La oxicorte (comúnmente llamada soldadura con oxiacetileno , oxicorte , o soldadura con gas en Estados Unidos) y el oxicorte son procesos que utilizan gases combustibles (o combustibles líquidos como gasolina o nafta, diesel, biodiesel, queroseno , etc.) y oxígeno para soldar o cortar metales. Los ingenieros franceses Edmond Fouché y Charles Picard fueron los primeros en desarrollar la soldadura con oxígeno- acetileno en 1903. [1] Se utiliza oxígeno puro, en lugar de aire , para aumentar la temperatura de la llama y permitir la fusión localizada del material de la pieza de trabajo (por ejemplo, acero) en un ambiente de la habitación.
Una llama común de propano /aire arde a aproximadamente 2250 K (1980 °C; 3590 °F), [2] una llama de propano/oxígeno arde a aproximadamente 2526 K (2253 °C; 4087 °F), [3] una llama de oxihidrógeno arde a 3.073 K (2.800 °C; 5.072 °F) y una llama de acetileno /oxígeno arde a aproximadamente 3.773 K (3.500 °C; 6.332 °F). [4]
A principios del siglo XX, antes del desarrollo y la disponibilidad de electrodos de soldadura por arco recubiertos a finales de la década de 1920 que eran capaces de realizar soldaduras sólidas en acero, la soldadura con oxiacetileno era el único proceso capaz de realizar soldaduras de calidad excepcionalmente alta en prácticamente todos los metales. en uso comercial en ese momento. Estos incluían no sólo acero al carbono sino también aceros aleados, hierro fundido , aluminio y magnesio . En las últimas décadas ha sido superada en casi todos los usos industriales por diversos métodos de soldadura por arco que ofrecen mayor velocidad y, en el caso de la soldadura por arco de tungsteno con gas , la capacidad de soldar metales muy reactivos como el titanio .
La soldadura de oxiacetileno todavía se utiliza para obras de arte basadas en metal y en talleres domésticos más pequeños, así como en situaciones en las que el acceso a la electricidad (por ejemplo, a través de un cable de extensión o un generador portátil) presentaría dificultades. El soplete de soldadura de oxiacetileno (y otras mezclas de gases oxicombustibles) sigue siendo una fuente de calor fundamental para la soldadura fuerte manual , así como para el conformado , preparación y tratamiento térmico localizado de metales. Además, el oxicorte todavía se utiliza ampliamente, tanto en la industria pesada como en la industria ligera y en operaciones de reparación.
En la soldadura con oxicombustible , se utiliza un soplete para soldar metales. La soldadura de metal se produce cuando dos piezas se calientan a una temperatura que produce un charco compartido de metal fundido. El baño fundido generalmente se suministra con un metal adicional llamado relleno. La selección del material de relleno depende de los metales a soldar.
En el oxicorte , se utiliza un soplete para calentar el metal hasta su temperatura de encendido . Luego se dirige una corriente de oxígeno sobre el metal, quemándolo hasta convertirlo en un óxido metálico que sale de la ranura en forma de escoria . [5]
Los sopletes que no mezclan combustible con oxígeno (combinan, en cambio, aire atmosférico) no se consideran sopletes de oxicombustible y normalmente pueden identificarse por un solo tanque (el corte con oxicombustible requiere dos suministros aislados, combustible y oxígeno). La mayoría de los metales no se pueden fundir con un soplete de un solo tanque. En consecuencia, los sopletes de un solo tanque suelen ser adecuados para soldar y soldar, pero no para soldar.
Los sopletes de oxicombustible se utilizan o se han utilizado para:
En resumen, el equipo de oxicombustible es bastante versátil, no sólo porque se prefiere para algunos tipos de soldadura de hierro o acero, sino también porque se presta para soldadura fuerte, soldadura fuerte, calentamiento de metales (para recocido o templado, doblado o conformado). , eliminación de óxido o incrustaciones, aflojamiento de tuercas y pernos corroídos y es un medio omnipresente para cortar metales ferrosos.
El aparato utilizado en la soldadura con gas consta básicamente de una fuente de oxígeno y una fuente de gas combustible (generalmente contenidas en cilindros ), dos reguladores de presión y dos mangueras flexibles (una para cada cilindro) y un soplete. Este tipo de soplete también se puede utilizar para soldar y soldar fuerte . Los cilindros suelen transportarse en un carro con ruedas especial .
Ha habido ejemplos de equipos de corte con oxihidrógeno con pequeños cilindros de gas ( del tamaño de un equipo de buceo ) que el usuario lleva en la espalda en un arnés de mochila, para trabajos de rescate y similares.
También hay ejemplos de sopletes de corte de combustible líquido presurizados y no presurizados, que generalmente utilizan gasolina (gasolina). Estos se utilizan por su mayor poder de corte sobre los sistemas de combustible gaseoso y también por su mayor portabilidad en comparación con los sistemas que requieren dos tanques de alta presión.
