Oxicorte: Equipamentos de Corte e Técnicas

Introdução

Invariavelmente, as operações de soldagem são precedidas pelas operações de corte. Por questões de

economia de escala e características do processo de fabricação dos materiais metálicos, estes são produzidos

em dimensões padronizadas, não sendo adequadas ao uso para todos os fins a que se destinam. Em função

deste aspecto, tornam-se necessárias operações de corte das matérias primas. O corte pode ser efetuado de

diversas formas:

Mecanicamente: Corte por cisalhamento através de guilhotinas, tesouras, etc.; por arrancamento através de

serras, usinagem mecânica, etc; Por fusão: Utilizando-se como fonte de calor um arco elétrico ex. arc air (goivagem), plasma;

Reação química: Onde o corte se processa através de reações exotérmicas de oxidação do metal, ex. corte

oxicombustível; Elevada concentração de energia: Neste grupo enquadram-se os processos que utilizam o princípio da

concentração de energia como característica principal de funcionamento, não importando se a fonte de

energia é química, mecânica ou elétrica. Enquadram-se neste, o corte por jato d'água de elevada pressão,

LASER e algumas variantes do processo plasma.

Definição

O oxicorte é o processo de secionamento de metais pela combustão localizada e contínua devido a ação de um

jato de Oxigênio, de elevada pureza, agindo sobre um ponto previamente aquecido por uma chama

oxicombustível.

Equipamentos do Processo de Corte

Uma estação de trabalho deve ter no mínimo os seguintes equipamentos para execução do processo:

Um cilindro ou instalação centralizada para o Oxigênio (O2).

Um cilindro ou instalação centralizada para gás combustível (Acetileno, Propano, GLP).

Duas mangueiras de alta pressão para condução dos gases, eventualmente três se utilizar o Oxigênio de corte

e de aquecimento em mangueiras separadas. Um maçarico de corte.

Um regulador de pressão para Oxigênio.

Um regulador de pressão para acetileno.

Dispositivos de segurança (válvulas anti-retrocesso).

Maçarico de Corte

O maçarico de Oxicorte mistura o gás combustível com o Oxigênio de aquecimento, na proporção correta para a

chama, além de produzir um jato de Oxigênio de alta velocidade para o corte.

Este equipamento consiste de uma série de tubos de gás e válvulas de controle de fluxo dos gases Oxigênio e

combustível. A figura abaixo mostra um maçarico de corte.

Cabeça - Proporciona rigidez ao conjunto, e serve de acoplamento aos bicos de corte.

Tubos - tem a função de conduzir os gases

Punho - local onde se fará o manuseio do maçarico

Alavanca de corte - O seu acionamento atua sobre a válvula do O2 de corte proporcionando a abertura do

mesmo. Conjunto de regulagem - É um conjunto de válvulas que servem para regulagem dos fluxos de gases.

Tipos de Maçarico

Os maçaricos de corte podem ser manuais, combinado e específicos, ou tipo caneta para acoplamento em

máquinas de corte automáticas. 

É utilizado em locais ou setores onde existe uma alternância entre operações de corte e soldagem tais como

oficinas de manutenção. Neste caso acopla-se a um maçarico de soldagem um dispositivo de corte, ilustrado na

figura ao lado, composto por uma câmara de mistura, sistema de separação e válvula para controle do O2 de

corte.

Maçaricos Manuais para Corte

Possuem um circuito especial de O2 separado dos gases para chama de aquecimento. Este conduto é específico

para o Oxigênio que efetuará o corte, passando a se denominar O2 de corte.A mistura dos gases para chama de

aquecimento pode se dar por três princípios distintos que são apresentados à seguir:

Injetor

O gás combustível é succionado através da alta velocidade do Oxigênio por meio de um venturi.

Misturador

Os gases comburente e combustível chegam à câmara de mistura com pressões iguais através da regulagem

das válvulas.

Misturador no bico

Os gases são administrados separadamente até o bico onde é feita a mistura.

Caneta de Corte

O maçarico de corte mecanizado também conhecido como "caneta de corte" é um maçarico com os mesmos

princípios de funcionamento já descritos para os maçaricos manuais.

Seu corpo alongado estende-se das válvulas de regulação dos gases até o bico de corte. Neste maçarico, a

válvula do Oxigênio de corte pode ser acionada manual ou automaticamente de um comando central.

Sua utilização é recomendada para trabalhos onde se exija uniformidade do corte, tais como peças a serem re-

trabalhadas ou produção seriada.

