El ranurado por arco de carbono con aire elimina el metal mediante el intenso calor de un arco creado entre un electrodo de carbono y la pieza de trabajo. A medida que el material se funde, el aire comprimido, que se dirige a través de las salidas de las mordazas inferiores de la antorcha que sostiene el electrodo, levanta el metal fundido fuera del arco antes de que el metal se solidifique.
El proceso de ranurado por arco de carbono con aire no requiere oxidación para mantener el corte, por lo que puede ranurar o cortar metales que el proceso de oxicorte no puede. De hecho, la mayoría de los metales comunes (acero al carbono, acero inoxidable, placas de desgaste de alta aleación, aleaciones de cobre y hierros fundidos) pueden cortarse utilizando el ranurado por arco de carbono con aire.
Las aplicaciones típicas incluyen el ranurado por detrás de los cordones de soldadura para alcanzar el metal de soldadura depositado desde el otro lado de la pieza, la eliminación de compuertas y bandas de las piezas fundidas, la eliminación del metal de soldadura viejo o sobrante para poder reparar el equipo y la remodelación del metal desgarrado antes de la reparación de la soldadura, especialmente en equipos de construcción.
El inventor del ranurado por arco de carbono, Myron Stepath, desarrolló originalmente el proceso para eliminar soldaduras defectuosas en placas de blindaje de acero inoxidable en buques de guerra estadounidenses; los métodos convencionales, como el astillado y el esmerilado, resultaron inviables debido a factores de tiempo y coste. Stepath realizó su trabajo original con la Marina durante la Segunda Guerra Mundial antes de fundar Arcair Co. en 1949. Hoy en día, Arcair forma parte de la familia de marcas ESAB, y el nombre Arcair es sinónimo del proceso de ranurado.
La velocidad a la que se elimina el metal se basa en la eficiencia de la corriente de aire, el diámetro del electrodo de carbono, la salida de la fuente de potencia de soldadura y la habilidad del operador. Afortunadamente, aprender el proceso de ranurado por arco de carbono con aire sólo requiere práctica. Aquí hay ocho consejos para mejorar los resultados.
1. Elija un electrodo
Hay tres tipos de electrodos de carbono: Electrodos recubiertos de CA (para usar con fuentes de alimentación de CA), electrodos lisos de CC y electrodos recubiertos de cobre de CC. Estos últimos son los más utilizados debido a su vida útil comparativamente larga, a las características estables del arco y a la uniformidad del surco.
Estos electrodos se fabrican mezclando carbono y grafito con un aglutinante. Al hornear esta mezcla se obtienen electrodos de grafito densos y homogéneos de baja resistencia eléctrica, que luego se recubren con un grosor controlado de cobre.
Los electrodos de carbono recubiertos de cobre tienen tres formas y múltiples tamaños: electrodos redondos con diámetros que van de 1/8 a 1 pulgada, electrodos semirredondos con diámetros de 5/8 pulgadas y electrodos planos (rectangulares) que miden 5/32 pulgadas por 3/8 pulgadas o 3/16 pulgadas por 5/8 pulgadas. Los electrodos rectangulares se utilizan para hacer ranuras rectangulares y eliminar refuerzos de soldadura, mientras que los electrodos de media caña proporcionan la versatilidad de crear una gubia redonda o plana dependiendo de su orientación.
La profundidad y el contorno de la ranura producida son controlados por el diámetro del electrodo y la velocidad de desplazamiento. Las profundidades de ranura superiores a 1,5 veces el diámetro deben realizarse en varias pasadas. La anchura de la ranura viene determinada por el diámetro del electrodo y suele ser 1/8 de pulgada más ancha que el diámetro. Se puede hacer un surco más ancho con un electrodo pequeño oscilando el electrodo en un movimiento de tejido.
El diámetro del electrodo de carbono está limitado por la salida de la fuente de energía. La tabla 1 sugiere los rangos de corriente para los electrodos revestidos de cobre de CC más utilizados.
2. Elija una antorcha
Un conjunto de antorcha y cable para ranurado manual incluye conexiones para el cable de soldadura y la línea de aire comprimido. Asegúrese de dimensionar la antorcha y el cable de tierra adecuadamente en función del amperaje y la longitud del cable. Una bota de conexión aislada y un kit de conexión simplifican la conexión de la antorcha y eliminan la posibilidad de que se produzca un arco eléctrico al entrar en contacto con piezas eléctricamente calientes.
La antorcha manual sostiene el electrodo de carbono en un cabezal giratorio para que los chorros de aire permanezcan alineados con el electrodo independientemente del ángulo. La mayoría de los sopletes tienen un conjunto de chorros de aire, pero algunos tienen chorros de aire en dos lados del electrodo, que son mejores para algunos usos, como la eliminación de almohadillas y bandas de piezas fundidas grandes (lavado de almohadillas).
