CENTRO DE CONOCIMIENTO

Un vistazo al proceso de corte por arco de carbono con aire

Elaborado por Ing. Andrés Rengifo
Jefe de Entrenamiento de Soldaduras West Arco SAS/Colombia

En nuestro país es común utilizar la expresión “arcair” para referirse al proceso de corte o remoción de metal con electrodo de carbono y chorro de aire. Expresión derivada de la marca comercial ARCAIR (ahora una marca ESAB) porque es la marca más utilizada y difundida para las antorchas y los electrodos de carbono a nivel mundial.

Torcha Arcair   Electrodos Arcair

El proceso de corte por arco de carbono con aire, designado con la sigla CAC-A (Air Carbon Arc Cutting) por la AWS (Sociedad Estadounidense de Soldadura), se desarrolló en la década de 1940 como una extensión del proceso de corte con arco de carbono (CAC: Carbon Arc Cutting) con la mejora de poder cortar o remover metal en todas las posiciones. Los primeros intentos de lograr una versión con chorro de aire del corte por arco de carbono involucraron a dos operarios. Uno de ellos utilizaba una antorcha de corte con arco de carbono parar fundir el metal y el otro operario dirigía una boquilla con un chorro de aire hacia el metal líquido. Una sola antorcha que combinara el chorro de aire con el portaelectrodo de carbono pronto evolucionó como la precursora de las modernas antorchas de corte por arco de aire y carbono y fue en 1948 cuando se lanzó comercialmente la primera antorcha con estas características.

El proceso también se puede utilizar para hacer ranurado o remoción de metal, modalidad designada con la sigla CAG (Carbon Arc Gouging).

La figura 3 ilustra los componentes típicos del equipo para hacer CAC-A y CAG que incluye:

Componentes del Proceso CAC-A

  • Una antorcha portaelectrodo: sujetan el electrodo en una mordaza giratoria que contiene uno o más orificios para el paso del aire de tal modo que independientemente del ángulo que forma el electrodo con el ajuste de la antorcha, el chorro de aire se mantenga alineado con el electrodo. Tienen una válvula para activar el paso del aire.
  • Electrodos de carbono-grafito para corte: hay tres tipos, con revestimiento de cobre para corriente directa (son los más empleados); solo para corriente directa; y electrodos con revestimiento de cobre para corriente alterna. Se fabrican de una mezcla especial de carbono y grafito con una aglomerante adecuado para que después de extruidos y horneados cocinados se obtenga un electrodo denso, homogéneo y con baja resistencia eléctrica. Los diámetros más comerciales típicos van de 1/8” a ¾”. Los de forma redonda son los más comunes, pero hay electrodos planos y semirredondos para hacer ranuras rectangulares y remover el refuerzo de las soldaduras.
  • La fuente de poder de corriente constante: los voltajes de arco típicos están entre 35 a 55 V. Se recomienda siempre Debería consultarse en el manual del fabricante del equipo si este la ha sido diseñado para emplearse en este proceso de corte.
  • Un suministro de aire: la presión del aire debe estar entre 80 psig a 100 psig. Para trabajo liviano esa presión puedes estar entre 40 a 82 psig. No se debe emplear oxígeno. Las mangueras generalmente típicas tienen diámetros de ¼” hasta 3/8”.

El proceso de corte y ranurado por arco de carbono y aire elimina físicamente el metal fundido de la pieza de trabajo con un chorro de aire comprimido. Un portaelectrodo especial sujeta el electrodo de carbono en mordazas de cobre, una de las cuales tiene una serie de orificios por donde pasa el aire comprimido.

El intenso calor del arco formado entre el electrodo de carbono-grafito y la pieza de trabajo derrite una parte de la pieza de trabajo. Simultáneamente, se hace pasar el chorro de aire de suficiente volumen y velocidad a través del arco (y siempre por debajo del electrodo de carbono) para expulsar el material fundido. El metal sólido recién expuesto se derrite luego por el calor del arco y la secuencia continúa. La figura 4 ilustra lo descrito.

Corte ranurado Arco aire

El corte por arco de carbono con aire se utiliza ampliamente en las industrias de fabricación de metales, construcción pesada, montaje de estructuras, construcción y mantenimiento de embarcaciones en astilleros, petroquímicas y minería, así como en operaciones generales de mantenimiento y reparación. También se utiliza en fundiciones para preparar piezas de fundición para su despacho. Este proceso, también, cumple una función importante en la unión por soldadura para preparar ranuras en las juntas soldadas a tope; cuando el proceso se realiza correctamente, las ranuras requieren poca limpieza o esmerilado adicional. El proceso de corte por arco de aire y carbón también se utiliza para realizar un backgouge (saneado) en las juntas soldadas a tope dobles para asegurar la penetración completa de la junta.

Una de las principales ventajas del proceso CAC-A es su versatilidad, rentabilidad y eficacia para la eliminación de metal en aleaciones ferrosas y no ferrosas. Ya que utiliza las mismas fuentes de poder que se utilizan en algunos procesos de soldadura, los costos del equipo son mínimos. Todo lo que se necesita es la compra la antorcha portaelectrodo especial que se conecta a la fuente de poder existente y a un suministro de aire comprimido. El proceso se puede mecanizar y automatizar.

El corte por arco de carbono con aire no depende de la oxidación para mantener el corte; por lo tanto, es capaz de cortar metales que no pueden cortarse mediante el proceso de corte con gas oxicombustible. El proceso se utiliza con éxito en aluminio, acero al carbono, acero inoxidable, muchas aleaciones de cobre, fundición de hierro y níquel. La Tabla 1 muestra los requisitos eléctricos para cortar algunos de estos metales.

Metal Tipo de Corriente Polaridad del electrodo
Aceros al carbono DC Positiva
Aceros Inoxidables DC Positiva
Fundición de hierro DC Negativa
Aluminio DC Positiva
Magnesio DC Positiva
Aleaciones base Cobre AC No se aplica
Aleaciones base Níquel AC No se aplica

Tabla 1. Requisitos eléctricos para aplicar CAC-A con varios metales

La principal desventaja del proceso está relacionada con la seguridad. Es inherentemente un proceso muy ruidoso y sucio. Se requiere el uso de protección para los oídos con el fin de reducir el nivel de ruido y respirador para eliminar la inhalación de las partículas metálicas producidas. Otra limitación es que el corte terminado puede requerir una limpieza antes de realizar una soldadura adicional. Finalmente, como en todo proceso de soldadura y corte, es indispensable asegurar un ambiente de trabajo ordenado cumpliendo las recomendaciones de seguridad a fin de garantice la integridad tanto del soldador como de terceros.

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