Bicos de Corte

Os bicos de corte também conhecidos como "ponteira de corte" são montados na cabeça do maçarico de modo

a conservar separadas as misturas dos gases de pré aquecimento do Oxigênio de corte, servindo também para

direcionar os mesmos para a superfície a ser cortada por meio de orifícios em seu interior. As dimensões destes

orifícios variam de acordo com o bico utilizado, determinando assim a capacidade de corte do maçarico.

Atualmente são muito utilizados tipos de bicos que desempenham além das funções acima descritas, a função

de misturador.

As partes usinadas do bico que ficam em contato com as câmaras de passagem dos gases são denominadas

"sedes". Os bicos de corte comuns são chamados de duas sedes enquanto os misturadores são conhecidos

como bicos três sedes.

Estes bicos são disponíveis em uma ampla variedade de tipos e tamanhos sendo classificados de acordo com

sua capacidade de corte. A escolha do bico deve levar em consideração.

Material a ser cortado;

Gás combustível utilizado;

Tipo de sede.

Cada fabricante possui características e especificações técnicas próprias para seus bicos, que influenciará o

resultado do corte nos aspectos de qualidade e velocidade de corte bem como consumo dos gases.

Máquinas de Corte

As máquinas de corte são equipamentos eletromecânicos cuja principal função é a de movimentar o maçarico

de corte a uma velocidade constante através de uma trajetória definida.

Existem diversos tipos e modelos destes equipamentos, desde os mais simples conhecidos como "tartarugas"

até os mais complexos controlados por micro processadores.

As principais características técnicas a serem observadas em uma máquina de corte são:

Capacidade de corteÂngulo de inclinação do maçarico;

Velocidade de corte;

Número de estações de corte (maçaricos);

Área útil de corte (para máquinas estacionárias).

Máquinas de Corte Portátil

Conhecido também como tartaruga, este equipamento é composto por carro motriz, dispositivo para colocação

de um ou mais maçaricos, contrapeso, haste, e um trilho de alumínio. 

O maçarico de corte é acoplado no carro motriz através de hastes, o operador acerta os trilhos de alumínio ou o

cintel definindo a trajetória, inicia o corte abrindo o O2 de corte manualmente, sendo que durante a execução

do corte, faz correções na distância bico/peça para tornar o corte constante.

São utilizados para cortes retilíneos e circulares, onde seu principal campo de aplicação são os canteiros de

obras e montagens industriais.

Máquinas de Cortes Pantográfica

Neste equipamento, os maçaricos são acoplados a um dispositivo copiador, normalmente preso a uma mesa.

O dispositivo copiador pode ser fotoelétrico ou mecânico, e a trajetória dos mesmos é definida pelo dispositivo

copiador. 

São equipamentos estacionários, sua velocidade de corte é controlada eletronicamente. 

Possuem recursos de abertura do gás de corte e sistema de compensação de altura do bico automáticos,

localizados em um painel de comando central.

São equipamentos muito utilizados em indústrias de médio porte, na produção de peças pequenas e médias

seriadas e não seriadas.

Máquinas de Corte CNC

São os equipamentos de corte com maiores recursos.

Tal como nas máquinas pantográficas, podem ser acoplados diversos maçaricos, porém, neste tipo os controles

de velocidade e trajetória de deslocamento são feitos através de microprocessadores, possibilitando a utilização

deste integrado a sistemas computadorizados controlados por CAD.

São equipamentos utilizados em indústrias de médio e grande porte, na produção de peças médias e grandes.

Seu principal campo de aplicação são as caldeirarias pesadas.

Oxicorte Técnicas do Processo

Execução do Oxicorte

No processo de corte, a chama oxiacetilênica tem a função de aquecimento do metal, sua combustão processa-

se em dois estágios, num primeiro estágio o Oxigênio utilizado provem do cilindro, onde 2C2H2 + 2O2 Þ 4CO +

2H2, no segundo estágio é aproveitado o Oxigênio do ar ambiente, sendo 4CO + 2H2 + 3O2 Þ 4CO2 + 2H2O.

A regulagem da chama é neutra, regula-se o maçarico com o jato de Oxigênio de corte aberto, fechando-o logo

em seguida. 

Inicia-se o aquecimento da região a ser cortada por uma borda, quando esta estiver a uma temperatura

conveniente abre-se o Oxigênio de corte deslocando-se a chama, iniciando-se assim o processo.

