arcair

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Aprobado por:

Instituto Nacional Americano de Normas

Febrero 20, 1991

PRACTICAS RECOMENDADAS

PARA EL CORTE Y ACANALADO

POR ARCO CARBÓN AIRE

Reemplaza a C5.3 – 82

Preparado por:

Comité AWS de Soldadura y Corte por Arco

Bajo la Dirección de:

Comité AWS de Actividades Técnicas

Aprobado por:

Junta AWS de Directores

Resumen

Esta publicación constituye un método para transmitir al Operario / Soldador el uso y

la disposición apropiados del Corte y Acanalado por Arco Carbón Aire. Las instrucciones y

procedimientos son suministrados en detalle así que el Operario / Soldador pueda determinar

las técnicas, presión de aire, intensidad y tensión correctas

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550 N. W. LeJeune Road, P.O. Box 351040, Miami, Florida

33135

PRÁCTICAS RECOMENDADAS PARA EL CORTE Y ACANALADO POR ARCO CARBÓN AIRE Contenido

1. Alcance y Descripción. 1.1. Descripción. 1.2. Historia. 1.3. Aplicaciones. 2. Fundamentos del proceso.

2.1. Generales.

2.2. Fuentes de Energía. 2.3. Aire Comprimido. 2.4. Electrodos.

2.4.1. Electrodos Recubiertos con Cobre para Corriente Directa. 2.4.2. Electrodos Comunes para Corriente Directa.

2.4.3. Electrodos Recubiertos con Cobre para Corriente Alterna. 2.5. Indicaciones del Corte.

2.6. Antorchas para Corte Manual. 2.7. Antorchas para Corte Mecanizado. 3. Técnicas de Operación. 3.1. Acanalado 3.2. Troceado. 3.3. Limpieza. 3.4. Biselado. 4. Selección de Equipos. 4.1. Antorcha de Corte 4.2. Fuentes de Energía 4.3. Sistemas Mecanizados 4.3.1. Sistema Dual de señal.

4.3.2. Sistema Simple de Señal. 4.3.3. Ventajas.

5. Variables del Proceso. 5.1. Ventajas del Proceso

5.2. Diámetro y Tipo de Electrodo. 5.3. Intensidad.

5.4. Tensión.

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5.6. Velocidad de Avance. 5.7. Angulo de Empuje. 5.8. Metales Base.

5.8.1. Recomendaciones para el Acanalado

5.8.2. Efectos del proceso de corte sobre el Metal Base. 6. Ventajas y Limitaciones.

6.1. Ventajas. 6.1.1. Rápido.

6.1.2. Fácil de Controlar.

6.1.3. Bajo costo de los Equipos. 6.1.4. Económico. 6.1.5. Fácil de Operar. 6.1.6. Compacto. 6.1.7. Versátil. 6.1.8. Corta Limpiamente. 6.2. Limitaciones. 7. Áreas de Aplicación. 8. Problemas Imprevistos. 9. Prácticas Seguras. 9.1. Introducción. 9.2. Ruidos. 9.3. Gases. 9.3.1. Ozono. 9.3.2. Dióxido de Nitrógeno. 9.3.3. Humos Metálicos. 9.4. Energía Radiante.

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Lista de Figuras Figura.

1. Disposición Típica para el Proceso de Corte CAC-A. 2. Como Trabaja una Antorcha Estándar para el Corte CAC-A. 3. Antorcha Manual.

4. Antorcha para Corte Mecanizado. 5. Posición del Electrodo.

6. Acanalado en Posición Plana. 7. Acanalado en Posición Horizontal. 8. Acanalado en Posición Vertical. 9. Acanalado en Posición Sobre Cabeza. 10. Troceado / Perforado con el Proceso CAC-A. 11. Pad Washing con el Proceso CAC-A.

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Lista de Tablas Tabla.

1. Requisitos de Aire Mínimo Recomendado.

2. Tamaños y Números Recomendados de Cables de Corte para Varias Corrientes y Longitudes.

3. Rangos de Corriente Sugeridas para los Tipos y Tamaños de Electrodos comúnmente utilizados.

4. Condiciones de Acanalado de Ranuras en U con CAC-A Mecanizado. 5. Condiciones de Acanalado de Ranuras en J con CAC-A Mecanizado. 6. Resultados de Pruebas de Corrosión en el Acero Inoxidables Tipo 304L.

7. Material Particulado con su posible Significación de Concentración de Humos en la Zona de Respiración del Cortador por Arco.

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PRÁCTICAS RECOMENDADAS PARA CORTAR Y ACANALAR POR ARCO CARBÓN AIRE CAC-A AIR CARBON ARC CUTTING

1. Alcance y Descripción.

Esta publicación presenta los conceptos básicos del Proceso de Corte por Arco Carbón Aire, CAC-A, para proporcionar un entendimiento fundamental del proceso y sus variables. En suma, son presentados los datos técnicos específicos como una guía para establecer la operación óptima de este proceso.

1.1. Descripción. Este proceso de corte, en adelante llamado Proceso CAC-A, es un

medio físico de remoción de metal, en contraste con la reacción de oxidación presente en el proceso de Corte Oxi Combustible, OFC. En el proceso CAC-A, el calor intenso generado por el arco establecido entre el electrodo de carbón y la pieza de trabajo, funde una porción de esta; simultáneamente, un chorro de aire de suficiente volumen y velocidad se hace pasar a través de dicho arco para soplar y desalojar el metal fundido. El metal sólido expuesto es fundido por el calor del arco y la secuencia continúa. Este proceso de corte no depende de la oxidación del metal para mantener el corte, así que es capaz de cortar metales que no pueden serlo mediante el proceso

OFC. El proceso es utilizado exitosamente en Aceros al Carbono, Inoxidables, muchas Aleaciones

de Cobre y Fundiciones de Hierro. El índice de fusión es una función de la corriente. La rata de metal fundido depende ante todo del índice de fusión mencionado y de la eficiencia del chorro de aire para remover dicho metal. El aire debe ser capaz de soplar y desalojar fuera el metal fundido y limpiar la zona del arco antes que este solidifique nuevamente.

1.2. Historia. El Corte por Arco Aire Carbón fue desarrollado en los años 1940’s como

una extensión de un proceso ya existente, el corte por arco con electrodo de carbón. Enfrentado con la remoción en posición plana de varios cientos de pies de soldadura agrietada en aceros inoxidables, un ingeniero de soldadura desarrolló el proceso de corte por arco con un electrodo de carbón y un chorro de aire a presión. El proceso de corte por arco con electrodo de carbón fue utilizado para remover soldaduras defectuosas y cabezas de remaches, pero solo en las posiciones vertical y sobre cabeza. El arco con el electrodo de carbón fundió el metal y el efecto de la gravedad desplazó el metal fundido fuera del área. Entonces, fue razonable que un chorro de aire proporcionara la fuerza para remover el metal fundido en la posición plana. Se intentó con un arco establecido entre un electrodo de carbón con una corriente directa, polaridad negativa y un chorro de aire aplicado por un segundo cortador mediante una tobera dirigida hacia el charco fundido. Este intento no fue muy exitoso porque el arco no se mantuvo estable.

Se intentó posteriormente con un electrodo conectado al polo positivo de una fuente de energía de corriente directa y el resultado hizo práctico el corte por arco con electrodo de carbón y un chorro de aire a presión. El principio básico se mantiene hoy día, pero el equipamiento y aplicaciones han sido perfeccionados y expandidos.

1.2.1. CAC – A (Carbón Arc Cutting – Air) anteriormente fue AAC (Air Arc Cutting)

En 1948, se introdujo a la industria de la soldadura, la primera antorcha para corte por arco y aire a presión. Ya no fueron necesarios los dos cortadores. El aire fue alimentado a través de la antorcha por debajo y paralelo al electrodo en la ubicación correcta.

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Esta nueva herramienta fue descubierta para ahorrar tiempo en el acanalado posterior de la raíz de la soldadura y la remoción de grietas, fisuras y otros defectos de soldadura en Aceros al Carbono, Aleados e Inoxidables. Inicialmente este tipo de trabajo había sido hecho mediante el esmerilado o cepillado. Al expandirse el uso del Corte por Arco con Electrodo de Carbón y Chorro de Aire a Presión, fueron diseñadas antorchas más eficientes que hicieron más limpia la remoción del metal y mucho más confortable su uso por el cortador.

