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Cuál es la mejor manera de cortar placa de acero

30/09/2013

Gasolina oxigenada, 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 de forma 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 gasolina oxigenada
El corte con antorcha con gasolina oxigenada, 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 productos consumibles son relativamente económicos. Una antorcha con gasolina oxigenada puede cortar una placa muy gruesa. Principalmente, su límite es la cantidad de oxígeno que puede aportar. Suele ser común cortar espesores de 36, o incluso 48 pulgadas de acero con una antorcha con gasolina oxigenada. No obstante, cuando se trata de realizar cortes de forma en placas de acero, la mayoría de los trabajos se realizan en placas de 12 pulgadas de espesor, o más delgadas.

Cuando se ajusta en forma correcta, una antorcha con gasolina oxigenada produce una superficie de corte suave y perpendicular. Se produce escasa escoria en el borde inferior y el borde superior está solo levemente redondeado a causa de la llama de precalentamiento. Esta superficie se adapta a muchas aplicaciones sin otro tipo de tratamiento.

El corte por gasolina oxigenada es ideal para placas más espesas que 1 pulgada, pero puede utilizarse para placas de hasta 1/4 de pulgada de espesor, con algunas dificultades. Es un proceso relativamente lento que trabaja alrededor de 20 pulgadas por minuto en material de 1 pulgada. Otra gran ventaja del corte con gasolina oxigenada es que se puede cortar fácilmente con varias antorchas al mismo tiempo, lo cual multiplica su productividad.

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

El equipo de plasma puede ser costoso cuando se lo compara con una antorcha con gasolina oxigenada ya que un sistema completo requiere alimentación de energía, enfriador de agua (sobre los sistemas de más de unos 100 amperios), un regulador de gas, brocas de antorcha, cables y mangueras de interconexión y la antorcha misma. Pero el mayor costo de productividad del plasma frente a la gasolina oxigenada compensa el costo del sistema en poco tiempo.

Es posible realizar cortes por plasma con varias antorchas 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 ellos son usualmente fabricantes de alta gama 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 pulgadas. Más allá de la barrera de 1 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 producto 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 adaptan 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 a 8 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 granate 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:
  • Un espesor menor que 0,080" utiliza láser.
  • Un espesor menor que 0,125 utiliza plasma o láser.
  • Un espesor menor que 0,250 utiliza chorro de agua, plasma o láser.
  • Más de 8" utiliza gasolina oxigenada.
  • Más de 2" utiliza gasolina oxigenada o chorro de agua.
  • Más de 1,25" utiliza plasma, gasolina oxigenada o chorro de agua.
2. Considere el requisito de calidad del borde y la exactitud:
  • ¿La calidad del borde del plasma es aceptable? La mayoría de las fabricaciones de placa de acero pueden soldarse bien utilizando un corte por plasma.
  • ¿Es aceptable la zona afectada por calor de la gasolina oxigenada, 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 la gasolina oxigenada.

Quienes marcan la diferencia:

Tolerancia de operaciones secundarias
  • ¿Se puede tolerara 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 no es así, utilice chorro de agua o láser.
Herramientas varias

¿Las partes se adaptan para el corte con 2, 4 o más antorchas? La gasolina oxigenada 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 chorro de agua 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.

La llave inglesa
Otro factor a considerar que incorpora una llave inglesa en todos los cálculos es la idea de realizar cortes de varios procesos: utilizar 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 la gasolina oxigenada. Con la nueva tecnología de láser de fibra ahora es posible combinar el láser y el plasma o el láser y la gasolina oxigenada. La ventaja de realizar cortes de 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 superposición 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 la 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, Proceso

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