Corte por arco de carbono con aire (CAC)
El corte por arco de carbono con aire es un proceso de corte por arco en el que los metales a cortar se funden por el calor de un arco de carbono.
El metal fundido se retira mediante un chorro de aire comprimido de alta velocidad.
El chorro de aire es externo al electrodo de carbono-grafito consumible. Golpea el metal fundido inmediatamente detrás del arco.
El equipo necesario incluye un compresor de aire, una fuente de potencia de soldadura, un electrodo de carbono y un soplete de ranurado.
El proceso de arco de carbono con aire se muestra en la figura 10-75.
Comparación con otros procesos
El corte por arco de carbono con aire y la eliminación de metal difieren del corte por arco de plasma en que emplean un arco abierto (sin restricciones), que es independiente del chorro de gas. El chorro de aire elimina físicamente el metal en lugar de hacerlo químicamente, que es el enfoque en los procesos de oxicorte.
El proceso es más flexible que los procesos de oxicorte ya que no requiere oxidación para cortar. Los metales más comunes que se cortan con el proceso incluyen hierros fundidos, aleaciones de cobre y acero inoxidable. El proceso se utiliza ampliamente para el ranurado posterior, la preparación de juntas y la eliminación de metal de soldadura defectuoso.
Vídeo de corte por arco de carbono con aire
Equipo y diagrama de circuito
El diagrama de circuito para el corte por arco de carbono con aire (CAC) o gubia se muestra en la figura 10-76. Normalmente, se utilizan máquinas de soldar convencionales con corriente constante. Con este proceso se puede utilizar tensión constante. Cuando se utiliza una fuente de poder de corriente alterna, se deben tomar precauciones para operarla dentro de su salida nominal de corriente y ciclo de trabajo. Las fuentes de potencia de corriente alterna con características convencionales de caída también pueden utilizarse para aplicaciones especiales. Deben utilizarse electrodos de carbono de tipo CA.
El equipo necesario se muestra en el diagrama de bloques. Se han fabricado máquinas especiales de alta corriente para el proceso de arco de carbón al aire. Esto se debe a las corrientes extremadamente altas utilizadas para los electrodos de carbono de gran tamaño.
Portaelectrodos
El portaelectrodos está diseñado para el proceso de arco de carbono al aire (CAC). El portaelectrodo incluye una pequeña cabeza de agarre circular que contiene los chorros de aire para dirigir el aire comprimido a lo largo del electrodo. También tiene una ranura para sujetar el electrodo. Este cabezal puede girar para permitir diferentes ángulos del electrodo con respecto al soporte. Un cable eléctrico pesado y una manguera de suministro de aire se conectan al soporte a través de un bloque de terminales. El soporte incluye una válvula para conectar y desconectar el aire comprimido. Los portaherramientas están disponibles en varios tamaños, dependiendo del ciclo de trabajo realizado, la corriente de soldadura y el tamaño del electrodo de carbono utilizado. Para trabajos extra pesados, se utilizan soportes refrigerados por agua.
Tipos de electrodos
Grafito de carbono:
Los electrodos de grafito de carbono están hechos de una mezcla de carbono y grafito más un aglutinante que se cuece para producir una estructura homogénea. Los electrodos vienen en varios tipos.
Electrodos lisos sin recubrimiento:
El electrodo liso sin recubrimiento es menos costoso, lleva menos corriente y arranca más fácilmente.
Recubierto de cobre:
El electrodo recubierto de cobre proporciona una mejor conductividad eléctrica entre él y el soporte. El electrodo revestido de cobre es mejor para mantener el diámetro original durante el funcionamiento. Dura más tiempo y transporta mayor corriente. Los electrodos recubiertos de cobre son de dos tipos
- Tipo CC
- Tipo CA
La proporción de composición del carbono y el grafito es ligeramente diferente para estos dos tipos. El tipo dc es más común.
El tipo ac contiene elementos especiales para estabilizar el arco. Se utiliza para el electrodo de corriente continua negativa cuando se cortan hierros fundidos. Los electrodos revestidos de CA están hechos con grafito, carbono y un aglutinante especial. Los materiales de tierras raras se mezclan para asegurar la estabilización cuando se utiliza la corriente alterna.
Para el uso normal, el electrodo se opera con el electrodo positivo. Los electrodos tienen un diámetro de 5/32 a 1 pulg. (4,0 a 25,4 mm). Los electrodos suelen tener una longitud de 12 pulg. (300 mm) de largo; sin embargo, hay electrodos de 6 pulg. (150 mm) están disponibles Electrodos recubiertos de cobre con juntas de encaje cónico están disponibles para el funcionamiento automático, y permiten el funcionamiento continuo.
La tabla siguiente muestra los tipos de electrodos y el rango de corriente de arco para diferentes tamaños.
La polaridad del electrodo es positiva (polaridad inversa).
Nota: Para los electrodos con cobre de corriente continua la corriente puede ser incrementada en un porcentaje.