1.3. Aplicaciones. El Proceso CAC-A es empleado frecuentemente en la industria en una

variedad de aplicaciones tales como: la fabricación metálica, el acabado de las fundiciones, tecnología química y del petróleo, construcción, minería, reparación y mantenimiento en general.

Las antorchas y electrodos para el proceso CAC-A son empleados para producir las ranuras en la preparación de los bordes de las piezas en juntas a tope. Se requiere de poca o ninguna limpieza o esmerilado adicional.

El proceso CAC-A puede ser empleado para acanalar o ranurar la parte posterior de la junta para eliminar el pase de raíz y asegurar la completa penetración de la junta y la sanidad del metal aportado. Si durante el proceso de soldadura surgen algunos problemas y el área soldada no cumple con las especificaciones del procedimiento, el proceso CAC-A puede utilizarse para remover el metal de soldadura defectuoso sin dañar o afectar el metal base. Este proceso es empleado en la industria de la fundición para remover rebabas y nervaduras en piezas fundidas y luego se emplea para limpiar las áreas pulidas de contacto con otras superficies en la preparación para el embalaje y envío de las fundiciones. El proceso CAC-A presenta gran flexibilidad, eficiencia y costos eficaces ya que se aplica prácticamente en cualquier tipo de metal. Los Aceros al Carbono, Aceros Inoxidables, Hierro Dúctil, Hierro Gris, Hierro Maleable, Aluminio, Níquel, Aleaciones de Cobre y otros Metales No Ferrosos, pueden trabajarse con el proceso de Corte por Arco con Electrodo de Carbón y Chorro de Aire a Presión.

2. Fundamentos del Proceso.

2.1. General. El Proceso CAC-A requiere de un arco para desarrollar un charco fundido en

la pieza de trabajo. El aire comprimido se introduce para soplar y desalojar este metal fundido. Este proceso exige un a fuente de energía de soldadura, una fuente de aire comprimido, un electrodo de carbón y una antorcha de corte. La Figura 1 muestra la disposición típica para el empleo de este proceso.

Excepto para aplicaciones especiales las cuales se discutirán posteriormente, el proceso emplea Corriente Directa, Electrodo al Positivo. DCEP. Dicho electrodo deberá tener como mínimo una extensión de 7”, 17.8 cm., desde la antorcha de corte, con el chorro de aire paralelo al electrodo por debajo de este.

Aunque no existe una extensión mínima, deberán tomarse las precauciones necesarias para prevenir el daño de la antorcha. Por tal razón, se recomienda una extensión mínima entre 1 ½” y 2”, 38.1 mm y 50.8 mm. El avance o progresión debe hacerse únicamente en la dirección de salida del chorro de aire.

El ángulo de empuje del electrodo varía dependiendo de la operación que se esté realizando. El cortador deberá mantener la altura correcta del arco para permitir que el chorro de aire remueva adecuadamente el metal fundido. Vea Figura 2.

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2.2. Fuentes de Energía. Los equipos monofásicos de baja tensión en el circuito abierto,

son generalmente inapropiados para el corte con este proceso. No obstante, cualquier fuente de energía de soldadura de tres fases y la suficiente capacidad puede ser empleada, siempre que el fabricante recomiende su uso para el Proceso CAC-A.

La tensión de circuito abierto debe ser suficientemente más alta que la tensión de arco exigida para tener en cuenta la caída de la tensión en el circuito. La tensión de arco utilizada en el acanalado y corte oscila entre 35 y 56 Voltios; de esta manera, la tensión de circuito abierto deberá ser de al menos 60 Voltios. La tensión de arco actual en el corte y acanalado por arco está determinada para una gran extensión de la longitud de arco y las aplicaciones.

2.3. Aire Comprimido. El aire comprimido estándar es apropiado para el proceso CAC-A.

Se utilizan normalmente presiones entre 80 y 100 psi, 413.7 y 690 kPa en la antorcha.

Pueden emplearse presiones más altas, pero ofrecen pocas ventajas en la remoción eficiente del metal fundido. Las presiones tan bajas como 40 psi, 280 kPa, han sido utilizadas con algunas antorchas manuales en aplicaciones de campo donde solo se dispone de aire comprimido en cilindros. Sin embargo, estas bajas presiones no son recomendables.

Indiferente de las presiones utilizadas con antorchas manuales, la manguera del aire, suministrada conjuntamente con el cable concéntrico, (paquete de mangueras) deberá tener un diámetro interior mínimo de 3/8”, 9.6 mm. Las antorchas para el corte mecanizado con control automático de la longitud del arco, deberán tener una manguera de suministro de aire a presión con diámetro interior mínimo de ½”, 12.7 mm.

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Figura 2 Cómo Trabaja una Antorcha Estándar CAC - A

La Tabla 1 suministra las tasas de consumo de aire comprimido para los varios tipos de antorchas manuales y mecanizadas, al igual que el rango de potencia del compresor exigido para uso continuo o intermitente. Los compresores deben tener un tanque o recipiente de almacenamiento estándar apropiado.

Tabla 1

Requerimientos Mínimos de Aire Comprimido Rango del Compresor

ASME

Tipo dePresión de Consumo Uso Uso Tamaño

Antorcha Aire de Aire Intermitente Continuo del

Psi 1 cfm Recibidor (Galones) Servicio Liviano 2 49 8 0.5 HP 1.5 HP 60 Servicio General 2 80 25 5 HP 7.5 HP 80 Servicio Pesado 3 80 33 7.5 HP 10 HP 80 Automático4 60 46 15 HP 80 Notas:

1. Presión durante el corte.

2. Electrodos Planos Acomodados.

3. Generalmente considerado una antorcha fundida.

4. Requiere un sistema de avance mecanizado para la antorcha o la pieza de trabajo.

2.4. Electrodos. Existen tres tipos básicos de electrodos:

2.4.1. Electrodos Recubiertos con una Capa de Cobre para Corriente Directa. Este tipo

es el más ampliamente utilizado a causa de su comparativamente más larga vida, características de arco estable y uniformidad en el ranurado. Estos electrodos son fabricados de una mezcla especial de carbón y grafito con un aglomerante apropiado. Luego, se hornea esta mezcla a una temperatura adecuada produciéndose de esta manera los electrodos de grafito, densos y homogéneos, de baja resistencia eléctrica, los cuales son recubiertos posteriormente con una capa de cobre de espesor controlado. Estos electrodos están disponibles en los diámetros de 1/8”, 5/32”, 3/16”, ¼”, 5/16”, 3/8”, ½”, 5/8”, ¾”. (3.17 mm, 3.96 mm, 4.76 mm, 6.35 mm, 7.93 mm, 9.52 mm, 12.7 mm, 15.87 mm, 19.05 mm).

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Figura 3 Antorcha Manual

También se dispone de electrodos empalmados o acoplados para operación sin pérdidas por colillas. Estos están provistos de un enchufe hembra y un extremo macho que casa con el enchufe y están disponibles en los diámetros 5/16”, 3/8”,1/2”, 5/8”, ¾”, 1” (7.93 mm, 9.52 mm, 12.7 mm, 15.87 mm, 19.05 mm, 25.4 mm). Además de los electrodos cilíndricos, existen electrodos rectangulares planos recubiertos en los siguientes tamaños: 5/32” x 3/8” y 3/16” x 5/8” (3.96 mm x 9.52 mm y 4.76 mm x 15.87 mm). Estos son utilizados para producir ranuras rectangulares y para la remoción de refuerzos de soldadura.

2.4.2. Electrodos Simples para Corriente Directa. De uso limitado, estos electrodos son

utilizados generalmente en diámetros menores de 3/8” (9.52 mm). Durante el corte, estos electrodos se consumen más rápidamente que los electrodos recubiertos. Ellos son manufacturados de la misma manera que los electrodos recubiertos, pero sin la capa de cobre. Estos electrodos simples se encuentran disponibles en los siguientes diámetros: 1/8”, 5/32”, 3/16”, ¼”, 5/16”, 3/8”, ½”, 5/8”, ¾” y 1”. (3.17 mm, 3.96 mm, 4.76 mm, 6.35 mm, 7.93 mm, 9.52 mm, 12.7 mm, 15.87 mm, 19.05 mm y 25.4 mm)

2.4.3. Electrodos Recubiertos con una Capa de Cobre para Corriente Alterna. Los

siguientes electrodos son fabricados de una mezcla especial de carbono y grafito con aglomerantes apropiados, se les incorpora luego materiales como tierras raras, (material alcalino raro, elementos de número atómico entre 57 y 71) para estabilizar el arco en el corte con corriente alterna. Estos electrodos, recubiertos con una capa de cobre de espesor controlado, se encuentran disponibles en los siguientes diámetros: 3/16”, ¼”, 3/8” y ½”. (4.76 mm, 6.35 mm, 9.52 mm y 12.7 mm).

