Máquinas e equipamentos utilizados em cortes de metais

Siderurgia Brasil — Edição 28
Processos e Produtos em 09 Mar 2006

A qualidade do corte através do processo de oxicorte é obtida em função da qualidade das máquinas. São muitos os modelos, mas a dinâmica de corte exige que o equipamento deve ser adequado a cada uso.

Máquinas
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. Há também equipamentos integrados com sistemas de bases de dados que podem controlar o uso de retalhos de operações anteriores sem a necessidade de uma chapa nova, e também equipamentos integrados a softwares de nesting que possibilitam determinar, através de algoritmos matemáticos, o melhor aproveitamento para o corte de uma chapa.

As principais características técnicas a serem observadas em uma máquina de corte são:
- capacidade de corte;
- possibilidade de inclinação do maçarico;
- velocidade de corte;
- quantidade de maçaricos suportada;
- área útil de corte (para máquinas estacionárias);
- estabilidade do conjunto;
- quantidade de mesas para processamento de chapas.

Máquina de corte portátil
Conhecido também como tartaruga, este equipamento é composto por um carro motriz, um dispositivo para colocação de um ou mais maçaricos, um contrapeso, uma haste, um trilho e um controle simples da velocidade através de potenciômetro. O maçarico de corte é acoplado no carro motriz através de hastes e o operador acerta o carro nos trilhos definindo a trajetória de corte.

Uma vez iniciado o corte, o operador faz eventuais correções na distância bico/peça e/ou trajetória para tornar o corte uniforme. As máquinas portáteis são normalmente utilizadas para cortes retilíneos e circulares, onde seus principais campos de aplicação são os canteiros de obras e montagens industriais.

Máquina de corte pantográfica
Neste equipamento, os maçaricos são acoplados a um dispositivo copiador, normalmente preso a uma mesa. Este dispositivo pode ser fotoelétrico ou mecânico. Estes equipamentos são estacionários e sua velocidade de corte é controlada eletronicamente. Possuem recursos automáticos para abertura do gás de corte e compensação de altura do bico que ficam localizados em um painel de comando central.

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

Máquina 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 sistema 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.

Variáveis envolvidas no processo
Vários são os aspectos que influem no corte oxi-combustível, segue-se uma descrição dos principais fatores e sua influência:

a - 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.

b - Espessura a ser cortada:
De acordo com a espessura a ser cortada, se determina: o diâmetro do orifício do bico de corte e a pressão dos gases. Estas escolhas determinarão a velocidade de corte. Em linhas gerais, quanto maior a espessura, maior o diâmetro do bico e a pressão de O2, e menor a velocidade de corte.

c - Grau de pureza do material a ser cortado:
A existência de qualquer outro elemento no aço modifica a reação química, que deixa de ser apenas a combustão de Fe pelo O2. Esta passa a apresentar formação de outros produtos, e em alguns casos como, por exemplo, aços ligados ao Cr, forma um produto de reação (CrO2) que impede a continuidade do processo. Todos os elementos adicionados ou residuais nos aços, de uma forma ou outra alteram a reação. Impurezas tais como pinturas, óxidos e defeitos superficiais, também influenciam e devem ser removidos sempre que possível.

d - Pressão e vazão dos gases:
Estas variáveis estão relacionadas diretamente com a espessura a ser cortada, o tipo de bico e a natureza do gás combustível. Em linhas gerais, quanto maior a espessura, maior pressão e vazão são necessárias.

e - Velocidade de avanço do maçarico:
É talvez a variável mais importante para o custo da operação. Pela velocidade de deslocamento do maçarico o operador controla o tamanho e o ângulo das estrias de corte, buscando encontrar a relação ideal entre a combustão do metal e a velocidade de avanço.

f - Grau de pureza do O2:
A pureza do reagente O2 é de fundamental importância para o funcionamento do processo. Conforme Hewitt quando a pureza do O2 diminui, ocorre um retardamento na oxidação do metal e mais gases são consumidos por unidade de tempo para a mesma largura de sangria, subindo especialmente o consumo de O2. Labouriau mostra a impossibilidade de corte com O2 com 90% de pureza. Dois estudos de diferentes autores e utilizando-se de diferentes espessuras, apresentam a mesma curva de decréscimo da velocidade de corte em função do decréscimo da pureza do O2.