Compruebe las instrucciones del fabricante
Presión del aire
La presión del aire no es crítica pero debe oscilar entre 80 y 100 psi (552 a 690 kPa). El volumen de aire comprimido requerido varía desde 5 pies cúbicos por minuto (2,5 litros por minuto) hasta 50 pies cúbicos por minuto (24 litros por minuto) para los electrodos de carbono de mayor tamaño. Un compresor de una potencia suministrará aire suficiente para los electrodos de menor tamaño. Se necesitará un compresor de hasta diez caballos de potencia cuando se utilicen los electrodos de mayor tamaño.
Soplete
Se muestra arriba un soplete manual para ranurado con carbón. El soplete sostiene un electrodo en un cabezal giratorio que tiene una o varias sujeciones de aire. De esta manera, el chorro de aire se mantiene alineado con el electrodo independientemente del ángulo del electrodo con respecto a la antorcha.
Si la antorcha tiene dos cabezales (chorros de aire a ambos lados del electrodo) o con un ángulo fijo entre el electrodo y el soporte, son mejores para algunos usos como fundiciones de gran tamaño (padwashing) o para quitar almohadillas.
La antorcha se enfría con aire. Si se utilizan aplicaciones de alta corriente, entonces se puede utilizar la refrigeración por agua junto con una antorcha de alta resistencia.
Ventajas y principales usos
El proceso de corte por arco de carbono con aire (CAC) se utiliza para cortar metal, para ranurar el metal defectuoso, para eliminar soldaduras viejas o de calidad inferior, para ranurar la raíz de las soldaduras de penetración completa y para preparar ranuras para la soldadura. El corte por arco de carbono con aire también se utiliza cuando los bordes ligeramente desiguales no son objetables.
El área del corte es pequeña y, como el metal se funde y se retira rápidamente, el área circundante no alcanza altas temperaturas. Esto reduce la tendencia a la distorsión y al agrietamiento.
El proceso de corte por arco de carbono con aire (CAC) y de ranurado se opera normalmente de forma manual. El aparato puede estar montado en un carro de desplazamiento. Esto se considera corte a máquina o gubiado.
Se han realizado aplicaciones especiales en las que el trabajo cilíndrico se ha colocado en un dispositivo similar a un torno y se ha girado bajo el soplete de arco de carbono con aire. Se trata de un corte a máquina o automático, dependiendo de la participación del operario.
Trabaja en todas las posiciones:
El proceso de corte por arco de carbono con aire (CAC) puede utilizarse en todas las posiciones. También se puede utilizar para el ranurado en todas las posiciones. El uso en la posición superior requiere un alto grado de habilidad.
Trabaja con metales comunes:
El proceso de corte por arco de carbón con aire puede ser utilizado para cortar o ranurar la mayoría de los metales comunes. Los metales incluyen: aluminios, cobre, hierro, magnesio y aceros al carbono e inoxidables.
El proceso no se recomienda para la preparación de soldaduras de acero inoxidable, titanio, circonio y otros metales similares sin una limpieza posterior. Esta limpieza, normalmente mediante esmerilado, debe eliminar todo el material carbonizado superficial adyacente al corte. El proceso puede utilizarse para cortar estos materiales para obtener chatarra para su refundición.
Principios del proceso
El esquema de procedimiento para hacer ranuras en el acero se muestra en la siguiente tabla…
- Presión del aire 80 a 100 PSI, (552 a 690 KPa) se recomienda para electrodos de 1/2″ y 5/8″ (13 y 16mm).
- Se puede utilizar una combinación de ajustes y múltiples pasadas para ranuras más profundas de 3/4″(19mm).
Para realizar un corte o una operación de ranurado, la cortadora golpea un arco y casi inmediatamente inicia el flujo de aire.
El electrodo apunta en la dirección de desplazamiento con un ángulo de empuje de aproximadamente 45° con el eje de la ranura.
La velocidad de desplazamiento, el ángulo del electrodo y el tamaño y la corriente del electrodo determinan la profundidad de la ranura. El diámetro del electrodo determina la anchura de la ranura.
Las precauciones de seguridad normales asociadas a la soldadura por arco de carbono y a la soldadura por arco metálico protegido se aplican al corte por arco de carbono con aire (CAC) y al ranurado. Sin embargo, deben observarse otras dos precauciones.
En primer lugar, el chorro de aire hará que el metal fundido recorra una distancia muy larga. Deben colocarse placas metálicas de desviación delante de la operación de ranurado. Todos los materiales combustibles deben alejarse de la zona de trabajo. A niveles de corriente elevados, la masa de metal fundido que se extrae es bastante grande y se convertirá en un peligro de incendio si no se contiene adecuadamente.
El segundo factor es el alto nivel de ruido. A altas corrientes con alta presión de aire, se produce un ruido muy fuerte. El cortador de arco debe llevar protección para los oídos, orejeras o tapones.