Verificações Antes do Corte

Na execução do Oxicorte manual as verificações principais encontram-se no estado do maçarico, bicos e

mangueiras, uma vez que este tipo de corte não permite grande precisão na velocidade de corte, distância

bico/peça e outros.

Para o corte automatizado, algumas verificações devem ser feitas antes da operação afim de assegurar a

qualidade e repetitividade do corte.

A figura a seguir mostra estas verificações: 

A chapa: Deve estar nivelada sobre a mesa, esta verificação é feita com o auxílio de um nível.

O maçarico: Deverá estar perpendicular a chapa, excetuando-se cortes especiais inclinados.

O bico: A distância correta do bico/peça tem grande influência na qualidade de corte, as tabelas dos

fabricantes mostram quais as distâncias corretas para cada tipo de bico e espessura da chapa.

Dilatações e Contrações

Qualquer material submetido a variações térmicas está sujeito a sofrer dilatações. 

Nos processos de corte e soldagem as dilatações são pontuais e causam deformações, uma vez que as regiões

adjacentes ao corte estão frias servindo como um vínculo mecânico, isto é durante o corte não há uma

deformação homogênea da peça, e quando esta se resfria as partes que sofreram dilatação se contraem,

provocando o aumento da tensão residual e deformação da peça. 

Este efeito deve ser considerado na hora da elaboração do procedimento de corte, quanto a seqüência e

regiões da chapa a retirar as peças. 

Abaixo alguns exemplos de procedimento correto de corte.

SEQUÊNCIA DE CORTE CERTO ERRADO

Em cortes paralelos, certificar-se que os mesmos estão

sendo realizados simetricamente para distribuição

simétrica do calor.

Em peças com furos internos, cortar primeiro os furos

internos, depois os externos.

 

As áreas expostas ao maior calor devem estar localizadas

o mais próximo possível das extremidades da chapa.

Para garantir que a peça não se mova na mesa de corte,

a peça deverá permanecer presa as porções centrais da

chapa tento quanto possível

P = ponto de perfuração. Começar o corte no X e não no

Y

Defeitos de Corte

Em um corte de boa qualidade a superfície é lisa e regular, e as linhas de desvio são quase verticais. A escória,

aderida a parte inferior do corte pode facilmente ser removida.

A seguir são mostrados os defeitos mais comuns em Oxicorte, suas prováveis causas e soluções.

Ondulações ProfundasDefeito Detalhe Causas

Goivagem na borda superiorVelocidade de corte excessiva

Bico sujo ou danificado

Goivagem na borda inferiorVelocidade de corte excessiva

Bico sujo ou danificado

Superfície de corte côncava

Velocidade de corte excessiva

Bico sujo ou danificado

Baixa pressão de O2 de corte

Superfície de corte côncava

Velocidade de corte excessiva

Bico sujo ou danificado

Baixa pressão de O2 de corte

Fusão da borda superior

Baixa velocidade de corte

Pouca ou muita distancia do bico à peça

Bico muito grande

Chama de pré-aquecimento excessiva

Gotas fundidas na borda superior

Pouca distancia do bico à peça

Chama de pré-aquecimento excessiva

Carepas ou ferrugem na superfície da

chapa

Borda superior goivada com escória

Distância excessiva do bico à peça

Chama de pré-aquecimento em excesso

Pressão do O2 de corte excessivamente

alta

Borda inferior arredondada

Pressão do O2 de corte

excessivamente alta

Bico sujo ou danificado

Velocidade de corte excessiva

Entalhe na superfície inferior de

corte

Bico sujo ou danificado

Baixa velocidade de corte

ondulações profundas

Alta velocidade de corte

Velocidade de corte desigual

Pouca distância bico/peça

Chama de pré aquecimento muito forte

Grandes ondulações desiguais

Alta velocidade de corte

Velocidade de corte desigual

Chama de pré aquecimento muito fraca

Corte incompleto

Velocidade de corte excessiva

Distância bico/peça muito grande

Bico sujo ou danificado

Chama de pré aquecimento muito fraca

Retrocesso no bico e maçarico

Carepas ou ferrugem na

superfície da chapa

Chapa com inclusão de escória

Escória aderente na borda inferior

Carepas ou ferrugem na

superfície da chapa

Bico muito pequeno

Chama de pré aquecimento muito fraca

Alta ou baixa velocidade de corte

Distância excessiva do bico/peça

Baixa pressão do O2 de corte

 

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 QuímicasO 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)

GasesPara 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 CombustíveisSão 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 - GLPO 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

Autor:

José Ramalho