El regulador asegura que la presión del gas de los tanques coincida con la presión requerida en la manguera. Luego, el operador ajusta el caudal mediante válvulas de aguja en la antorcha. El control de flujo preciso con una válvula de aguja depende de una presión de entrada constante.
La mayoría de los reguladores tienen dos etapas. La primera etapa es un regulador de presión fija, que libera gas del cilindro a una presión intermedia constante, a pesar de que la presión en el cilindro disminuye a medida que se consume el gas que contiene. Esto es similar a la primera etapa de un regulador de buceo . La segunda etapa ajustable del regulador controla la reducción de presión desde la presión intermedia hasta la presión de salida baja. El regulador tiene dos manómetros, uno que indica la presión del cilindro y el otro que indica la presión de la manguera. La perilla de ajuste del regulador a veces está calibrada de manera aproximada para la presión, pero un ajuste preciso requiere observación del manómetro.
Algunos reguladores de oxígeno y combustible más simples o más baratos tienen solo un regulador de una sola etapa o un solo medidor. Un regulador de una sola etapa tenderá a permitir una reducción en la presión de salida a medida que se vacía el cilindro, lo que requerirá un reajuste manual. Para usuarios de bajo volumen, esta es una simplificación aceptable. Los reguladores de soldadura, a diferencia de los reguladores de calefacción de GLP más simples, conservan su manómetro de salida (manguera) y no dependen de la calibración de la perilla de ajuste. Los reguladores de una sola etapa más baratos a veces pueden omitir el medidor del contenido del cilindro o reemplazar el medidor de cuadrante preciso con un medidor de "botón ascendente" más barato y menos preciso.
Las mangueras están diseñadas para usarse en soldadura y corte de metal. Se puede utilizar un diseño de manguera doble o gemela, lo que significa que las mangueras de oxígeno y combustible están unidas. Si se utilizan mangueras separadas, se deben sujetar juntas a intervalos de aproximadamente 3 pies (1 m), aunque eso no se recomienda para aplicaciones de corte, porque las gotas de metal fundido que se desprenden del proceso pueden alojarse entre las mangueras donde se encuentran. se mantienen unidos y se queman, liberando el gas presurizado del interior, que en el caso del gas combustible suele encenderse.
Las mangueras están codificadas por colores para su identificación visual. El color de las mangueras varía entre países. En Estados Unidos, la manguera de oxígeno es verde y la manguera de combustible es roja. [6] En el Reino Unido y otros países, la manguera de oxígeno es azul (aún se pueden encontrar mangueras negras en equipos antiguos) y la manguera de acetileno (combustible) es roja. [7] Si se utiliza combustible de gas licuado de petróleo (GLP), como propano , la manguera de combustible debe ser naranja, lo que indica que es compatible con GLP. El GLP dañará una manguera incompatible, incluida la mayoría de las mangueras de acetileno.
Los conectores roscados de las mangueras están hechos a mano para evitar una mala conexión accidental: la rosca de la manguera de oxígeno es para derechas (como es normal), mientras que la manguera de gas combustible tiene una rosca para izquierdas. [6] Las roscas a izquierdas también tienen una ranura de identificación cortada en sus tuercas.
Las conexiones herméticas al gas entre las mangueras flexibles y los accesorios rígidos se realizan mediante el uso de abrazaderas o casquillos de manguera engarzados , a menudo denominados clips en forma de "O", sobre espigas de púas. El uso de abrazaderas de manguera con tornillo sin fin o clips Jubilee está específicamente prohibido en el Reino Unido y otros países. [8]
El acetileno no sólo es inflamable; en determinadas condiciones es explosivo . Aunque tiene un límite superior de inflamabilidad en el aire del 81%, [9] el comportamiento de descomposición explosiva del acetileno hace que esto sea irrelevante. Si una onda de detonación ingresa al tanque de acetileno, el tanque volará en pedazos debido a la descomposición. Las válvulas de retención ordinarias que normalmente evitan el reflujo no pueden detener una onda de detonación porque no son capaces de cerrarse antes de que la onda pase alrededor de la compuerta. Por esa razón se necesita un supresor de retroceso de llama . Está diseñado para funcionar antes de que la onda de detonación llegue desde el lado de la manguera al lado de suministro.
Entre el regulador y la manguera, e idealmente entre la manguera y el soplete en las líneas de oxígeno y combustible, se debe instalar un supresor de retroceso de llama y/o una válvula de retención (válvula de retención) para evitar que la llama o la mezcla de oxígeno y combustible regresen a cualquiera de los cilindros. y dañar el equipo o provocar la explosión de un cilindro.
La práctica europea es instalar supresores de retroceso de llama en el regulador y válvulas de retención en el soplete. La práctica estadounidense es incluir ambos en el regulador.
El supresor de retroceso de llama evita que las ondas de choque aguas abajo regresen a las mangueras y entren en el cilindro, posiblemente rompiéndolo, ya que hay cantidades de mezclas de combustible/oxígeno dentro de las partes del equipo (específicamente dentro del mezclador y la cerbatana/boquilla) que pueden explotar si el equipo se apaga incorrectamente y el acetileno se descompone a presiones o temperaturas excesivas. En caso de que la onda de presión haya creado una fuga aguas abajo del supresor de flashback, este permanecerá apagado hasta que alguien lo reinicie.
