Corte Oxi-Combustible Explicado: Proceso, Ventajas y Desventajas

¿Qué es el Corte Oxi-Combustible?

La soldadura oxi-combustible y el corte oxi-combustible son procesos que usan gases combustibles (o combustibles líquidos como gasolina o petrol) y oxígeno para soldar o cortar metales. Los ingenieros franceses Edmond Fouché y Charles Picard fueron los primeros en desarrollar la soldadura oxiacetilénica en 1903.

Se usa oxígeno puro, en lugar de aire, para aumentar la temperatura de la llama y permitir la fusión localizada del material de la pieza de trabajo (ej. acero) en un ambiente a temperatura ambiente.

Una llama común de propano/aire quema a unos 1980 °C (3590 °F), una llama de propano/oxígeno quema a unos 2253 °C (4087 °F), una llama de oxihidrógeno quema a 2800 °C (5072 °F) y una llama de acetileno/oxígeno quema a unos 3500 °C (6332 °F).

Antes de cortar, la antorcha de corte tiene que precalentar el acero a temperatura de ignición en el punto de inicio. A esta temperatura de alrededor de 960 °C (dependiendo del tipo de aleación), el acero ha perdido propiedades protectoras contra el oxígeno y aún está sólido.

Oxígeno puro es entonces dirigido a través de la boquilla en el área calentada. Esta corriente de oxígeno fina y de alta presión cambia el acero precalentado y desprotegido en acero líquido oxidado por una reacción exotérmica.

Esta escoria tiene un punto de fusión más bajo que el acero, por lo que la corriente de oxígeno puede soplar la escoria líquida fuera de la cavidad sin afectar el acero sólido no oxidado. Esta reacción exotérmica es un proceso continuo y crea un corte a medida que la antorcha se mueve. Para mantener la reacción exotérmica funcionando, la antorcha de corte mantiene el acero calentado durante el corte.

Solo metales cuyos óxidos tienen un punto de fusión más bajo que el metal base mismo pueden cortarse con este proceso. De lo contrario, tan pronto como el metal se oxida, termina la oxidación formando una costra protectora. Solo el acero dulce y algunas aleaciones bajas cumplen las condiciones anteriores y pueden cortarse efectivamente con el proceso oxi-combustible.

¿Cómo Funciona el Proceso de Corte Oxi-Combustible?

El corte oxi-combustible es una reacción química entre oxígeno puro y acero para formar óxido de hierro. Se puede describir como oxidación rápida y controlada. Las llamas de precalentamiento se usan para elevar la superficie o borde del acero a aproximadamente 980 °C (color rojo brillante).

Oxígeno puro es entonces dirigido hacia el área calentada en una corriente fina de alta presión. A medida que el acero se oxida y es soplado para formar una cavidad, el precalentamiento y la corriente de oxígeno se mueven a velocidad constante para formar un corte continuo.

Solo metales cuyos óxidos tienen un punto de fusión más bajo que el metal base mismo pueden cortarse con este proceso. De lo contrario, tan pronto como el metal se oxida, termina la oxidación formando una costra protectora. Solo el acero de bajo carbono y algunas aleaciones bajas cumplen la condición anterior y pueden cortarse efectivamente con el proceso oxi-combustible.

Aquí están los fundamentos de cómo funciona todo:

Paso 1: Precalentamiento

Antes de poder comenzar a cortar el acero, tiene que calentarse hasta su temperatura de ignición, unos 980 °C. A esta temperatura, el acero reacciona fácilmente con el oxígeno. El calor es provisto por las llamas de precalentamiento de una antorcha oxi-combustible. Dentro de la antorcha, el gas combustible se mezcla con oxígeno para crear una mezcla altamente inflamable.

Una boquilla tiene múltiples orificios dispuestos en un patrón circular para enfocar la mezcla de gas inflamable en múltiples chorros pequeños. La mezcla combustible-oxígeno se enciende fuera de la boquilla, y las llamas de precalentamiento se forman justo fuera de la punta de la boquilla.

Los gases combustibles comúnmente usados incluyen acetileno, propano, gas natural, y algunos otros gases mezclados. Al ajustar la proporción combustible-oxígeno, la llama se ajusta para producir la temperatura más alta posible en la llama más pequeña posible. Esto concentra el calor en un área pequeña en la superficie de la placa de acero.