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2.5. Cables para el Equipo de Corte. La Tabla 2 proporciona los números recomendados

y los tamaños de los cables para los equipos de corte por arco con electrodo de carbón y aire a presión para diferentes longitudes e intensidades.

2.6. Antorchas para Corte Manual. Una antorcha manual típica es mostrada en la

Figura 3. El electrodo es sostenido en una cabeza giratoria, la cual posee uno o dos orificios para la salida del aire, de tal manera que, sea cual fuere el ángulo de colocación del electrodo con respecto a la antorcha, el chorro de aire permanecerá alineado con este.

Las antorchas de corte con dos conductos de aire (el chorro de aire está en dos lados del electrodo) o con un ángulo predeterminado entre el electrodo y las mordazas, son preferidas por algunos usuarios para aplicaciones especiales. Normalmente, las antorchas de corte son refrigeradas por aire. Para aplicaciones con corrientes elevadas se dispone de cables ensamblados para enfriamiento por agua y pueden ser utilizadas con antorchas para trabajo pesado.

2.7. Antorchas para Corte Mecanizado. Existen dos métodos para el control mecanizado

de las antorchas de corte por arco carbón aire. Cualquiera de las dos, es capaz de producir ranuras de considerable profundidad con una tolerancia de + / - 0.025”. estas unidades son utilizadas donde se desee alta calidad y productividad, o ranuras superiores a 3 pies de longitud (Ver Figura 4). Estos dos métodos son como siguen;

2.7.1. Un tipo de intensidad controlada, el cual mantiene la corriente del arco mediante

señales de intensidad por medio de controles de estado sólido. Este tipo de sistema controla la velocidad de alimentación del electrodo, el cual mantiene la intensidad pre ajustada y puede ser operada únicamente con fuentes de energía de tensión constante.

2.7.2. Un tipo de tensión controlada, el cual mantiene la longitud del arco mediante

señales de tensión por medio de controles electrónicos de estado sólido. Este tipo controla la longitud del arco determinado por medio de la tensión pre establecida y puede ser utilizado solamente con fuentes de energía de corriente constante.

2.7.3. Un sistema dual es capaz de operar mediante un interruptor selector interno en cualquiera de los modos descritos arriba.

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Tamaños y Números Recomendados para Cables de Corte para varias Corrientes 1,2 y

Longitudes 3,4

Corriente 25 pies 50 pies 100 pies 150 pies 200 pies 250pies

Amperios

No. Size No. Size No. Size No. Size No. Size No. Size

100 200 300 400 500 600 800 1000 1200 1400 16005 1800 20006 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 3 4 3 2 2 1 1 1/0 2/0 3/0 4/0 3/0 4/0 4/0 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 4 4 5 3 2 2 1/0 2/0 3/0 2/0 4/0 4/0 4/0 3/0 4/0 4/0 1 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 2 1/0 3/0 4/0 2/0 3/0 4/0 3/0 4/0 3/0 4/0 1 1 2 2 2 2 4 5 1/0 3/0 2/0 4/0 4/0 4/0 4/0 4/0 1 1 2 3 4 5 2/0 3/0 4/0 4/0 4/0 4/0 1 3 4 5 4/0 3/0 4/0 4/0 Notas:

1. Recomendaciones basadas en una caída de 4V / 100 pies con DC

2. Para AC utilice el tamaño de cable próximo

3. La longitud dada es la mitad de la suma de los cables del porta electrodo y de la pieza de trabajo

4. La conexión inapropiada del cable de masa causa el sobre calentamiento de los cables; al menos debe emplearse 1” de área de contacto. Asegúrese que la conexión esté apretada

5. Por encima de 160 Amperios, debería emplearse un cable de servicio pesado enfriado

por aire

6. Por encima de 2000 Amperios, debería emplearse un cable de servicio pesado enfriado por agua

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3.1. Ranurado. El electrodo es sostenido tal y como se muestra en la Figura 5, de tal

manera que se extienda o prolongue hasta un máximo de 7”, 17.8 cm. Desde la antorcha de corte. Para metales no ferrosos esta extensión deberá ser reducida a 3”, 7.62 cm. La Tabla 3 muestra los rangos de corriente sugeridos para varios tipos y tamaños de electrodos.

El chorro de aire deberá ser abierto antes del encendido del arco y la antorcha de corte deberá sostenerse tal y como se muestra en la Figura 6. El electrodo se inclina en sentido contrario a la dirección del avance con el chorro de aire por debajo y paralelo a él.

Bajo condiciones apropiadas de operación, se supone que el chorro de aire barrerá todo el metal fundido por debajo del extremo del electrodo.

El arco puede ser encendido mediante un leve contacto del electrodo con la pieza de trabajo. El electrodo no deberá retroceder una vez que el arco se ha encendido. La técnica de acanalado es diferente de aquella empleada para la soldadura por arco, porque el metal es removido en lugar de ser depositado. Deberá mantenerse un arco corto para avanzar lo suficientemente rápido en la dirección del corte, para mantener la remoción del metal fundido. La firmeza en la progresión controla la regularidad y suavidad de la superficie de corte resultante.

Para el acanalado en la posición vertical, la antorcha de corte deberá sostenerse como se muestra en la Figura 7. El acanalado deberá hacerse en dirección vertical descendente, lo cual permita a la gravedad ayudar en la remoción del metal fundido. Este acanalado en posición vertical también puede hacerse en dirección opuesta, pero es más difícil. El acanalado en la posición horizontal puede hacerse indiferentemente hacia la derecha o hacia la izquierda, pero siempre hacia adelante.

En el acanalado hacia la izquierda deberá mantenerse la antorcha de corte como se muestra en la Figura 8. Al realizar esta operación hacia la derecha, se invertirá la antorcha de corte para ubicar el chorro de aire detrás y paralelo al electrodo.

Cuando se ranura en la posición sobre cabeza, la antorcha de corte y el electrodo deberán sostenerse a un ángulo tal que prevenga el goteo del metal fundido sobre el guante del cortador, como se muestra en la Figura 9.

La profundidad de la ranura producida es controlada por la velocidad de avance. Pueden hacerse ranuras de hasta 1”, 25.4 mm, de profundidad. No obstante, para las ranuras de mayor profundidad se requerirá de un cortador de mayor experiencia.

Las bajas velocidades de avance producen unas ranuras profundas. Con velocidades altas se producen ranuras poco profundas. La amplitud de dichas ranuras está determinada por el tamaño del electrodo empleado y usualmente es de 1/8”, 3.17 mm, más ancha que el diámetro de dicho electrodo. Las ranuras más amplias pueden hacerse oscilando el electrodo con movimiento circular o entrelazado.

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Figura 6 Acanalado en Posición Plana Figura 7 Acanalado en Posición Vertical

Figura 8 Acanalado en Posición Horizontal Figura 9 Acanalado en Posición Sobre Cabeza

Cuando se ranura, se emplea un ángulo de empuje de 35° con relación a la superficie de la pieza de trabajo para la mayoría de las aplicaciones. Se recomienda un apoyo firme en el acanalado, para asegurar una superficie de la ranura suave y regular. Ello es particularmente

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La velocidad de avance adecuada depende del tamaño del electrodo, del metal base y la presión del aire. Una velocidad apropiada que produce un suave sonido silbante, dará como resultado una ranura suave.

3.2. Corte o Troceado. La Figura 10. Muestra el electrodo en la posición para cortar o

trocear. En general, la técnica de troceado es la misma que para el acanalado, excepto que el electrodo es sostenido a un ángulo más empinado, que es, con un ángulo de empuje entre 70° y 80°.

Para cortar metales no ferrosos gruesos, el electrodo deberá sostenerse perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo, con el chorro de aire frente del electrodo en la dirección de corte. Con el electrodo en esta posición, el metal puede ser, entonces, troceado por el movimiento del arco arriba y abajo a través del metal con un movimiento de aserrado.