Una válvula de retención permite que el gas fluya en una sola dirección. Suele ser una cámara que contiene una bola que se presiona contra un extremo mediante un resorte. El flujo de gas en una dirección empuja la bola fuera del camino, y la falta de flujo o un flujo inverso permite que el resorte empuje la bola hacia la entrada, bloqueándola. No debe confundirse con un supresor de retroceso de llama, una válvula de retención no está diseñada para bloquear una onda de choque. La onda de choque podría ocurrir mientras la pelota está tan lejos de la entrada que la onda pasará por la pelota antes de que pueda alcanzar su posición de salida.
El soplete es la herramienta que el soldador sostiene y manipula para realizar la soldadura. Tiene una conexión y válvula para el gas combustible y una conexión y válvula para el oxígeno, un mango para que lo agarre el soldador y una cámara de mezcla (colocada en ángulo) donde se mezclan el gas combustible y el oxígeno, con una punta donde se se forman llamas. Dos tipos básicos de antorchas son las de presión positiva y las de baja presión o de inyector.
Un cabezal de soplete se utiliza para soldar metales. Se puede identificar por tener solo uno o dos tubos que van a la boquilla, sin disparador de oxígeno y dos perillas de válvula en la parte inferior del mango que permiten al operador ajustar el flujo de oxígeno y combustible respectivamente.
Se utiliza un cabezal de soplete para cortar materiales. Es similar a un soplete de soldadura, pero puede identificarse por el gatillo o la palanca del chorro de oxígeno.
Al cortar, primero el metal se calienta con la llama hasta que adquiere un color rojo cereza. Una vez que se alcanza esta temperatura, se suministra oxígeno a las piezas calentadas presionando el gatillo de explosión de oxígeno. Este oxígeno reacciona con el metal, produciendo más calor y formando un óxido que luego sale del corte. Es el calor el que continúa el proceso de corte. El soplete sólo calienta el metal para iniciar el proceso; El metal ardiendo proporciona más calor.
El punto de fusión del óxido de hierro es aproximadamente la mitad que el del metal que se corta. A medida que el metal se quema, inmediatamente se convierte en óxido de hierro líquido y se aleja de la zona de corte. Sin embargo, parte del óxido de hierro permanece en la pieza de trabajo, formando una "escoria" dura que se puede eliminar golpeando suavemente y/o esmerilando.
Un soplete de capullo de rosa se utiliza para calentar metales para doblarlos, enderezarlos, etc., cuando es necesario calentar un área grande. Se llama así porque la llama al final parece un capullo de rosa . También se puede utilizar un soplete de soldadura para calentar áreas pequeñas, como tuercas y pernos oxidados.
Un soplete típico de oxicombustible, llamado soplete de igual presión, simplemente mezcla los dos gases. En un soplete de inyector, el oxígeno a alta presión sale de una pequeña boquilla dentro del cabezal del soplete que arrastra el gas combustible consigo, utilizando el efecto Venturi .
Los procesos de oxicombustible pueden utilizar una variedad de gases combustibles (o líquidos combustibles), siendo el más común el acetileno . Otros gases que pueden usarse son propileno , gas licuado de petróleo (GLP), propano, gas natural , hidrógeno y gas MAPP . Los sistemas de corte de combustible líquido utilizan combustibles como gasolina, diésel, queroseno y posiblemente algunos combustibles de aviación.
El acetileno es el combustible principal para la soldadura con oxicombustible y es el combustible elegido para trabajos de reparación y corte y soldadura en general. El gas acetileno se envía en cilindros especiales diseñados para mantenerlo disuelto. Los cilindros se rellenan con materiales porosos (p. ej. , fibra de kapok , tierra de diatomeas o (anteriormente) amianto ) y luego se llenan hasta aproximadamente el 50 % de su capacidad con acetona , ya que el acetileno es soluble en acetona. Este método es necesario porque por encima de 207 kilopascales (30 libras por pulgada cuadrada ) (presión absoluta), el acetileno es inestable y puede explotar .
Hay aproximadamente 1700 kPa (247 psi) de presión en el tanque cuando está lleno. Cuando se combina con oxígeno , la acetilina arde a entre 3200 y 3500 grados Celsius (5790 a 6330 grados Fahrenheit ), la más alta entre los combustibles gaseosos de uso común. Como combustible, la principal desventaja del acetileno en comparación con otros combustibles es su elevado precio.
Como el acetileno es inestable a una presión aproximadamente equivalente a 33 pies (10 m) bajo el agua, el corte y la soldadura sumergidos en agua están reservados para el hidrógeno en lugar del acetileno.
