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Qual é a melhor maneira de cortar chapa de aço

30/09/2013

Oxicorte, plasma, laser ou jato de água

Há muitas maneiras de cortar chapa de aço macio, algumas das quais são adequadas para automação e outras não. Algumas são adequadas para chapa mais fina, outras para chapa mais grossa. Algumas são rápidas, outras são lentas. Algumas são de baixo custo, outras são dispendiosas. Algumas são precisas, outras não. Este artigo faz uma abordagem rápida aos quatro métodos principais utilizados em máquinas de corte de moldes CNC, compara os pontos fortes e fracos de cada um dos processos e depois fornece alguns critérios que podem ser utilizados para decidir qual é o processo mais adequado à sua aplicação.

Oxicorte
O oxicorte com maçarico ou corte por chama é de longe o processo de corte mais antigo que pode ser utilizado em aço macio. É geralmente considerado um processo simples e o equipamento e consumíveis são relativamente baratos. Um maçarico de oxicorte consegue cortar chapa muito grossa, limitado principalmente pela quantidade de oxigénio que pode ser fornecida. Não é inédito o corte de aço de 36 ou até mesmo de 48 polegadas utilizando um maçarico de oxicorte. Porém, no que toca ao corte de moldes a partir de chapa de aço, a maior parte do trabalho é feita em chapas de 12 polegadas de espessura ou mais finas.

Quando devidamente regulado, um maçarico de oxicorte fornece uma superfície de corte reta lisa. A escória no bordo inferior é muito reduzida e o bordo superior é apenas ligeiramente arredondado derivado das chamas do pré-aquecimento. Esta superfície é idealmente adequada para muitas aplicações sem tratamento posterior.

O oxicorte é ideal para chapas com mais de 1 polegada de espessura, mas pode ser utilizado até às chapas com cerca de 1/4 de polegada de espessura, com alguma dificuldade. É um processo relativamente lento, atingindo cerca de 20 polegadas por minuto em material de 1 polegada. Outra excelente característica do oxicorte é que pode cortar facilmente com vários maçaricos ao mesmo tempo, multiplicando a sua produtividade.

Corte de plasma
O corte por arco de plasma é um excelente processo para cortar chapa de aço macio, oferecendo velocidades muito mais altas do que o oxicorte, mas sacrificando alguma qualidade dos bordos. É aqui que o plasma se torna complicado. A qualidade do bordo tem um ponto ideal que, dependendo da corrente de corte, geralmente varia entre 1/4 de polegada e 1,5 polegadas. A perpendicularidade geral dos bordos começa a ressentir-se quando a chapa atinge uma espessura muito fina ou muito espessa (fora do intervalo acima referido), muito embora a lisura do bordo e o desempenho da escória possam continuar a ser muito bons.

O equipamento de plasma pode ser dispendioso quando comparado com um maçarico de oxicorte, dado que um sistema completo requer uma fonte de alimentação, arrefecedor de água (em sistemas superiores a 100 A, aproximadamente), um controlo de gás, cabos de maçaricos, mangueiras de interligação & cabos e o maçarico propriamente dito. Mas o aumento da produtividade do plasma em relação ao oxicorte pagará rapidamente o custo do sistema.

Pode cortar com plasma utilizando vários maçaricos ao mesmo tempo, mas o fator de custo adicional normalmente limita isto a dois maçaricos. No entanto, alguns clientes acabam por optar por sistemas de três ou quatro plasmas numa máquina, no entanto são normalmente fabricantes com grandes produções que cortam um volume elevado das mesmas peças para suportar uma linha de produção.

Corte a laser
O processo de corte a laser é adequado para cortar aço macio com uma espessura até 1,25 polegadas. Quando ultrapassa a barreira de 1 polegada, tudo tem de estar certo para funcionar de forma fiável, incluindo o material (aço de qualidade laser), pureza do gás, estado do bico e qualidade do raio.

O laser não é um processo muito rápido, porque em aço macio é basicamente apenas um processo de queima que utiliza o calor extremo de um raio laser focado, em vez de uma chama de pré-aquecimento. Por conseguinte, a velocidade é limitada pela velocidade da reação química entre o ferro e o oxigénio. No entanto, o laser é um processo muito preciso. Cria uma largura de corte muito estreita e, por conseguinte, consegue cortar contornos muito precisos e orifícios pequenos exatos. A qualidade do bordo é regra geral muito, muito boa com recortes dentados e linhas de desfasamento extremamente pequenos, bordos muito retos e escória reduzida ou mesmo inexistente.

A outra características excelente do processo laser é a fiabilidade. A vida útil dos consumíveis é muito longa e a automação da máquina muito boa, de tal modo que as operações de corte a laser podem ser feitas "com as luzes apagadas", ou seja, sem operadores. Imagine, carregar a mesa com uma chapa de 10’ x 40’ de aço 1/2", premir o botão "Iniciar" e ir embora para casa. Quando regressa na manhã seguinte pode ter centenas de peças cortadas e prontas para descarregar.