3.3. Barrido o Removido. En el uso del proceso CAC – A para remover metal en grandes

áreas, como en el caso de quitar el metal de un recubrimiento y de levantar rellenos en fundiciones, la posición apropiada del electrodo es mostrada en la Figura 11. El electrodo deberá oscilarse de lado a lado mientras se empuja hacia delante a la profundidad deseada.

En la operación de remoción se emplea un ángulo de empuje de 15° a 70° con relación a la superficie de la pieza de trabajo. El ángulo de 15° es utilizado para pases de acabado suave, mientras que los ángulos mayores permiten hacer con mayor facilidad cortes ásperos más profundos.

Particularmente adaptados para esta aplicación son las antorchas de corte con cabezas fijas a un ángulo determinado, las cuales mantienen el electrodo a un ángulo correcto. Con otros tipos de antorchas, deberán tomarse precauciones para mantener el chorro de aire detrás del electrodo. La estabilidad y firmeza del cortador determina la suavidad de la superficie producida.

3.4. Biselado. Un método de biselado es mantener el electrodo como se muestra en la

Figura 12 (a), con un ángulo de avance o de empuje de 90° y un ángulo de trabajo igual al ángulo del bisel. El chorro de aire se coloca entre el electrodo y la pieza de trabajo. El segundo método consiste en mantener el electrodo como en la Figura 12 (b), con la antorcha paralela al borde que se está biselando y el ángulo del electrodo igual al ángulo del bisel. El chorro de aire está ubicado entre el electrodo y la superficie de la pieza de trabajo.

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Figura 10 Cortado / Troceado con el Proceso CAC - A

Figura 11 Barrido o Removido con el Proceso CAC - A

Figura 12 Métodos de Biselado con el Proceso CAC - A 4. Selección del Equipamiento.

4.1. Antorcha de Corte. Determinado por el trabajo a realizar, el rango de las antorchas va

desde tamaños para trabajos livianos en talleres y granjas, hasta antorchas para trabajo pesado en talleres de fundición. La siguiente es una guía para el uso de las antorchas

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Tipo de Antorcha

de Corte Aplicación / Selección

Trabajo Liviano. Pequeños talleres, granjas, mantenimiento y donde existan limitaciones en el suministro de aire. Están limitadas a una corriente directa máxima de 450 amperios.

Propósito General. Aplicaciones de propósito general normal en astilleros, talleres de fabricación y mantenimiento general. Están limitadas a una corriente de 1000 Amperios máximo.

Trabajo Pesado.

Multi propósito. Trabajos generales de fundición, levantamiento de rellenos o recargues y troceado. Trabajo a elevadas intensidades en astilleros y talleres de fabricación. Están limitadas a 1600 Amperios con cables refrigerados con aire y a 2000 Amperios con cables enfriados con agua.

Mecanizado. Preparación de bordes; aplicaciones de alta calidad y productividad. Se utilizan con electrodos unidos de diámetros entre 5/16” y ¾”. 7.94 mm y 19.05 mm.

4.2. Fuentes de Energía. Cualquier fuente de energía de tres fases para soldar, de

capacidad suficiente puede ser utilizada para el proceso de corte CAC-A. Sin embargo, debe asegurarse que la tensión en el circuito abierto, OCV, sea lo suficientemente alta para permitir una caída de tensión en el circuito. Los rangos de la tensión de arco utilizados en este proceso están entre 28 y 56 Voltios; de esta manera, la tensión del circuito abierto deberá ser al menos de 60 Voltios.

Algunas fuentes de energía de tensión constante requieren una muy alta tensión de circuito abierto para operar como equipo para el proceso de corte CAC-A. Las fuentes de energía monofásicas son generalmente inadecuadas para este proceso. Las fuentes de energía que se están utilizando en conjunción con el corte mecanizado y otras aplicaciones exigiendo el máximo tiempo de arco, deberán ser clasificadas con un ciclo de trabajo del 100 % para la intensidad requerida.

4.3. Sistemas Mecanizados. Los sistemas mecanizados son más utilizados en la industria

de la fabricación. Estos sistemas ofrecen una alternativa de alta calidad y productividad en comparación con el corte manual.

Existen dos tipos de sistemas a ser considerados, ambos operan a una señal del arco para controlar el ranurado.

4.3.1. Sistema de Señal Dual. Con este tipo de sistema mecanizado puede emplearse

una fuente de energía de corriente constante o de tensión constante.

Si se emplea uno de corriente constante, la longitud de arco se mantendrá mediante un sistema de señal de tensión. Una tensión pre determinada se fija en el sistema controlador, la cual adelanta o retrae el electrodo mediante una parada del motor para mantener la longitud del arco.

Corriente Tipo Observación

Corriente Directa

Corriente Constante.

Moto-generador, rectificador, o unidad

Suministro de energía preferida para todo tipo de electrodo.

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con resistor Tensión constante.

Moto-generador o rectificador Empleado solamente para electrodos de diámetro de 5/16”, 7.94 mm y mayores. Puede causar depósitos de carbono con electrodos más pequeños.

No es apropiado para antorchas mecanizadas con control de tensión solamente.

Corriente Alterna.

Corriente Alterna Corriente Constante. Transformador.

Recomendado para electrodos para Corriente Alterna exclusivamente.

Corriente Alterna /

Corriente Directa. Transformador Rectificador. La corriente directa suministrada por un transformador con rectificador de tres fases es satisfactoria, pero la proveniente de un equipo de fase simple entrega características de arco inapropiadas.

La salida de corriente alterna de un equipo AC/DC es satisfactoria, apropiada cuando se emplean los electrodos para corriente alterna.

En una fuente de energía de tensión constante una corriente de captación o detección controla la alimentación o repliegue del electrodo con el fin de mantener la corriente del arco deseada.

4.3.2. Sistema de Señal Simple. (Solamente control de tensión) Este tipo de sistema

también mantiene la longitud del arco mediante una señal de tensión, como se explicó arriba, pero no operará con una señal de intensidad. Este tipo opera solamente en una fuente de energía de tensión constante.

4.3.3. Ventajas. Los sistemas de corte CAC-A mecanizado ofrecen ventajas substanciales

tanto en la calidad como en la productividad. Ellos son capaces de ranurar o acanalar fuera de posición y están particularmente adaptadas para producir ranuras longitudinales en piezas de trabajo planas con un aparato de ranurado en movimiento y para ranuras circulares en tubos y tanques con aparatos de ranurado estacionarios. Ellos producen una muy consistente configuración de ranura en U y pueden controlar la profundidad de dicha ranura hasta 0.025”, 0.6 mm. Las Tablas 4 y 5 suministran las condiciones típicas de operación para ranuras en U y en J.

5. Variables del Proceso.

5.1. Variables del Proceso. El proceso CAC-A es sensible a una operación inapropiada,

como cualquier proceso de corte térmico. Las variables pueden originar cambios en el acabado de la ranura las cuales conducen a rangos de resultados inaceptables e indefectibles. Las variables principales que requieren atención están listadas a continuación, con una información más detallada.

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Variables. Función.

Intensidad. Determina el tamaño de la ranura

Intensidad. Determinada por el diámetro del electrodo que se está utilizando. Es el flujo de corriente que realiza la fusión del metal base.

Tensión. La presión detrás de la intensidad o la fuerza del arco. Determinada por la longitud del arco en fuentes de energía de corriente constante y ajustada en fuentes de energía de tensión constante.

Presión de Aire. Es el medio para remover el metal fundido por el arco.

Tasa de Flujo.

Velocidad de Avance. Determina la calidad y profundidad del acabado de la ranura.

Angulo de Trabajo y Puede determinar la forma de la ranura.

Avance del Electrodo.

Extensión del Electrodo. Afecta la tasa de remoción del metal fundido y la calidad de la ranura.

Metal Base. Determina la selección de parámetros para otras variables.

5.2. Diámetros y Tipos de Electrodos. Este es el factor más dominante en la

determinación del tamaño de la ranura. La selección apropiada del electrodo puede afectar la productividad, la calidad de la ranura y el índice de remoción del metal fundido.