Las pruebas [ cita necesaria ] demostraron que un soplete de oxigasolina puede cortar placas de acero de hasta 13 mm (0,5 pulgadas) de espesor a la misma velocidad que el oxiacetileno. En espesores de placa superiores a 13 mm (0,5 pulgadas), la velocidad de corte fue mejor que la del oxiacetileno; con 4,5 pulgadas (110 mm) era tres veces más rápido. [10] Además, el vapor del combustible líquido tiene aproximadamente 4 veces la densidad de un combustible gaseoso. La enorme expansión del volumen produce una llama de corte de alta velocidad mientras el líquido pasa a vapor para que la llama de corte pueda atravesar los huecos (espacio de aire entre las placas).
Los sopletes de oxigasolina también pueden cortar pintura, suciedad, óxido y otros materiales contaminantes de la superficie que recubren el acero viejo. Este sistema proporciona casi un 100% de oxidación durante el corte, sin dejar casi nada de acero fundido en la escoria para evitar que el material cortado se "pegue". El costo operativo de un soplete de gasolina suele ser entre un 75% y un 90% menor que el de usar propano o acetileno.
La gasolina se puede alimentar desde un tanque presurizado (cuya presión se puede bombear manualmente o alimentar desde un cilindro de gas) o desde un tanque no presurizado, y el combustible ingresa al soplete mediante una acción venturi creada por el flujo de oxígeno presurizado. . [10] Otro enfoque de bajo costo comúnmente utilizado por los fabricantes de joyas en Asia es utilizar aire burbujeado a través de un recipiente de gasolina mediante una bomba de aire accionada con el pie y quemar la mezcla de combustible y aire en un soplete de soldadura especializado.
El diésel es una nueva opción en el mercado de los sopletes de corte de combustible líquido. Los sopletes diésel presentan varias ventajas sobre los combustibles gaseosos y la gasolina. El diésel es inherentemente más seguro y potente que la gasolina o los combustibles gaseosos como el acetileno y el propano, y cortará acero más rápido y más barato que cualquiera de esos gases. Además, el vapor del combustible líquido tiene aproximadamente 5 veces la densidad de un combustible gaseoso, lo que proporciona un "golpe" mucho mayor. Una llama de corte de alta velocidad se produce por la enorme expansión del volumen cuando el líquido pasa a vapor, por lo que la llama de corte cortará fácilmente los huecos de aire entre las placas. Un soplete de diésel/oxígeno puede cortar pintura, suciedad, óxido y otros contaminantes de la superficie del acero. Este sistema proporciona casi el 100% de oxidación durante el corte, por lo que prácticamente no deja acero fundido en la escoria, evitando que los materiales cortados se "peguen". El costo operativo de un soplete diésel suele ser entre un 75 % y un 90 % menor que el de usar propano o acetileno. Uso creciente en las industrias de demolición o chatarra
El hidrógeno tiene una llama limpia y es bueno para usar en aluminio . Puede usarse a una presión más alta que el acetileno y, por lo tanto, es útil para soldar y cortar bajo el agua. Es un buen tipo de llama para calentar grandes cantidades de material. La temperatura de la llama es alta, alrededor de 2000 °C para el gas hidrógeno en el aire a presión atmosférica, [11] y hasta 2800 °C cuando se premezcla en una proporción de 2:1 con oxígeno puro (oxihidrógeno). El hidrógeno no se utiliza para soldar aceros y otros materiales ferrosos, porque provoca fragilidad por hidrógeno .
En algunos sopletes de oxihidrógeno, el oxígeno y el hidrógeno se producen mediante electrólisis del agua en un aparato que está conectado directamente al soplete. Tipos de este tipo de antorcha:
El gas metilacetileno-propadieno (MAPP) y el gas GLP son combustibles similares, porque el gas GLP es gas de petróleo licuado mezclado con MPS. Tiene las características de almacenamiento y envío del GLP y tiene un valor calorífico un poco menor que el del acetileno. Debido a que puede enviarse en contenedores pequeños para su venta en tiendas minoristas, lo utilizan aficionados y grandes empresas industriales y astilleros porque no se polimeriza a altas presiones, por encima de 15 psi aproximadamente (como lo hace el acetileno) y, por lo tanto, es mucho menos peligroso. que el acetileno.
Además, se puede almacenar una mayor cantidad en un solo lugar a la vez, ya que la mayor compresibilidad permite colocar más gas en un tanque. El gas MAPP se puede utilizar a presiones mucho más altas que el acetileno, a veces hasta 40 o 50 psi en sopletes de oxicorte de gran volumen que pueden cortar acero de hasta 12 pulgadas (300 mm) de espesor. Otros gases de soldadura que desarrollan temperaturas comparables necesitan procedimientos especiales para su envío y manipulación seguros. MPS y MAPP se recomiendan especialmente para aplicaciones de corte, en lugar de aplicaciones de soldadura.
El 30 de abril de 2008, la planta de Petromont Varennes cerró sus craqueadores de metilacetileno/propadieno. Como era la única planta de América del Norte que producía gas MAPP, empresas que habían reenvasado los productos de Dow y Varennes introdujeron muchos sustitutos; la mayoría de estos sustitutos son propileno, ver más abajo.