Devido à complexidade do fornecimento do raio, os lasers CO2 não se prestam ao corte com múltiplas cabeças na mesma máquina. No entanto, com os lasers de fibra, é possível cortar com múltiplas cabeças.

Corte sob jato de água
O corte sob jato de água faz também um excelente trabalho de corte em aço macio, fornecendo um corte liso e extremamente preciso. A precisão do corte sob jato de água pode exceder a do corte a laser, porque a lisura do bordo pode ser melhor e não há distorção térmica. Além disso, o corte sob jato de água não está limitado em espessura como acontece com o corte a laser e de plasma. O limite prático no corte de jato de água é cerca de 6 a 8 polegadas, devido ao período de tempo para cortar essa espessura e à tendência do jato de água para divergir.

O inconveniente do corte sob jato de água é o custo da operação. Os custos iniciais do equipamento são normalmente um pouco mais altos do que os do plasma, devido ao custo elevado de uma bomba intensificadora, mas não tão altos como os do laser. Mas o custo por hora do funcionamento do corte sob jato de água é muito mais alto, principalmente devido ao custo da granada abrasiva que entra no corte.

O corte sob jato de água também se presta ao corte com múltiplas cabeças e isto pode até ser feito com uma única bomba intensificadora. Mas cada cabeça de corte adicional requer um fluxo de água adicional que, ou necessita de uma bomba maior ou de um orifício mais pequeno.

Critérios de decisão
Então como tomará a melhor decisão relativamente ao processo a utilizar?

1. Comece pela espessura:

  • Mais fino do que 0,080", utilizar laser.
  • Mais fino do que 0,125", utilizar plasma ou laser.
  • Mais fino do que 0,250", utilizar jato de água, plasma ou laser.
  • Mais de 8", utilizar oxicorte.
  • Mais de 2", utilizar oxicorte ou jato de água.
  • Mais de 1,25", utilizar plasma, oxicorte ou jato de água.

2. Considere o nível de exigência em termos de precisão e qualidade do bordo:

  • A qualidade do bordo de plasma é aceitável para si? A maioria das fabricações de chapa de aço pode ser soldada igualmente bem utilizando um corte de plasma.
  • A zona termicamente afetada do oxicorte, plasma ou laser é aceitável para si? Se não for, utilize o corte sob jato de água.
3. Considere o que é mais importante: Produtividade ou custo?
  • Se a taxa de produção for mais importante, mantenha-se afastado do jato de água.
  • Se o mais importante para si for um investimento inicial baixo ou um custo operacional baixo, opte pelo oxicorte.
Desempate:

Tolerância para operações secundárias

  • Escória ocasional na parte inferior da chapa é tolerável para si? Se não for, utilize o corte sob jato de água ou laser.
  • As operações secundárias requerem orifícios perfeitamente redondos? Se for o caso, utilize o corte sob jato de água ou laser.
Múltiplas ferramentas

As peças prestam-se a ser cortadas com 2 maçaricos, 4 maçaricos ou mais? Então o oxicorte tem primazia sobre o plasma ou laser. O corte com múltiplos maçaricos de plasma é possível, mas torna-se dispendioso quando considera o investimento inicial para todo esse equipamento. Com jato de água, pode ter múltiplos bicos de corte sob jato de água a funcionar com uma única bomba intensificadora, desde que adquira uma bomba com um caudal suficientemente elevado para suportar múltiplas cabeças. O corte a laser tem sido tradicionalmente limitado a uma única cabeça de corte, embora o laser de fibra abra a oportunidade para corte simultâneo com múltiplas cabeças.

A chave inglesa
Outra consideração que coloca uma chave inglesa em qualquer cálculo é a ideia de corte multiprocesso – utilizar dois destes processos de corte na mesma peça. Os processos com as combinações mais lógicas são o jato de água e plasma ou jato de água e oxicorte. Com a nova tecnologia de laser de fibra, é agora possível combinar o laser e o plasma ou o laser e o oxicorte. A vantagem do corte multiprocesso é o fato de poder utilizar o processo mais lento e mais preciso para alguns contornos, mas em seguida mudar para o processo mais rápido e mais barato para outros contornos. O resultado é produzir peças com a precisão de que necessitam, mas por um custo de longe mais baixo do que se utilizasse o processo de alta precisão para cortar a peça inteira.

Resumo
A sobreposição de gama de espessuras e capacidades destes quatro processos torna difícil a escolha de um para utilizar em qualquer peça de aço macio particular. Por isso os fabricantes ou centros de serviços para aços que têm de ter capacidade para cortar uma grande variedade de materiais acabam por ter máquinas equipadas com dois ou mais processos de corte. Por vezes a única forma de perceber qual é o processo ideal para uma peça específica é experimentá-lo de várias maneiras diferentes e ver qual é o que resulta melhor.

Publicado Em Sistemas de corte , Marcado Com Jacto de água, Laser, Plasma, Processo

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