Metálica

Outras informações do processo de Oxicorte

Comparação com outros processos

Em relação a outros processos de corte,o oxicorte apresenta as seguintes vantagens:

• Disponibilidade: De gases combustíveis pois diversos tipos podem ser utilizados e de Oxigênio uma vez que o mesmo abunda no ar;
• Pequeno investimento inicial: Os materiais necessários como maçaricos, reguladores e mangueiras são relativamente baratos se comparados a outros processos de corte tais como plasma ou LASER;
• Facilidade operacional: O corte oxicombustível é de fácil aprendizagem e não possui muitas variáveis, sendo assim fácil de se regular.

E, como todos os processos industriais, apresenta as seguintes limitações:

Em função das condições necessárias para a obtenção do Oxicorte descritas anteriormente, a grande maioria dos metais usados industrialmente tais como aço inoxidável, Níquel, Alumínio e suas ligas, não podem ser separados por este processo tendo-se que recorrer a cortes mecânicos e ou por arco elétrico

Outra limitação que se impõe, reside no fato de os materiais periféricos tais como cilindros de gás, serem pesados e de difícil manuseio, dificultando o acesso a lugares altos, ou postos de trabalho que se encontrem afastados dos cilindros.

Uma solução encontrada para sanar esta limitação é o transporte de todo o conjunto, fato este que muitas vezes incorre em riscos adicionais como queda dos cilindros ou danificação das mangueiras condutoras de gases.

Os aspectos de segurança na utilização do processo Oxicorte devem ser levados em consideração.

A constante manipulação de cilindros de Oxigênio que, além de ser um gás comburente está sob alta pressão, requer a utilização de ferramental e procedimentos adequados para se evitar vazamentos e explosões.
As mangueiras e válvulas (reguladoras e anti-retrocesso) devem ser constantemente inspecionadas para detectar vazamentos.

Oxicorte Consumíveis e Variáveis

Consumíveis 

Na temperatura ambiente e na presença de Oxigênio, o ferro se oxida lentamente. A medida que a temperatura se eleva, esta oxidação se acelera, tornando-se praticamente instantânea a 1350°C.

Nesta temperatura, chamada de temperatura de oxidação viva, o calor fornecido pela reação é suficiente para liqüefazer o óxido formado e realimentar a reação. O óxido no estado líquido se escoará, permitindo o contato do ferro devidamente aquecido com Oxigênio puro, dando continuidade ao processo.

As condições básicas para a obtenção do Oxicorte são as seguintes:

• a temperatura de início de oxidação viva seja inferior à temperatura de fusão do metal;
• a reação seja suficientemente exotérmica para manter a peça na temperatura de início de oxidação viva;
• os óxidos formados estejam líquidos na temperatura de oxicorte, facilitando seu escoamento e dando continuidade do processo;
• o material a ser cortado tenha baixa condutividade térmica;
• os óxidos formados devem ter alta fluidez.

Reações Químicas

O ferro em seu estado metálico é instável, tendendo a se reduzir para o estado de óxido. No processo de corte esta reação é acelerada, havendo um considerável ganho exotérmico. As reações do ferro puro com o Oxigênio são as seguintes:

Fe + ½ O2 ÞFeO + D (64 kcal)
2Fe + 3/2 O2ÞFe2O3 + D (109,7 kcal)
3Fe + 2O2ÞFe3O4 + D (266 kcal)

Gases

Para a obtenção da chama oxicombustível, são necessários pelo menos 2 gases, sendo um deles sempre o Oxigênio e o outro um gás combustível. 

Oxigênio (O2)

É o gás mais importante para os seres vivos, existindo em abundância no ar cerca de 21% em volume ou 23% em massa. É inodoro, incolor, não tóxico e mais pesado que o ar (peso atômico: 31,9988 g/mol), tem uma pequena solubilidade na água e álcool.
O Oxigênio por si só não é inflamável porém sustenta a combustão, reagindo violentamente com materiais combustíveis, podendo causar fogo ou explosões. 

Obtenção

O O2 pode ser obtido de duas formas:

• através de reações químicas pela eletrólise da água, porém este método é utilizado apenas em laboratórios em função de sua baixa eficiência

• através da destilação fracionada do ar atmosférico. As fases do processo são: aspiração, filtragem, compressão, resfriamento, expansão, interação e evaporação.

Gases Combustíveis

São vários os gases combustíveis que podem ser usados para ignição e manutenção da chama de aquecimento. Os gases utilizados são Acetileno, Propano, GLP, Gás de Nafta, Hidrogênio e Gás natural.

A natureza do gás combustível influenciará na temperatura da chama, consumo de Oxigênio e custo do processo. Dentre estes, os mais utilizados são o Acetileno e o GLP. 