El propileno se utiliza en la soldadura y el corte de producción. Corta de manera similar al propano. Cuando se utiliza propileno, la antorcha rara vez necesita limpieza de la punta. A menudo existe una ventaja sustancial al cortar con un soplete de inyector (consulte la sección de propano) en lugar de un soplete de igual presión cuando se utiliza propileno. Un buen número de proveedores norteamericanos han comenzado a vender propileno bajo marcas registradas como FG2 y Fuel-Max.
El butano , al igual que el propano , es un hidrocarburo saturado. El butano y el propano no reaccionan entre sí y se mezclan regularmente. El butano hierve a 0,6 °C. El propano es más volátil, con un punto de ebullición de -42 °C. La vaporización es rápida a temperaturas superiores a los puntos de ebullición. Los valores caloríficos (calor) de los dos son casi iguales. De esta manera ambos se mezclan para alcanzar la presión de vapor requerida por el usuario final y dependiendo de las condiciones ambientales. Si la temperatura ambiente es muy baja, se prefiere el propano para lograr una presión de vapor más alta a la temperatura dada. [ cita necesaria ]
El propano no arde tan caliente como el acetileno en su cono interior, por lo que rara vez se utiliza para soldar. [12] El propano, sin embargo, tiene una cantidad muy alta de BTU por pie cúbico en su cono exterior, por lo que con el soplete adecuado (estilo inyector) puede realizar un corte más rápido y limpio que el acetileno, y es mucho más útil para calentar y flexión que el acetileno.
La temperatura máxima de llama neutra del propano en oxígeno es de 2822 °C (5112 °F). [13]
El propano es más barato que el acetileno y más fácil de transportar. [14]
La siguiente es una comparación de los costos operativos al cortar una placa de 1 ⁄ 2 pulgadas (13 mm). El costo se basa en un costo promedio de oxígeno y diferentes combustibles en mayo de 2012. [ fuente obsoleta ] El opex con gasolina fue del 25% del del propano y del 10% del del acetileno. Las cifras variarán según la fuente de oxígeno o combustible y el tipo de corte y el entorno o situación de corte. [15]
El oxígeno no es el combustible. Es el agente oxidante , que se combina químicamente con el combustible para producir el calor necesario para soldar. Esto se llama "oxidación", pero el término más específico y más comúnmente utilizado en este contexto es " combustión ". En el caso del hidrógeno, el producto de la combustión es simplemente agua. Para los demás combustibles de hidrocarburos se produce agua y dióxido de carbono. El calor se libera porque las moléculas de los productos de la combustión tienen un estado energético más bajo que las moléculas del combustible y el oxígeno. En el oxicorte, la oxidación del metal que se corta (normalmente hierro) produce casi todo el calor necesario para "quemar" la pieza de trabajo.
El oxígeno generalmente se produce en otros lugares mediante destilación de aire licuado y se envía al lugar de soldadura en recipientes de alta presión (comúnmente llamados "tanques" o "cilindros") a una presión de aproximadamente 21 000 kPa (3000 lbf/in² = 200 atmósferas). También se envía en forma líquida en recipientes tipo Dewar (como un termo grande ) a lugares que utilizan grandes cantidades de oxígeno.
También es posible separar el oxígeno del aire haciendo pasar el aire, bajo presión, a través de un tamiz de zeolita que adsorbe selectivamente el nitrógeno y deja pasar el oxígeno (y el argón ). Esto da una pureza del oxígeno de aproximadamente el 93%. Este método funciona bien para soldar, pero se necesita oxígeno de mayor pureza para producir un corte limpio y sin escoria al cortar.
El soldador puede ajustar la llama de oxiacetileno para que sea carburizante (también conocida como reductora), neutra u oxidante. El ajuste se realiza añadiendo más o menos oxígeno a la llama de acetileno. La llama neutra es la llama más utilizada al soldar o cortar. El soldador utiliza la llama neutra como punto de partida para todos los demás ajustes de la llama porque se define muy fácilmente. Esta llama se logra cuando los soldadores, al abrir lentamente la válvula de oxígeno en el cuerpo del soplete, primero ven solo dos zonas de llama. En ese momento, el acetileno se quema completamente en el oxígeno de soldadura y el aire circundante. [5] La llama es químicamente neutra.
Las dos partes de esta llama son el cono interior azul claro y el cono exterior de color azul más oscuro a incoloro. El cono interior es donde se combinan el acetileno y el oxígeno. La punta de este cono interior es la parte más caliente de la llama. Tiene aproximadamente 6000 °F (3320 °C) y proporciona suficiente calor para derretir acero fácilmente. [5] En el cono interior, el acetileno se descompone y se quema parcialmente en hidrógeno y monóxido de carbono , que en el cono exterior se combinan con más oxígeno del aire circundante y se queman.