El ancho de la ranura será de aproximadamente 1/8”, 3.17 mm más ancha que el diámetro del electrodo. En la selección del electrodo apropiado, el tamaño deseado de la ranura deberá ser el factor decisivo, lo mismo que la energía disponible determinarán el diámetro máximo del electrodo. Como un ejemplo, una ranura de ½”, 12.7 mm, una profundidad de ¼”, 6.35 mm, y 10”, 25.4 cm. de longitud, podría hacerse manualmente en dos pases, utilizando un electrodo de ¼”, 6.35 mm de diámetro, o en un solo pase con uno de 3/8”, 9.52 mm.

En el primer caso, el índice de avance efectivo podría ser de 10” por minuto por cada pase. Por lo tanto, la velocidad efectiva es de 5” por minuto (10” por minuto dividido entre dos pases). La velocidad de avance o tasa de ranurado para el segundo caso, con el electrodo de 3/8” es de 17” por minuto. Esto es mas que un incremento del 200% en la tasa de ranurado y compensará el costo adicional del electrodo.

Los sistemas mecanizados incrementan aún más la productividad debido al control preciso de la tensión del arco.

Tabla 4 CAC – A Mecanizado

Condiciones de Acanalado de Ranuras en U

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del Electrodo

(pulgadas) (pulgadas) (pulgadas / minuto)de Avance (amperios)DCEP

5/16 1/8 3/16 ¼ 5/16 7/16 65 45 36 33 22 40 3/8 1/8 3/16 ¼ 3/8 9/16 70 44 35 20 17 500 ½ 1/8 ¼ 3/8 ½ ¾ 96 57 35 24 18 850 5/8 ¼ 3/8 ½ 5/8 7/8 72 48 37 30 20 1250 3/4 3/8 ½ 5/8 ¾ 1 42 34 27 22 18 1400

5.3. Intensidad. La intensidad del acanalado determina la tasa de fusión del proceso. Ella

está determinada por el tamaño del electrodo. Si se regula demasiado baja para el tamaño del electrodo, la tasa de fusión del metal será inadecuada y pueden ocurrir depósitos de carbón libre. Una regulación demasiado alta, mientras funde el metal base, también originaría el rápido deterioro del electrodo, con la subsiguiente reducción del metal removido por electrodo. Esta condición puede además, reducir substancialmente la vida útil de la antorcha.

5.4. Tensión. Está determinada por la longitud del arco y el flujo de corriente a través de

este. El proceso CAC-A exige generalmente tensiones más altas que la mayoría de los procesos de soldadura. Esta exigencia limita la apropiada operación a fuentes de energía con tensiones de circuito abierto lo bastante altas para mantenerlas operando a una tensión mínima de 28 Voltios.

Una tensión inadecuada puede producir un arco con chisporroteo excesivo o incluso, impedir el establecimiento correcto del arco. Ello conduce a ranuras desiguales con una alta posibilidad de depósitos de carbono liberado, exigiendo un esmerilado excesivo para removerlos.

Tabla 5 CAC – A Mecanizado

Condiciones de Acanalado para Ranuras en J

1 2 3 4 6

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D A Pase

1 Pase 2 Pase 3 Amp. Volt. Pase 1 Pase2 Pase3

3/8 ½ 5/8 ¾ 1 1 ½ 2 5/16 5/16 3/8 3/8 5/8 5/8 5/8 45 45 45 45 45 45 45 4 4 4 4 4 4 4 0.063 0.063 0.063 0.063 0.125 0.063 0.125 0.063 0.063 0.125 0.063 0125 0.0630.125 450 450 600 600 1250 1250 1250 42 42 42 42 42 42 42 64 35 50 37 40 47 28 50 37 40 47 28 4728 65 35 25 22 20 16 10 30 30 30 30 30 30 30 60 60 60 60 60 60 60

T Espesor del Metal Base D Diámetro del Electrodo

A Angulo de inclinación del Electrodo

1 Datos del Electrodo

2 Proyección del Electrodo

3 Datos de la Corriente

4 Velocidad de Avance

5 Promedio de Velocidad

6 Aire Comprimido

5.5. Presión de Aire y Tasa de Flujo. El chorro de aire es el medio para la remoción del

metal fundido. Ambos, la presión adecuada y la tasa de flujo, son requeridos para obtener los resultados correctos. Esta variable es probablemente, una de las que más se abusa de todas las variables en discusión. La tasa de flujo en pies cúbicos por minuto (cfm), es tan importante como la presión del aire.

La presión es la variable que determina la velocidad del aire que desaloja el metal fundido fuera del área de la ranura. Si no se tiene el suficiente flujo para soplar y desalojar el metal fundido fuera de la ranura, el chorro de aire no puede removerlo, resultando una excesiva adhesión de escorias y el esmerilado posterior innecesario para limpiar la ranura.

5.6. Velocidad de Avance. La velocidad de avance es la variable que afecta directamente

la profundidad de la ranura, así como la calidad resultante de la misma. Una más rápida velocidad de avance para cualquier diámetro de electrodo dado, trae como resultado una ranura más superficial.

Si la velocidad de avance es demasiado rápida para la comodidad del cortador, deberá utilizarse un tamaño de electrodo más pequeño, o debería considerarse un acanalado con avance mecanizado. Si se Intenta una ranura demasiado profunda para el diámetro de electrodo utilizado, se producirá una ranura de baja calidad, la cual exigirá un esmerilado posterior excesivo.

5.7. Angulo de Empuje del Electrodo. El ángulo de empuje del electrodo es la más

olvidada de las variables del proceso. Al ranurar manualmente con un ángulo mayor, tiende a producirse una ranura en forma de V. Con el sistema mecanizado, este ángulo mayor producirá una canal levemente más profunda, con la misma velocidad de avance, que una hecha con un ángulo menor.

5.8. Metales Base.

5.8.1. Recomendaciones para el Ranurado.

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Aceros al Carbono, Aceros de Baja Aleación. ASTM A 514 y A 517

Utilice electrodos para DC con DCEP. Los electrodos para AC con un transformador de AC pueden utilizarse, pero para este caso la AC tendrá una eficiencia de solo un 50% con relación a la DC.

Aceros Inoxidables. Igual que para los Aceros al Carbono. Hierro Fundido, Hierro Dúctil,

Hierro Maleable Es necesario utilizar electrodos de ½” o mayores a las corrientes más alta indicada para estos electrodos. Existen además, técnicas especiales que necesitan ser utilizadas cuando se tiene que acanalar estos materiales. El ángulo de empuje debe ser al menos de 70° y la profundidad del corte no deberá exceder ½” por cada pase.

Aleaciones de Cobre, (contenidos de cobre del 60% y menores)

Utilice electrodos para DC con DCEN, a la máxima intensidad indicada para el electrodo.

Aleaciones de Cobre, (contenidos de cobre por encima del 60% o tamaños mayores de piezas mayores)

Utilice electrodos para DC con DCEN a la máxima intensidad indicada para el electrodo o utilice electrodos para AC con AC.

Bronces al Aluminio y Bronces al Aluminio Níquel. Aleación especial para hélices navales.

Utilice electrodos para DC con DCEN.

Aleaciones de Níquel, (contenidos

de níquel por encima del 80%) Utilice electrodos para AC con AC Aleaciones de Níquel, (contenidos

de níquel menor al 80%) Utilice electrodos para DC con DCEP.

Aleaciones de Magnesio. Utilice electrodos para DC con DCEP. Antes de soldar, las superficies de la ranura deberán ser cepilladas con grata.

Aluminio. Utilice electrodos para DC con DCEP. El cepillado con gratas de hacer inoxidable es mandatorio previo a la soldadura. La extensión del electrodo no deberá exceder 3” para un trabajo de buena calidad. También pueden emplearse electrodos para DC con DCEN.

Titanio, Circonio, Hafnio y sus

Aleaciones. No deberán ser cortados o acanalados en la preparación para la soldadura o refundidos sin la subsiguiente remoción mecánica de la capa resultante en la superficie de corte.

Nota: Donde se exija el precalentamiento para la soldadura, deberá también hacerse similar precalentamiento para el acanalado y corte.

5.8.2. Efectos del Proceso de Corte en los Metales Base. Para evitar dificultades con el

metal carburizado, los usuarios del proceso CAC-A, deberán estar pendientes de los eventos metalúrgicos que ocurren durante el corte y el acanalado.

Con DCEP, y el correspondiente semi ciclo de la corriente Alterna, el flujo de la corriente transporta o conduce átomos de carbono ionizados desde el electrodo hasta el metal base. Las partículas libres de carbono son absorbidas rápidamente por el metal base fundido. El carbono así incrementado puede conducir a un

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es importante que todo el metal fundido carburizado sea removido de la superficie de corte, preferiblemente mediante el chorro de aire.