Paso 2: Perforación

Una vez que la superficie o borde de la placa ha alcanzado la temperatura de ignición, un chorro de oxígeno puro se enciende para comenzar a perforar a través de la placa. Esto se llama el "oxígeno de corte", y el chorro se forma por un solo orificio en el centro de la boquilla.

Cuando la corriente de oxígeno de corte golpea el acero precalentado, el proceso de oxidación rápida comienza. Aquí es donde comienza lo real. El proceso de oxidación se refiere como una reacción exotérmica – libera más calor del que toma para empezar.

El acero oxidado toma la forma de escoria fundida, y la escoria fundida tiene que salir del camino para que la corriente de oxígeno pueda "perforar" todo el camino a través de la placa. Dependiendo de qué tan gruesa sea la placa, esto puede tomar desde una fracción de segundo hasta varios segundos.

Durante este tiempo, la corriente de oxígeno de corte empuja más y más profundo en la placa, y la escoria fundida es soplada fuera del orificio de perforación. Esto puede resultar en un géiser masivo de acero fundido, o si se hace correctamente, un pequeño charco de escoria encima de la placa.

Paso 3: Corte

Una vez que la corriente de oxígeno de corte ha hecho su camino todo el camino a través de la placa, la antorcha puede comenzar a moverse a velocidad constante, formando un corte continuo. La escoria fundida formada durante esta fase es soplada fuera de la parte inferior de la placa.

El calor emitido por la reacción química entre el oxígeno y el acero precalienta la placa justo delante del corte, pero no lo suficientemente confiable para cortar sin las llamas de precalentamiento. Así que las llamas de precalentamiento permanecen encendidas durante todo el corte, añadiendo calor a la placa mientras la antorcha se mueve.

Esos son los fundamentos. Pero hay muchos otros factores que afectan la calidad del borde de corte, incluyendo velocidad, presión de oxígeno de corte, ajuste de llama de precalentamiento, altura de corte, temperatura de la placa, etc.

Características del Oxi-Combustible Comparado con Plasma

• Material. El corte oxi-combustible se usa para cortar acero dulce. Solo metales cuyos óxidos tienen un punto de fusión más bajo que el metal base mismo pueden cortarse con este proceso. De lo contrario, tan pronto como el metal se oxida termina la oxidación formando una costra protectora. Solo el acero dulce y algunas aleaciones bajas cumplen las condiciones anteriores.
• Espesor de pared. El oxi-combustible permite el corte de material de pared más gruesa que el plasma. El plasma no puede cortar paredes más gruesas debido a las enormes cantidades de energía necesarias para alcanzar espesores similares.
• Ángulo de corte. El oxi-combustible permite corte de ángulos más pronunciados hasta 70° (comparado con 45° con plasma) debido a la concentración del haz de oxígeno.
• Cortes rectos. El haz de plasma tiende a desviarse cuando el ángulo es demasiado pronunciado. Sin embargo, esta desviación podría compensarse por automatización.
• Costos. El oxi-combustible es una solución más económica que el corte por plasma. Costos de inversión inicial, consumibles y costos operativos son todos más bajos que el corte por plasma. Sin embargo, las velocidades de procesamiento son típicamente más bajas por debajo de un rango de espesor de pared de 20 mm (considerando perfilado 3D en la industria del acero pesado).

Ventajas y Desventajas del Corte Oxi-Combustible

Con aplicaciones de corte oxi-combustible, gas combustible y oxígeno se usan para generar la llama de corte. Messer Cutting Systems suministra gases incluyendo acetileno, MAPP, propano, y gas natural, e información relativa a tus requerimientos.

Ventajas:

• Calidad de borde recto y alta precisión.
• Corte de tira en bisel.
• Perfora acero dulce hasta 101 mm (4 pulgadas) a 127 mm (5 pulgadas) de espesor.
• Inicio en borde y corte de acero de 254 mm (10 pulgadas) a 304 mm (12 pulgadas) de espesor.
• Con múltiples antorchas, produce múltiples piezas, reduciendo tiempo y mano de obra.

Desventajas:

• No puede cortar acero inoxidable bajo circunstancias normales.
• Velocidades de corte más lentas comparadas con corte por plasma.
• El corte de material delgado podría deformarse.
• Difícil producir agujeros menores a dos veces el espesor del acero.