Un exceso de acetileno crea una llama reductora (a veces llamada carbonizante). Esta llama se caracteriza por tres zonas de llama; el cono interior caliente, una "pluma de acetileno" al rojo vivo y el cono exterior de color azul. Este es el tipo de llama que se observa cuando se añade oxígeno por primera vez al acetileno en llamas. La pluma se ajusta y se hace cada vez más pequeña añadiendo cantidades cada vez mayores de oxígeno a la llama. Una pluma de soldadura se mide como 2X o 3X, siendo X la longitud del cono de llama interior.
El carbón no quemado aísla la llama y reduce la temperatura a aproximadamente 5000 °F (2760 °C). La llama reductora se utiliza normalmente para operaciones de revestimiento duro o técnicas de soldadura de tuberías al revés. La pluma se produce por una combustión incompleta del acetileno que provoca un exceso de carbono en la llama. Parte de este carbono es disuelto por el metal fundido para carbonizarlo. La llama carbonizante tenderá a eliminar el oxígeno de los óxidos de hierro que puedan estar presentes, hecho que ha provocado que la llama se conozca como "llama reductora". [5]
La llama oxidante es el tercer ajuste posible de la llama. Ocurre cuando la proporción de oxígeno a acetileno requerida para una llama neutra se cambia para dar un exceso de oxígeno. Este tipo de llama se observa cuando los soldadores añaden más oxígeno a la llama neutra. Esta llama es más caliente que las otras dos porque los gases combustibles no tendrán que buscar tan lejos para encontrar la cantidad necesaria de oxígeno, ni calentar tanto carbono térmicamente inerte. [5] Se llama llama oxidante debido a su efecto sobre el metal. Generalmente no se prefiere este ajuste de la llama. La llama oxidante crea óxidos indeseables en detrimento estructural y mecánico de la mayoría de los metales. En una llama oxidante, el cono interior adquiere un tinte violáceo y se pellizca y se hace más pequeño en la punta, y el sonido de la llama se vuelve áspero. Se utiliza una llama ligeramente oxidante en la soldadura fuerte y en el revestimiento de superficies de bronce, mientras que se utiliza una llama más fuertemente oxidante en la soldadura por fusión de ciertos latones y bronces [5]
El tamaño de la llama se puede ajustar hasta cierto punto mediante las válvulas del soplete y mediante los ajustes del regulador, pero principalmente depende del tamaño del orificio en la punta. De hecho, primero se debe elegir la punta de acuerdo con el trabajo en cuestión y luego los reguladores se deben ajustar en consecuencia.
La llama se aplica al metal base y se mantiene hasta que se forma un pequeño charco de metal fundido. El charco se mueve a lo largo del camino donde se desea el cordón de soldadura. Por lo general, se agrega más metal al charco a medida que se mueve sumergiendo metal de una varilla de soldadura o una varilla de relleno en el charco de metal fundido. El charco de metal se desplazará hacia donde el metal esté más caliente. Esto se logra mediante la manipulación del soplete por parte del soldador.
La cantidad de calor aplicada al metal es función del tamaño de la punta de soldadura, la velocidad de desplazamiento y la posición de soldadura. El tamaño de la llama está determinado por el tamaño de la punta de soldadura. El tamaño adecuado de la punta está determinado por el espesor del metal y el diseño de la junta.
Las presiones del gas de soldadura que utilizan oxiacetileno se establecen de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. El soldador modificará la velocidad del recorrido de soldadura para mantener un ancho de cordón uniforme. La uniformidad es un atributo de calidad que indica una buena mano de obra. A los soldadores capacitados se les enseña a mantener el cordón del mismo tamaño al comienzo de la soldadura que al final. Si el cordón se ensancha demasiado, el soldador aumenta la velocidad del recorrido de soldadura. Si el cordón se estrecha demasiado o si se pierde el charco de soldadura, el soldador reduce la velocidad de desplazamiento. Soldar en las posiciones vertical o aérea suele ser más lento que soldar en las posiciones plana u horizontal.
El soldador debe agregar la varilla de relleno al charco derretido. El soldador también debe mantener el metal de aportación en la zona exterior caliente de la llama cuando no lo agregue al charco para proteger el metal de aportación de la oxidación. No permita que la llama de soldadura queme el metal de aportación. El metal no se mojará en el metal base y se verá como una serie de puntos fríos en el metal base. Hay muy poca fuerza en una soldadura en frío. Cuando el metal de aportación se agrega adecuadamente al charco fundido, la soldadura resultante será más fuerte que el metal base original.
La soldadura de plomo o la ' quema de plomo ' era mucho más común en el siglo XIX para realizar algunas conexiones de tuberías y tanques. Se requiere gran habilidad, pero se puede aprender rápidamente. [16] En la construcción de edificios hoy en día, algunos tapajuntas de plomo se sueldan, pero los tapajuntas de cobre soldados son mucho más comunes en Estados Unidos. En la industria de reparación de carrocerías de automóviles antes de la década de 1980, la soldadura con soplete de gas oxiacetileno rara vez se utilizaba para soldar láminas de metal, ya que la deformación era un subproducto, además del exceso de calor. Los métodos de reparación de carrocerías de automóviles en ese momento eran toscos y generaban irregularidades hasta que la soldadura MIG se convirtió en el estándar de la industria. Desde la década de 1970, cuando el acero de alta resistencia se convirtió en el estándar para la fabricación de automóviles, la soldadura eléctrica se convirtió en el método preferido. Después de la década de 1980, los sopletes de oxiacetileno dejaron de utilizarse para soldar láminas de metal en el mundo industrializado.