Cuando se emplea este proceso de corte bajo condiciones no apropiadas, el metal fundido carburizado dejado en la superficie, puede ser reconocido fácilmente por su color gris oscuro. Esto contrasta con el color azul brillante de la superficie de la ranura realizada perfectamente.

Un flujo de aire incorrecto puede dejar pequeños charcos de metal carburizado en el fondo de la ranura. Un avance irregular del electrodo, el cual debe ser particularmente preciso para el proceso de acanalado manual puede producir ondulaciones en las paredes de la ranura, ondas que tienden a atrapar el metal carburizado. Finalmente, un ángulo incorrecto de empuje del electrodo puede originar que pequeñas gotas de metal carburizado permanezcan a lo largo del borde de la ranura.

El efecto del metal carburizado en la superficie de corte durante la subsiguiente soldadura, depende de varios factores, incluyendo la cantidad de metal carburizado presente, el proceso de soldadura a ser utilizado, el tipo de metal base y la calidad de soldadura exigida.

Aunque pueda parecer que el metal de aporte depositado en la superficie durante la soldadura debería asimilar los pequeños charcos o gotas de metal carburizado, la experiencia con metal base de acero muestra que trazas de metal con contenidos de aproximadamente 1% de Carbono pueden permanecer a lo largo de la interfase de la soldadura. Estas imperfecciones se tornan más significativas con el incremento en las exigencias de resistencia y tenacidad en la soldadura.

No existen evidencias que el cobre proveniente del recubrimiento del electrodo es transferido a la superficie de corte en el metal base, excepto cuando el proceso es utilizado de una manera inadecuada. El metal carburizado en la superficie de corte puede ser removido mediante el esmerilado, pero es mucho más eficiente conducir apropiadamente el corte y acanalado por arco, en las condiciones prescritas para evitar completamente la retención de metal indeseable.

Se han conducido estudios en aceros inoxidables para determinar si el acanalado mediante el proceso CAC-A conducido de la forma prescrita, podría afectar adversamente la resistencia a la corrosión. Los resultados de estos estudios son mostrados en la Tabla 6. El acero inoxidable tipo 304L fue soldado empleando varios procesos; el acanalado del respaldo de la junta fue ejecutado mediante el proceso CAC-A y con esmerilado. Los especimenes de las juntas fueron sometidos a pruebas con ácido nítrico al 65%, hirviendo.

Se obtuvieron índices típicos de corrosión para el acero inoxidable tipo 304L y los resultados no significaron diferencia entre los índices de corrosión de las soldaduras preparadas mediante el proceso CAC-A y aquellas preparadas por el esmerilado. De haber ocurrido cualquier absorción apreciable de carbono, los índices de corrosión de las soldaduras preparadas mediante el proceso CAC-A, habrían sido significativamente más altos.

Comparado con el proceso de corte OFC, el proceso CAC-A posee menor entrada de energía; por esta razón, una pieza de trabajo acanalada o cortada mediante el

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proceso CAC-A se distorsiona o alabea menos. La maquinabilidad de los aceros de bajo carbono y los no endurecibles, no es afectada por el proceso CAC-A. No obstante, con el hierro fundido y los aceros altos en carbono, este proceso puede originar suficiente endurecimiento para tornar la superficie no maquinable. Si embargo, como la zona endurecida es poco profunda, aproximadamente 0.06”, 1.6 mm, una herramienta de corte es capaz de penetrar la zona endurecida y remover esta capa.

Tabla 6

Resultados de las Pruebas de Corrosión en Aceros Inoxidables Tipo 304L Proceso de

Soldadura Posición deSoldadura PreparaciónMétodo de de la Raíz Tasa de Corrosión Por Mes (pulgadas) GMAW GTAW GMAW GTAW GMAW SMAW SMAW SMAW SMAW Horizontal Horizontal Horizontal Horizontal Vertical Vertical Vertical Sobre cabeza Sobre cabeza Acanalado Acanalado Esmerilado Esmerilado Acanalado Acanalado Esmerilado Esmerilado Acanalado 0.000593 0.000594 0.000646 0.000618 0.000686 0.000627 0.000667 0.000632 0.000645 6. Ventajas y Limitaciones. 6.1. Ventajas.

6.1.1 Rápido. Cinco veces más rápido que el cepillado. Se produce una ranura de 3/8”

de profundidad a solo 2 pies por minuto.

6.1.2 Fácilmente Controlable. Remueve defectos con precisión. Los defectos son

claramente visibles en la ranura y pueden ser seguidos con facilidad. La profundidad del corte es fácilmente regulada y la escoria no desvía o estorba la acción del corte.

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6.1.3 Bajo Costo del Equipo. No son necesarios cilindros de gases y/o reguladores,

excepto en las operaciones en el campo.

6.1.4 Económico para Operar. No se requiere oxígeno ni gas combustible. Además, el

soldador o el operario pueden practicar el corte o acanalado.

6.1.5 Fácil para Operar. Los soldadores pueden operar el equipo después de pocos

minutos de instrucción y se tornan competentes a los pocos días. La antorcha posee una válvula de control y una tobera giratoria que permite variar la posición del electrodo para adaptarlo al trabajo mientras mantiene alineado el chorro de aire.

6.1.6 Compacto. La antorcha no es más grande que un porta electrodo para el proceso

SMAW.

6.1.7 Versátil. Utilizado en cualquier sitio donde se pueda soldar. Puede ser operado en

espacios muy restringidos para acomodar un martillo de cepillado o un soplete de corte oxigeno + combustible. No exige ajustes difíciles para utilizarlos con diferentes metales.

6.1.8 Corta Limpiamente. La superficie resultante es limpia y suave. La soldadura y la

soldadura fuerte pueden ser hechas, generalmente sin esmerilado o limpieza previa.

6.2. Limitaciones.

6.2.1. Otros procesos son mejores para el troceado. 6.2.2. Exige grandes volúmenes de aire comprimido.

6.2.3. Incrementa la dureza de la superficie en el hierro fundido y en metales endurecibles

al aire. Esto puede ser objetable.

6.2.4. La profundidad del corte está limitada a la profundidad de fusión del electrodo.

Acompañado de ruidos, humos y descarga de chispas y metal fundido.

7. Áreas de Aplicación.

Algunas áreas en las que el proceso CAC-A ha sido utilizado, son las siguientes:

Agricultura. En la preparación para soldar piezas rotas de maquinaria agrícola.

Remoción de superficies soldadas. Troceado de metales.

Aviación. Mantenimiento de equipos en tierra y estructuras en los aeropuertos.

Reparación de matrices para accesorios.

Automotriz. Mantenimiento. Preparación de partes de hierro fundido rotas.

Troceado de metales. Remoción de anillos de rodamientos rotos o apretados, abrazaderas, etc. de árboles y ejes.

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Talleres de Calderas. Remoción de remaches y soldaduras defectuosas.

Preparación de grietas para resoldarlas. Remoción del blindaje de tubos y calderas.

Cervecerías. Mantenimiento de equipos, cubas o tinas, tuberías, etc. Corte y

acanalado de todo tipo de metales, especialmente aceros inoxidables.

Plantas Químicas. Preparación de equipos y tuberías de aceros inoxidables y

metales no ferrosos para reparar y reemplazar soldaduras.

Construcción. Preparación de juntas para soldar. Remoción de defectos de

soldadura. Fabricación sin biselado. Remoción de fragmentos retenidos, levantamiento de colchones de soldadura, etc. sin dañar la base o estructura. Mantenimiento de equipos.

Contratistas. Mantenimiento de equipos. Remoción de defectos de soldadura,

dientes de excavadoras y soldaduras de aceros inoxidables. Preparación para la soldadura de aceros al manganeso y hierro fundido, incluyendo el relleno de dientes para palas y cucharas para su reconstrucción. Preparación del hierro fundido para repararlo mediante soldadura.

Dragado. Mantenimiento de equipos. Preparación de partes de acero al

manganeso para su reparación con soldadura. Remoción de recubrimientos soldados.

Fundiciones. Eliminación de capas. Remoción de alabes y elevadores, bolsas de

arena y otros defectos de las fundiciones. Mantenimiento de equipos.

