa velocidade de corte

Ondulaes profundas

Alta velocidade de corte Velocidade de corte desigua Pouca distncia bico/pea

Chama de pr aquecimento muito forte

Grandes ondulaes desiguais

Alta velocidade de corte Velocidade de corte desigual

Chama de pr aquecimento muito fraca

Corte incompleto

Velocidade de corte excessiva Distncia bico/pea muito grande

Bico sujo ou danificado Chama de pr aquecimento muito fraca

Retrocesso no bico e maarico Carepas ou ferrugem na superfcie da chapa

Chapa com incluso de escria

Escria aderente na borda inferior

Carepas ou ferrugem na superfcie da chapa Bico muito pequeno

Chama de pr aquecimento muito fraca

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Alta ou baixa velocidade de corte Distncia excessiva do bico/pea

Baixa presso do O2 de corte

OUTRAS INFORMAES COMPARAO COM OUTROS PROCESSOS Em relao a outros processos de corte,o oxicorte apresenta as seguintes vantagen:

Disponibilidade: De gases combustveis pois diversos tipos podem ser utilizados e de Oxignio uma vez que o mesmo abunda no ar.

Pequeno investimento inicial: Os materiais necessrios como maaricos, reguladores e

mangueiras so relativamente baratos se comparados a outros processos de corte tais como plasma ou LASER.

Facilidade operacional: O corte oxicombustvel de fcil aprendizagem e no possui

muitas variveis, sendo assim fcil de se regular. E, como todos os processos industriais, apresenta as seguintes limitaes:

Em funo das condies necessrias para a obteno do Oxicorte descritas anteriormente, a grande maioria dos metais usados industrialmente tais como ao inoxidvel, Nquel, Alumnio e suas ligas, no podem ser separados por este processo tendo-se que recorrer a cortes mecnicos e ou por arco eltrico

Outra limitao que se impe, reside no fato de os materiais perifricos tais como cilindros

de gs, serem pesados e de difcil manuseio, dificultando o acesso a lugares altos, ou postos de trabalho que se encontrem afastados dos cilindros. Uma soluo encontrada para sanar esta limitao o transporte de todo o conjunto, fato este que muitas vezes incorre em riscos adicionais como queda dos cilindros ou danificao das mangueiras condutoras de gases.

Os aspectos de segurana na utilizao do processo Oxicorte devem ser levados em

considerao. A constante manipulao de cilindros de Oxignio que, alm de ser um gs comburente est sob alta presso, requer a utilizao de ferramental e procedimentos adequados para se evitar vazamentos e exploses. As mangueiras e vlvulas (reguladoras e anti-retrocesso) devem ser constantemente inspecionadas para detectar vazamentos.

BIBLIOGRAFIA

AGA Gas Handbook - AGA AB, Liding, Sweden 1985


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Scott, A. - Corte de Metais a Arco e a Oxignio IBQN, Apostila do curso de Supervisores de Soldagem para rea Nuclear. Wainer, E. - Soldagem: Processos e Metalurgia - pg. 201 a 215. AGA S/A:Publicaes Fatos Sobre: -Gases Combustveis -Oxi-corte em Bisel Prisco, R., e outros - Gases e Equipamentos Para Solda e Corte - AGA S/A Quites, A. - Segurana na Soldagem e Corte a Quente IBQN AGA S/A: Manuais: -para Oxi-Corte Mquina -de Solda e Corte -Segurana nos Processos Oxi-combustveis

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