corte acero

Historia y evolución del corte de acero

Ingeniería Civil y Transporte
 21-sep-2020 | Structuralia

¿Por qué es fundamental dominar el corte de acero? Desde muchos siglos antes de Cristo, artesanos de las principales civilizaciones del mundo se dedicaban a calentar masas minerales de hierro junto con carbón mineral con el objetivo principal de producir armas y herramientas, proceso que hoy conocemos como hierro forjado. Lo que no sabían es que, ocasional y accidentalmente, este proceso, bajo las condiciones correctas, daba como resultado acero

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Mucho menos sabían que el acero sería tan significativo para el desarrollo de la sociedad, y que muchos siglos después, revolucionaría por completo la tecnología y la forma de vida; pero para esto, sería fundamental dominar el mecanizado y el corte del acero. Y no es hasta la Revolución Industrial cuando el dominio del acero como material consigue una de las primeras posiciones entre los materiales utilizados para la construcción y la ingeniería en general.

El mecanizado en la Revolución Industrial 

No fue hasta el siglo XIX, durante la Revolución Industrial, que se empezó a desarrollar el mecanizado del acero. La trabajabilidad era muy limitada ya que las herramientas de corte eran apenas más duras que los materiales que podían cortar, duraban poco, y encarecían demasiado el proceso. Tal vez, esto sea parte de la razón por la cual para esta época también nace la estandarización de elementos prefabricados de acero, tratando de reducir la necesidad de mecanizar o cortar el acero

Todo esto empezó a cambiar cuando Robert Mushet hizo los primeros experimentos con manganeso y tungsteno, creando así, el acero Mushet, lo que derivaría en aceros más resistentes, capaces de soportar mayores temperaturas, y por ende, más duraderos. Y basándose en esto, Frederic Taylor desarrollaría a principio del siglo XX aceros rápidos (HSS) y posteriormente los extra rápidos (HSS-E), los cuales, aunque hoy en día han sido ampliamente superados por aleaciones modernas de acero, se siguen utilizando en la mecanización y corte de acero

A partir de la segunda guerra mundial, también se experimentó con distintas aleaciones que derivaron en materiales aún más duros, como el metal duro WIDIA, los denominados CERMETS (metales cerámicos), y posteriormente en las años 70, el nitruro de boro cúbico (CBN) y el diamante policristalino (PCD). Pero paralelamente y con la misma importancia se avanzaría tanto en la tecnología como en la técnica del mecanizado y corte del acero. 

Corte de acero: Tecnologías de control numérico computarizado

En paralelo al mecanizado, se estarían desarrollando técnicas de corte de acero más flexibles y precisas que el común mecanizado, que descuentan el factor humano de la ecuación; siempre teniendo en mente maximizar la eficiencia de la producción. Así ya desde principios del siglo XX se pensaba en herramientas de corte basadas en el control numérico, es decir, sistemas de automatización mediante comandos programados.

Pero sin mucha concreción hasta 1942, cuando el crecimiento exponencial de la industria aeronáutica demanda nuevos niveles de precisión y flexibilidad en la producción de elementos, que se introducen a la producción en masa, cortadoras controladas por control numérico. Aunque para ese momento, seguían siendo herramientas muy costosas, que ocupaban mucho espacio, y eran extremadamente complicadas de programar. 

Era necesaria la aparición de los microprocesadores para que se diera la verdadera revolución en las herramientas de corte de control numérico, desde este momento, llamadas herramientas a control numérico computarizado (CNC). Gracias a este desarrollo tecnológico, estas herramientas se volvieron verdaderamente accesibles a distintos niveles de la industria metalúrgica y manufacturera. Lo que propiciaría enormemente la adopción de tecnologías altamente compatibles con CNC, como el Oxicorte, el plasma, el láser y el chorro de agua.

Oxicorte

Es un proceso de corte que consiste en calentar el acero a 900ºC mediante una llama producida con gas combustible, de manera que posteriormente una corriente de oxígeno se encargue de cortar el acero mediante oxidación. Es una tecnología que se utiliza desde hace más de cien años, pero hoy en día, sigue siendo muy usada para realizar el corte de chapas, barras de acero al carbono de baja aleación u otros elementos ferrosos, en espesores de 3/8 de pulgada a 12 pulgadas.

Por otra parte, es una tecnología que demanda un capital relativamente bajo para poner en funcionamiento, pero en contrapartida, no es tan precisa como otras técnicas de corte, normalmente de ±0.0625 a ±0.125 pulgadas, debido a que la zona afectada por las altas temperaturas es considerablemente grande. 

Plasma 

En 1954, se descubre que aumentado el flujo de gas y reduciendo la abertura de la boquilla se obtiene un chorro de plasma, y creando un arco eléctrico entre la boquilla y la pieza a cortar, este chorro de plasma es capaz de atravesar por completo el espesor de la pieza. Cabe destacar que este tipo de corte se puede hacer por aire, por inyección de agua, o por inyección de oxígeno. 

En general, el plasma ofrece una superficie de calor más concentrada, y unas temperaturas de corte mucho más elevadas (20.000 ºC), lo que aumenta la velocidad considerablemente, eso sí, dependiendo siempre de la potencia de la cortadora. En resumen, es una tecnología de corte bastante versátil, ya que admite distintos niveles de precisión y la velocidad de corte se ve menos afectada por el espesor del material, que en otros tipos de corte.

Láser 

Se usó el corte Láser, por primera vez, en 1965 para perforar troqueles de diamante, y más tarde, en 1960 se combinaría con oxígeno para cortar acero. Este método se basa en un resonador láser, que emite un rayo de luz de baja divergencia con una longitud de onda muy precisa, y hoy en día, la gran mayoría son impulsadas por un resonador de CO2. 

A pesar de que hoy en día se usan resonadores mucho más poderosos que hace 50 años, el corte láser sigue limitado a espesores de no mucho más de 1.5 pulgadas, y la demanda de capital de esta tecnología es considerablemente alta con respecto a otros métodos. Pero, encuentran su espacio en talleres de fabricación medianos gracias a su versatilidad a la hora de cambiar la configuración de corte de un metal a otro, casi inmediatamente. 

Chorro de agua

Es la tecnología más joven, pero al mismo tiempo bastante prometedora, el primer corte con agua propulsada a altas presiones fue hecho en 1971, pero para ese entonces no era capaz de atravesar el acero. Con el avance de la tecnología de las bombas que permiten expulsar el agua a mayor presión, y gracias a añadir materiales abrasivos al proceso, como granate u óxido de aluminio; el corte con chorro de agua se ha convertido en un método muy versátil y muy preciso. 

Pudiendo cortar un espesor de 12 pulgadas de ser necesario, se ha convertido en una de las técnicas preferidas de los talleres de fabricación, ya que a pesar de su alta precisión y su alta velocidad de corte, este no genera calor en las zonas adyacentes al corte. Otro aspecto bastante atractivo de este sistema, es su versatilidad desde el punto de vista económico, es decir, el coste está directamente relacionado con la potencia de la bomba de agua, y en última instancia, de las necesidades que se quieran cubrir.

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