Talleres de Recubrimientos. Remoción de antiguos recubrimientos de soldadura.

Preparación de aceros al manganeso y aceros inoxidables para su soldadura. Remoción de soldaduras defectuosas.

Industria Forestal. Mantenimiento de equipos. Remoción de soldaduras de

recubrimiento. Troceado de metales. Preparación de fundiciones para su soldadura o soldadura fuerte.

Talleres de Mantenimiento. Desmantelamiento y remodelación de equipos.

Remoción de recubrimientos soldados. Troceado de metales. Preparación de áreas dañadas para su reparación mediante soldadura.

Ejercito / Marina. Remoción de metal de soldadura en aceros inoxidables.

Acanalado de soldaduras de respaldo para soldar por el lado opuesto. Recuperación de placas blindadas. Troceado de metales. Remoción de defectos en fundiciones y soldaduras.

Armada / Guardacostas. Remoción de defectos en soldaduras y fundiciones.

Acanalado para la soldadura por el otro lado de la junta. Remoción de metales de soldadura en aceros inoxidables. Remoción de colchones, cabezales, etc. sin dañar los acoples o las estructuras existentes. Ranurado de chapa delgada para soldadura. Remoción de áreas desgastadas en cascos de embarcaciones, tubos de popa, mástiles, timones, y hélices para su reparación por soldadura. Remoción de mamparas o tabiques, parches y escotillas de acceso para re utilizarlas mediante control del daño.

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Minería. Mantenimiento de equipos defectuosos. Corte y acanalado de soldaduras

en aceros inoxidables y austeníticos. Cortar o parchar fondos de tanques y tubos de destilerías. Remoción de forros o camisas, calderas y tubos de inter cambiadores de calor y remaches. Remoción de defectos y preparación de grietas en fundiciones para su reparación mediante soldadura. Corte de metales no ferrosos. Remoción de elevadores en fundiciones. Preparación de superficies en áreas corroídas y desgastadas en equipos de plantas de ácido para su reconstrucción mediante soldadura.

Explotación de Petróleo. Ranurado de placas para soldadura. Remoción de

collarines de barrenas. Remoción de soldaduras de recubrimiento. Eliminación de defectos y ranurado de bordes de fundición, bombas de lodo, etc. para su soldadura. Mantenimiento de equipos. Remoción de placas de refuerzo en chasis de camiones para renovarlos. Ranurado de bordes astillados para re soldarlos.

Talleres de Blindaje. Preparación de equipos, alabes y tuberías de aceros

inoxidables y metales no ferrosos para su soldadura.

Plantas de Energía. Mantenimiento de equipos. Ranurado de metales para

soldarlos. Acanalado de funciones para su reparación. Remoción de cavidades de volantes de hidroturbinas. Remoción de extremos de tubos soldados del blindaje de tuberías. Remoción de defectos de soldadura. Cortes y preparación de hierro fundido para soldadura o soldadura fuerte.

Vías Férreas. Mantenimiento de equipos. Remoción de líneas, remaches, extremos

de tubos soldados al blindaje. Preparación de bordes de grietas en calderas, cajas de fuego, etc. para su reparación mediante soldadura. Recuperación y rescate de herramientas después de un accidente de equipos. Preparación para soldaduras de recubrimiento o la remoción de cruces de desvío o cambio y extremos de rieles. Preparación de aceros al manganeso para su soldadura. Remoción de cojines elevadores y defectos de vaciado en fundiciones. Preparación de volantes desgastados para su reconstrucción mediante soldadura.

Patios de Reciclaje. Corte de todo tipo de chatarra. Remoción de soldaduras sin

dañar la estructura para reutilizarla. Corte de todo tipo de acero inoxidable, metales no ferrosos y hierro fundido.

Construcción Naval. Vea Armada / Guarda costas.

Fabricantes de Aceros. Soldadura y colocación de placas sin biselado mediante el

acanalado del lado de respaldo a metales sanos después de soldar el primer lado. Remoción de soldaduras en estructuras existentes y recuperación de material no dañado para su reutilización. Corte y acanalado de todos los metales en el taller y en el sitio de trabajo. Mantenimiento de equipos.

Molinos de Aceros. Mantenimiento de equipos. Corte y acanalado de todos los

metales. Erosionado de uñas, picos, tochos y lingotes. Remoción de defectos.

Acueductos. Preparación de equipo dañado para su reparación por soldadura.

Corte y acanalado de todo metal. Corte de tuberías en hierro fundido, especialmente para hormigón armado. Remoción de secciones de tubos defectuosos para la instalación de secciones nuevas mediante la remoción de soldaduras

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Talleres de Soldadura. Remoción de soldaduras. Corte de todos los metales

especialmente los no ferrosos, aceros inoxidables y hierro fundido. Corte de biseles y acanalado de soldaduras en el respaldo de la junta. Remoción de soldaduras de recubrimiento.

8. Resolviendo Problemas Imprevistos.

Los problemas asociados con el proceso CAC-A y las soluciones sugeridas son:

Problema Solución.

Grandes Depósitos de Carbono libre en el comienzo de la ranura

El cortador, o desatendió la apertura del paso del chorro de aire antes de encender el arco, o ubicó la antorcha inadecuadamente. El aire deberá conectarse antes de encender el arco y debe fluir entre el electrodo y la pieza por debajo de aquel en la dirección de avance.

Arco inestable causado por el cortador al emplear una velocidad de avance lenta,

La intensidad fue insuficiente para el diámetro del electrodo empleado (vea Tabla 3). Aunque la intensidad mínima recomendada puede ser suficiente, ello exige un grado mayor de habilidad del cortador. El rango medio es más que suficiente.. Si no puede

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aún en ranuras superficiales. alcanzarse la intensidad deseada en la fuente de energía disponible, se obtendrá la mayor eficiencia utilizando diámetros de electrodos más pequeños.

Ranura desigual con un arco errático oscilando de lado a lado y con el electrodo calentándose rápidamente.

El proceso fue utilizado aparentemente con DCEN. Los electrodos para DC deberán utilizarse con DCEP en todos los metales a excepción de unas pocas aleaciones de cobre.

Ranura irregular demasiado profunda. Además, demasiado superficial

El pulso del cortador estuvo inestable. Debiera relajarse y asumir una posición cómoda cuando se trabaja con este como con cualquier proceso de corte y soldadura.

Acción de arco intermitente trayendo como resultado una superficie de ranura irregular.

La velocidad de avance fue demasiado lenta en el acanalado manual. Generalmente el cortador ha fijado su posición con la colocación de las manos sobre la pieza de trabajo. Ya que la velocidad del acanalado por arco es mucho mayor que la de la soldadura por arco con electrodo revestido, la fricción entre la mano enguantada y la pieza de trabajo, puede causar un avance irregular. Esto origina que la longitud de arco llegue a ser demasiado amplia para mantenerlo. El cortador deberá asumir una posición confortable tal que sus brazos puedan moverse libremente y sus guantes no toquen la pieza. Si se incluye un equipo mecanizado, observe la Tabla 4, para verificar las condiciones apropiadas de operación.

En el acanalado, los depósitos de carbón varían a intervalos en la ranura; depósitos de carbón en varias manchas en la superficie formada.

El electrodo ha hecho corto circuito fuera de la pieza de trabajo. En el acanalado manual, esta condición es originada por el empleo de una velocidad de avance excesiva para la intensidad regulada y para la profundidad de la ranura que está siendo practicada. En operaciones mecanizadas ello es causado, o por una velocidad excesiva de avance o por el empleo de una fuente de energía con una curva característica plana, de tensión constante para un pequeño diámetro de electrodo. En la eliminación de colchones de soldadura, este fenómeno (corto circuito), es originado por sostener el electrodo con un ángulo de empuje demasiado pequeño.

Se recomienda un ángulo de empuje entre 15° y 70°, con relación a la superficie de la pieza de trabajo. Un ángulo muy pequeño incrementa el área del arco, lo cual reduce la densidad de corriente; esta reducción requiere una disminución en la longitud del arco, hasta el punto del corto circuito. Deberán tomarse precauciones para mantener la dimensión de arco adecuado.