Los modelos de sopletes manuales tradicionales requieren una buena cantidad de presión de agarre para abrirse, alrededor de 27 libras o más. El soplete más nuevo de Arcair, el AirPro X4000, utiliza el aire comprimido que ya fluye por el soplete para abrir neumáticamente las mordazas del soplete. El operario pulsa un interruptor basculante, las mordazas se abren y el operario puede insertar, ajustar y retirar los electrodos de carbono sin esfuerzo. Como ventaja añadida, la eliminación de un conjunto de palanca crea una antorcha de perfil más bajo para mejorar el acceso.
El interruptor basculante también controla la función de encendido/apagado del aire comprimido para que no fluya aire a través de la antorcha o el cable sin que el operador inicie el flujo a través del interruptor basculante. Un mecanismo de cierre bloquea el flujo de aire cuando se utiliza para reducir la fatiga de las manos, mientras que una válvula de aire «sin fugas» ahorra electricidad y costes de mantenimiento del compresor de aire del taller.
Las antorchas manuales suelen estar refrigeradas por aire. Para aplicaciones de alta corriente, se pueden utilizar conjuntos de cables refrigerados por agua con antorchas de gran potencia.
3. Colocar el electrodo
Cuando se utilicen electrodos de carbono recubiertos de cobre, coloque el electrodo en la antorcha de forma que el extremo no recubierto apunte hacia la pieza de trabajo. Ajuste la presión de aire a 80 a 100 psi, que es un flujo suficiente para evitar que el carbono quede atrapado en la gubia.
En condiciones normales, coloque el electrodo de manera que no sobresalga más de 7 pulg. de carbono del cabezal de la antorcha. Para el aluminio, esta extensión debe ser de 3 pulgadas. La fuente de chorro de aire se coloca siempre entre el electrodo y la pieza a cortar. Si hay suficiente flujo de aire, la limpieza de la junta no es un problema.
4. Provocar un arco
Provocar un arco tocando ligeramente el electrodo de carbono en la pieza de trabajo. Deja que el arco comience y muévelo lentamente hacia adelante o de lado a lado según sea necesario para lograr el objetivo. El cebado del arco es un poco diferente y ligeramente más fácil que con un electrodo de soldadura. Antes de iniciar el arco, tómese el tiempo necesario para colocarse en una posición cómoda, y no tire del electrodo hacia atrás una vez que se haya iniciado el arco.
El proceso de despiece con arco de carbono al aire funciona entre 35 V y 55 V. Escuche si el arco es ruidoso, lo que indica que hay suficiente voltaje (nota: use protección para los oídos cuando realice el ranurado). Un arco apagado significa que el voltaje es demasiado bajo, lo que podría dar lugar a depósitos de carbón.
5. Ángulo de desplazamiento
Sujete la antorcha de modo que el electrodo de carbono se incline hacia atrás desde la dirección de desplazamiento con el chorro de aire que pasa por la punta del electrodo para evacuar el metal fundido. El ángulo adecuado de la antorcha con respecto a la pieza de trabajo es de 35 a 45 grados.
6. Profundidad del ranurado
La velocidad de desplazamiento determina la profundidad del ranurado. Cuanto más rápida sea la velocidad de desplazamiento, menos profundo será el gubiado. Una velocidad de desplazamiento lenta produce un gubiado más profundo. Se debe mantener un arco corto progresando en la dirección del corte lo suficientemente rápido para mantener el ritmo de eliminación de metal y el consumo del electrodo. La constancia de la progresión controla la suavidad de la superficie resultante.
7. La técnica de empuje
Utilice siempre una técnica de empuje con el ranurado por arco de carbono con aire. Muévase continuamente hacia delante con el aire soplando desde detrás del arco. Nunca retroceda. Esto evita los depósitos de carbono en el material base que no pueden soldarse sin volver a ranurar o esmerilar primero para limpiar completamente el material base.
8. Enfoque en la línea
Cuando se realiza el ranurado posterior de una junta de soldadura, se debe enfocar en la línea de la junta, que es visible justo delante del electrodo de carbono. Esto le permite seguir el cordón de soldadura. Para controlar mejor los resultados del ranurado, mantenga la cabeza detrás del arco.
Con estos consejos en mente, y con un poco de práctica, el ranurado con arco de carbono al aire puede ser una forma sencilla, barata y muy eficaz de eliminar casi todos los metales en una variedad de aplicaciones de fabricación y reparación de metales.
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