Para cortar, la configuración es un poco diferente. Un soplete de corte tiene un cabezal en ángulo de 60 o 90 grados con orificios colocados alrededor de un chorro central. Los chorros exteriores sirven para precalentar llamas de oxígeno y acetileno. El chorro central transporta sólo oxígeno para cortar. El uso de varias llamas de precalentamiento en lugar de una única llama permite cambiar la dirección del corte según se desee sin cambiar la posición de la boquilla ni el ángulo que forma el soplete con la dirección del corte, además de ofrecer una mejor equilibrio de precalentamiento. [5] Los fabricantes han desarrollado puntas personalizadas para gases Mapp, propano y propileno para optimizar las llamas de estos gases combustibles alternativos.
La llama no pretende derretir el metal, sino llevarlo a su temperatura de ignición .
El gatillo del soplete sopla oxígeno adicional a presiones más altas por el tercer tubo del soplete desde el chorro central hacia la pieza de trabajo, lo que hace que el metal se queme y expulse el óxido fundido resultante hacia el otro lado. El corte ideal es un espacio estrecho con un borde afilado a cada lado de la pieza de trabajo; sobrecalentar la pieza de trabajo y, por tanto, fundirla, provoca un borde redondeado.
El corte se inicia calentando el borde o la cara principal (como en el corte de formas como varillas redondas) del acero hasta la temperatura de ignición (aproximadamente calor rojo cereza brillante) usando solo los chorros de precalentamiento, luego usando la válvula de oxígeno de corte separada para liberar el oxígeno del chorro central. [5] El oxígeno se combina químicamente con el hierro en el material ferroso para oxidar el hierro rápidamente y convertirlo en óxido de hierro fundido , produciendo el corte. Iniciar un corte en medio de una pieza de trabajo se conoce como perforación.
Cabe señalar varias cosas en este punto:
Para una plataforma básica de oxiacetileno, la velocidad de corte en una sección de acero liviano generalmente será casi el doble de rápida que la de una rectificadora de corte impulsada por gasolina . Las ventajas al cortar secciones grandes son obvias: un soplete de oxicorte es liviano, pequeño y silencioso y requiere muy poco esfuerzo para su uso, mientras que una amoladora angular es pesada y ruidosa y requiere un esfuerzo considerable por parte del operador y puede vibrar severamente, provocando rigidez en las manos. y posible vibración a largo plazo del dedo blanco . Los sopletes de oxiacetileno pueden cortar fácilmente materiales ferrosos de más de 200 mm (7,9 pulgadas). Las lanzas de oxígeno se utilizan en operaciones de desguace y corte de secciones de espesor superior a 200 mm. Las rectificadoras de corte son inútiles para este tipo de aplicaciones.
Las cortadoras robóticas de oxicombustible a veces utilizan una boquilla divergente de alta velocidad. Para ello se utiliza un chorro de oxígeno que se abre ligeramente a lo largo de su paso. Esto permite que el oxígeno comprimido se expanda a medida que sale, formando un chorro de alta velocidad que se propaga menos que una boquilla de orificio paralelo, lo que permite un corte más limpio. Estos no se utilizan para cortar a mano ya que necesitan un posicionamiento muy preciso sobre el trabajo. Su capacidad para producir casi cualquier forma a partir de grandes placas de acero les proporciona un futuro seguro en la construcción naval y en muchas otras industrias.
Los sopletes de oxipropano se utilizan generalmente para cortar chatarra y ahorrar dinero, ya que el GLP es mucho más barato julio por julio que el acetileno, aunque el propano no produce el perfil de corte tan limpio del acetileno. El propano también encuentra un lugar en la producción para cortar secciones muy grandes.
El oxiacetileno solo puede cortar aceros con contenido bajo a medio de carbono y hierro forjado . Los aceros con alto contenido de carbono son difíciles de cortar porque el punto de fusión de la escoria está más cerca del punto de fusión del metal base, de modo que la escoria de la acción de corte no se expulsa en forma de chispas sino que se mezcla con la masa fundida limpia cerca del corte. Esto evita que el oxígeno llegue al metal limpio y lo queme. En el caso del hierro fundido , el grafito entre los granos y la forma de los propios granos interfieren con la acción cortante del soplete. Los aceros inoxidables tampoco se pueden cortar porque el material no se quema fácilmente. [17]
La soldadura/corte con oxiacetileno no es difícil, pero hay una buena cantidad de puntos sutiles de seguridad que se deben aprender, como por ejemplo:
Se debe usar en todo momento protección adecuada, como gafas de soldar , incluso para proteger los ojos contra el resplandor y las chispas voladoras. Se deben utilizar gafas de seguridad especiales, tanto para proteger al soldador como para proporcionar una visión clara a través del destello amarillo anaranjado que desprende el flujo incandescente. En los años 40, los vidrios para fundidores de cobalto se tomaban prestados de las fundiciones de acero y estuvieron disponibles hasta los años 80.