Escoria adherida a los

bordes de la ranura La expulsión de la escoria fue inadecuada. Para una adecuada expulsión, deberán emplearse la presión y la tasa de flujo del aire (cfm) correctas. La presión del aire entre 80 y 100 psi, 550 y 690 kPa, pueden no expulsar efectivamente toda la escoria. Para suministrar el volumen apropiado, la manguera de alimentación del aire deberá tener como mínimo un diámetro interior de 3/8”, 9.52.mm para antorchas manuales, mientras que para las antorchas mecanizadas, este diámetro interior mínimo debe ser de ½”, 12.7 mm.

9. Prácticas Seguras

9.1. Introducción. El tema general de seguridad y prácticas seguras en soldadura y

procesos de corte térmico, como el proceso CAC-A, está cubierto por el Estándar ANSI Z49.1,

“Seguridad en Soldadura y Corte”, y ANSI Z49.2, “Prevención de Incendios en el Empleo de los Procesos de Soldadura y Corte”. Los cortadores que utilizan el proceso CAC-A, y sus supervisores,

deben estar familiarizados con las prácticas discutidas en estos estándares.

Además, existen otras áreas de riesgo potencial en soldadura y corte (además, de humos, gases y energía radiante), tales como, el ruido, el uso inadecuado de reguladores de presión, los cuales justifican tal consideración. Aquellas áreas asociadas con el proceso CAC-A serán ampliamente discutidas en esta sección.

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9.2. Ruido. El ruido excesivo es un conocido riesgo a la saludo. La exposición al ruido

excesivo puede causar una pérdida de la audición; esta pérdida puede ser parcial o total, temporal o permanente. En la soldadura, corte y operaciones relacionadas, el ruido puede provenir del proceso mismo, de las fuentes de energía u otros equipos. Los arcos de los procesos CAC-A y PAC, son ejemplos de procesos frecuentemente ruidosos. Los motores de los generadores y convertidores pueden ser también completamente ruidosos.

El ruido excesivo afecta adversamente la capacidad auditiva; estos efectos adversos pueden ser una variación temporal del umbral del cual el oído puede recuperarse si se aleja de la fuente del ruido. No obstante, si una persona está expuesta al mismo nivel de ruido por largo tiempo, luego la pérdida de audición puede llegar a ser permanente. El tiempo requerido para desarrollar la pérdida permanente de la audición depende de factores tales como; susceptibilidad individual, nivel de ruido y tiempo de exposición. En suma existen evidencias que el ruido excesivo afecta otras funciones corporales físicas y el comportamiento.

Un método directo para protegerse contra el ruido excesivo, es reducir la intensidad de la fuente. Otro método es blindar dicha fuente; pero ello tiene sus limitantes. La características acústicas de un salón también afectan el nivel del ruido. Cuando los métodos de control de ingeniería fallan en la reducción del ruido, pueden emplearse los elementos de protección personal tales como los tapones auditivos o protectores de copa. Generalmente, estos artefactos son aceptados únicamente cuando los controles de ingeniería no son completamente efectivos.

Los límites permisibles de exposición al ruido pueden encontrarse CFR Título 29, Capitulo XVII, Parte 1910. Esto se encuentra disponible desde la Oficina de Impresión del Gobierno de los Estados Unidos, Washington, D.C. 20402. Información adicional puede encontrarse en la publicación “Valores Límites de Umbral para Substancias Químicas y Agentes Físicos en el Ambiente del Taller1”,

editada por la Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales2

Un método recomendado para medir el ruido emitido por los procesos de soldadura por arco, puede encontrarse en el Estándar ANSI F6.1 – 78, “Método para Medir el Nivel del Sonido de los Procesos de Soldadura por Arco Manual y Corte3 publicado por la AWS4.

9.3. Gases. Los principales gases tóxicos asociados con el corte por arco son: ozono,

dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono. El gas fosgeno podría estar presente como resultado de la descomposición térmica o ultravioleta de los agentes limpiadores a base de hidrocarburos Clorinados o agentes en suspensión utilizados en algunos aerosoles anti salpicaduras o pinturas. El desengrasado u otras operaciones que involucren hidrocarburos Clorinados deberán ser ubicados para que los vapores productos de estas operaciones no puedan ser alcanzados por la radiación del arco.

9.3.1. Ozono. La luz ultravioleta proveniente del arco actúa sobre el oxígeno en la

atmósfera circundante para producir ozono. La cantidad de ozono producida depende de la intensidad y de la longitud de onda de la energía ultravioleta, la humedad, el grado de apantallamiento permitida por los humos y otros factores. La concentración de ozono será generalmente incrementada con un aumento en la corriente y cuando se trabaja el aluminio. La concentración puede ser controlada

1 Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents in the Workroom Environment

2 American Conference of Government Industrial Hygienists, ACGHI Glenway,Avenue, Bld. D-5, Cincinnati,

OH 45211.

3 Method for Sound Level Measurement of Manual Arc Welding and Cutting Processes. 4 American Welding Society.

(31)

mediante ventilación natural, extracción forzada localizada o mediante el equipo de protección respiratoria personal, descrita en ANSI Z49.1.

9.3.2. Dióxido de Nitrógeno. Algunas pruebas han mostrado que elevadas

concentraciones de Dióxido de Nitrógeno se han encontrado únicamente en cercanías al arco. La ventilación natural reduce estas concentraciones rápidamente hasta alcanzar niveles seguros en la zona de respiración del cortador tan pronto como este mantenga su cabeza lejos de la columna de humos.

9.3.3. Humos Metálicos. Los humos generados por el proceso CAC-A pueden ser

controlados mediante ventilación natural, extracción local o el equipo de protección respiratoria descrito en ANSI Z49.1 el método de ventilación requerido para mantener el nivel de partículas y gases en la zona de respiración del cortador en concentraciones aceptables depende directamente de cierto número de factores, entre los cuales se encuentran: metal a cortar, tamaño del área de trabajo y grado de confinación u obstrucción para el movimiento normal del aire en el lugar donde se esté realizando el trabajo. Cada operación deberá ser evaluada individualmente en orden a determinar qué se exigirá o necesitará.

Los niveles aceptables de material particulado asociado con el corte y señalado como el promedio de peso en tiempo de los Valores Límites del Umbral, TLV´s, y los Valores Límites Máximos, Valores Techo, han sido establecidos por la “Administración de Seguridad y Salud Ocupacional5“, y por la Conferencia Americana

de Higienistas Industriales del Gobierno de los Estados Unidos. La conformidad con estos niveles puede ser examinada mediante un muestreo de la atmósfera debajo de la careta del cortador o en la cercanía inmediata a la zona de respiración del cortador.

El muestreo deberá estar de acuerdo con AWS F1.1. “Método para el Muestreo de Partículas Volátiles generadas por la Soldadura y Procesos Aliados6.

9.4. Energía Radiante. Cualquier persona colocada en cercanía inmediata al corte por

arco, deberá tener la protección adecuada contra la radiación producida por el corte por arco. El filtro oscuro recomendado para el proceso CAC-A es un vidrio oscuro grado 12 o mayor. La ropa de cuero o de algodón de color oscuro es recomendada para un mejor aislamiento de la fuerza de la radiación, mejorar la resistencia a la combustión, y para reducir las quemaduras ocasionadas por la radiación ultravioleta en la cara y el cuello debajo de la careta para soldar.

Tabla 7

Material Particulado con la Posible Concentración Significante de Humos en la Zona de Respiración del Cortador

Metal Base Material Particulado

5 Occupational Safety and Health Administration, OSHA

(32)

Aluminio y Aleaciones de Aluminio Aleaciones de Magnesio

Cobre y Aleaciones de Cobre Níquel y Aleaciones de Níquel Titanio y Aleaciones de Titanio Aceros Inoxidables Austeníticos Aceros al Carbono * Al, Mg, Mn, Cr, Si Mg, Al, Zn Cu, Be, Zn, Pb, Sn, Si Ni, Cu, Cr, Fe Ti, Al, V Cr, Ni, Fe, Mn Fe, Cu, Mn * Además de Cd, Sn, y Zn para Metales Base Chapados

10. Bibliografía.

American Welding Society, Welding Handbook, Vol. 2. 7th Ed., Miami: American

Welding Society, 13, 507-13,515; 1978.

Christensen, L. J. “Air Carbon Arc Cutting.” Welding Journal 52 (12): 782-791;

December 1973.

Franz, R. “Maintenance Welding for Excavators.” Welding Design & Fabrication 45

(10): 49-50; October 1972.

Hard. A. R. “Exploratory Tests of the Air Carbon Arc Cutting Process.” Welding

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