1 - Acetileno (C2H2)

Entre os vários gases citados, o acetileno é o de maior interesse no uso industrial por possuir uma elevada temperatura de chama (3.100 °C), em função deste hidrocarboneto possuir o maior percentual em peso de carbono que os outros combustíveis. É um gás estável a temperatura e pressão ambientes, porem não se recomenda seu uso sob pressões superiores a 1,5 kg/cm2, onde o gás pode entrar em colapso e explodir.

Obtenção:
É obtido a partir da reação química do mineral carbureto de cálcio (CaC2) com a água como segue: CaC2 + 2H2O + C2H2 + Ca(OH)2. O carbureto de cálcio por sua vez é produzido dentro de um forno elétrico num processo contínuo pela reação do carvão coque com a cal viva a uma temperatura de 2.500 °C : 3C + CaO + CaC2 + CO.
Comercialmente, pode ser vendido em diversas granulometrias sob forma sólida, podendo ser usado em geradores para obtenção de acetileno no local de uso. 

2 - GLP

O Gás Liqüefeito de Petróleo (GLP) é uma mistura de 2 gases (Propano: C3H8 e Butano: CH3CH2CH2CH3) que são hidrocarbonetos saturados. O GLP é incolor e inodoro em concentrações abaixo de 2% no ar.
É um gás 1.6 vezes mais pesado que o ar sendo utilizado como combustível para queima em fornos industriais, aquecimento e corte de materiais ferrosos.
 

Obtenção:
O GLP é constituinte do óleo cru (cerca de 2%) e recuperado tal como outros subprodutos do petróleo em refinarias. O gás é estocado de forma condensada sob pressão em esferas.

Variáveis

Vários são os aspectos que influem no corte oxicombustível, segue-se uma descrição dos principais fatores e sua influência:

Pré aquecimento do metal de base

Ao se fazer o pré aquecimento do metal de base, a potência da chama de aquecimento pode ser diminuída, assim como o diâmetro do bico, havendo também um aumento na velocidade de corte, entretanto, esta operação pode aumentar os custos de corte uma vez que se gasta energia para efetuar o aquecimento.

Espessura a ser cortada

A espessura a ser cortada determinará o tipo de bico, diâmetro do orifício, pressão dos gases e velocidade de corte. Em linhas gerais, quanto maior a espessura, maior o diâmetro do bico, pressão do Oxigênio e menor a velocidade de corte.

Grau de pureza do material a ser cortado

Sendo um processo químico, a existência de elementos de liga no aço apresentam características que podem interferir no corte, nos quais citamos os principais:

• Carbono: Teores acima de 0,35% podem provocar a têmpera superficial e consequente aparecimento de trincas.
• Cromo: Este elemento dificulta o corte por formar CrO2 na superfície e impedir a reação de oxidação. Acima de 5% de Cr só é possível executar o corte por meio da adição de pós metálicos.
• Níquel: Com baixos teores deste elemento (até 6%) é possível a execução do corte desde que o aço não contenha elevados teores de carbono.
• Outras impurezas industriais tais como pinturas, óxidos e defeitos superficiais provocam irregularidades na face de corte durante a operação.

Diâmetro e tipo do bico de corte

Umas das variáveis mais importantes do processo é o bico de corte, pois é o condutor dos gases, e consequentemente responsável pela saída dos mesmos de maneira constante sem turbulências. Os fabricantes de maçaricos dedicam especial atenção a este elemento e suas partes internas.

Pressão e vazão do gases

Estas variáveis estão relacionadas diretamente com a espessura a ser cortada, tipo de bico, tipo de gás combustível e velocidade de corte. Em linhas gerais, quanto maior a espessura maior a pressão e vazão dos gases.

Velocidade de avanço do maçarico

É uma das variáveis mais importantes para a qualidade de corte, pela velocidade de deslocamento do maçarico o operador controla o tamanho e ângulo das estrias de corte, encontrando empiricamente a relação ideal entre a taxa de oxidação e velocidade de corte

Bibliografia

AGA Gas Handbook - AGA AB, Lidingö, Sweden - 1985

Scott, A. - Corte de Metais a Arco e a Oxigênio

IBQN, Apostila do curso de Supervisores de Soldagem para Área Nuclear.

Wainer, E. - Soldagem: Processos e Metalurgia - pág. 201 a 215.

AGA S/A:Publicações Fatos Sobre:

• Gases Combustíveis
• Oxi-corte em Bisel

Prisco, R., e outros - Gases e Equipamentos Para Solda e Corte - AGA S/A

Quites, A. - Segurança na Soldagem e Corte a Quente - IBQN

AGA S/A: Manuais:

• para Oxi-Corte à Máquina
• de Solda e Corte
• Segurança nos Processos Oxi-combustíveis