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 nem na distância bico/peça. Já no corte automatizado, algumas verificações devem ser feitas antes da operação visando assegurar a manutenção da qualidade de corte.

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.

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, que deve levar em conta tanto a seqüência como as regiões da chapa de onde serão retiradas as peças.

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 na parte inferior do corte pode facilmente ser removida.

Alguns defeitos mais comuns em oxicorte e suas prováveis causas são apresentados nas tabelas a seguir.

Defeitos e descontinuidades no oxicorte.
Ocorrência Provável Causa
Goivagem na borda superior Velocidade de corte excessiva;
Bico sujo ou danificado.

Goivagem na borda inferior Velocidade 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 distância do bico
à peça;
Bico muito grande; Chama de
pré-aquecimento excessiva.

Gotas fundidas na borda superior Pouca distância 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 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 do 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.


Comparação com outros processos
Em relação a outros processos de corte, o oxicorte apresenta as seguintes vantagens e desvantagens:

Vantagens
a) Disponibilidade: Diversos podem ser os gases combustíveis e o O2 por sua vez é encontrado em toda a atmosfera. Além disto o processo não necessita eletricidade.

b) 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.

c) Facilidade operacional: O processo é de fácil aprendizagem e não possui muitas variáveis, sendo assim de fácil operação.

Desvantagens
a) Restrições: Em função das condições necessárias para corte anteriormente descritas, a diversos metais usados industrialmente tais como aço inoxidável, níquel, alumínio, cobre e suas ligas, não podem ser cortados por este processo.

b) Portabilidade: Os materiais periféricos como cilindros de gás, são pesados e de difícil manuseio, o que dificulta 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 expõe a riscos adicionais como queda dos cilindros ou danificação das mangueiras condutoras de gases.

c) Segurança: A constante manipulação de cilindros de O2 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 em sua funcionalidade e estanqueidade.

Referências Bibliográficas
HEWITT, A.D. Technology of oxy-fuel gas processes, part 1,2 and 3: In: Welding and Metal Fabrication. London. IIW, 1972.
JOAQUIM, R.; RAMALHO, J.P. Corte plasma x oxicorte, algumas considerações. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE SOLDAGEM, XX., Contagem, 1994. Anais. São Paulo: ABS, 1994. p.125-138.
ALMEIDA, M.B.Q. Oxicorte. Rio de Janeiro: Editora FIRJAN/SENAI, 2000, 78p.
AGA. Marketing e Tecnologia. Catálogo de equipamentos de para corte e solda. Material Promocional. 2002. São Paulo: 76p.
LABOURIAU, F. C. Aspectos relacionados com a pureza do O2 no oxicorte In: CONGRESSO BRASILEIRO DE SOLDAGEM, XIV., Gramado RS, 1988. Anais. São Paulo: ABS, 1988. p.381-396.
AGA. Latin America Center. Hacia una Mayor Productividad: Relatório interno 1984. Venezuela: p.19
MACKRIDGE, L. et all. Cutting the Cost of Cutting In: TWI World Center for Materials Joining Technology. Bulletin 2, vol 36. Inglaterra: 1995 p.4
AGA. Marketing e Tecnologia. Manual para o operador de oxicorte mecanizado. Material Promocional. 2000. São Paulo: 53p.

Autor: José Ramalho
Eng. Industrial pelo ISQ de Lisboa - Portugal
Doutorando em Engenharia na Escola Politécnica da USP
Especialista em Soldagem e Corte da AGA S.A.



Nota do Editor: Este artigo complementa uma trilogia sobre o processo de oxicorte, exibido nas edições 26, 27 e agora na 28 da revista Siderurgia Brasil.