Sin embargo, la falta de protección contra los impactos, la luz ultravioleta, infrarroja y azul provocó una fatiga visual grave y daños oculares. También se tomaron prestadas las gafas de didimio , desarrolladas para sopladores de vidrio en la década de 1960, hasta que muchos se quejaron de problemas oculares debido al exceso de luz infrarroja, azul y sombra insuficiente. Hoy en día se puede encontrar muy buena protección para los ojos diseñada especialmente para soldadura de aluminio con gas que corta completamente el destello naranja del sodio y brinda la protección necesaria contra la luz ultravioleta, infrarroja, azul y el impacto, de acuerdo con las normas de seguridad ANSI Z87-1989 para lentes de propósito especial. . [18]
Los tanques de combustible y oxígeno deben fijarse de forma segura y en posición vertical a una pared, poste o carro portátil. Un tanque de oxígeno es especialmente peligroso porque el gas se almacena a una presión de 21 MPa (3000 psi ; 210 atm ) cuando está lleno. Si el tanque se cae y daña la válvula, el oxígeno comprimido que escapa del cilindro a alta velocidad puede desechar el tanque. Los tanques en este estado son capaces de atravesar una pared de ladrillos. [19] Por esta razón, nunca mueva un tanque de oxígeno sin la tapa de la válvula atornillada en su lugar.
En un sistema de soplete de oxiacetileno hay tres tipos de válvulas : la válvula del tanque, la válvula reguladora y la válvula del soplete. Cada gas en el sistema tendrá cada una de estas tres válvulas. El regulador convierte el gas a alta presión dentro de los tanques en una corriente de baja presión adecuada para soldar. Los cilindros de acetileno deben mantenerse en posición vertical para evitar que la acetona interna y el acetileno se separen en el material de relleno. [20]
Un peligro menos obvio de la soldadura es la exposición a productos químicos nocivos. La exposición a ciertos metales, óxidos metálicos o monóxido de carbono a menudo puede provocar afecciones médicas graves. Se pueden producir productos químicos dañinos a partir del combustible, de la pieza de trabajo o de una capa protectora sobre la pieza de trabajo. Al aumentar la ventilación alrededor del entorno de soldadura, los soldadores estarán mucho menos expuestos a productos químicos nocivos de cualquier fuente.
El combustible más común utilizado en la soldadura es el acetileno, que tiene una reacción de dos etapas. La reacción química principal implica que el acetileno se disocia en presencia de oxígeno para producir calor, monóxido de carbono y gas hidrógeno: C 2 H 2 + O 2 → 2CO + H 2 . Sigue una reacción secundaria donde el monóxido de carbono y el hidrógeno se combinan con más oxígeno para producir dióxido de carbono y vapor de agua. Cuando la reacción secundaria no quema todos los reactivos de la reacción primaria, el proceso de soldadura puede producir grandes cantidades de monóxido de carbono, y a menudo lo hace. El monóxido de carbono también es el subproducto de muchas otras reacciones incompletas de combustibles.
Casi todas las piezas de metal son una aleación de un tipo u otro. El cobre , el aluminio y otros metales comunes se alean ocasionalmente con berilio , que es un metal altamente tóxico . Cuando se suelda o corta un metal como este, se liberan altas concentraciones de vapores tóxicos de berilio. La exposición prolongada al berilio puede provocar dificultad para respirar, tos crónica y pérdida de peso significativa, acompañada de fatiga y debilidad general. Otros elementos de aleación como el arsénico , el manganeso , la plata y el aluminio pueden causar enfermedades a quienes están expuestos.
Más comunes son los revestimientos antioxidantes en muchos componentes metálicos fabricados. El zinc , el cadmio y los fluoruros se utilizan a menudo para proteger el hierro y el acero de la oxidación . Los metales galvanizados tienen una capa de zinc muy pesada. La exposición a los vapores de óxido de zinc puede provocar una enfermedad llamada " fiebre de los vapores metálicos ". Esta afección rara vez dura más de 24 horas, pero los casos graves pueden ser fatales. [21] Al igual que la gripe común , la fiebre, los escalofríos, las náuseas, la tos y la fatiga son efectos comunes de la exposición elevada al óxido de zinc.
El retroceso es la condición en la que la llama se propaga por las mangueras de un sistema de corte y soldadura con oxicombustible. Para evitar esta situación se suele emplear un dispositivo de protección contra retroceso de llama . [22] La llama arde hacia atrás en la manguera, provocando un chasquido o chirrido. Puede causar una explosión en la manguera con el potencial de herir o matar al operador. Usar una presión inferior a la recomendada puede provocar un retroceso.
