Corte de vigas: Um guia completo

O corte de vigas refere-se ao processo de corte preciso de vigas de aço de vários perfis (vigas I, vigas H, canais, cantoneiras, etc.) para comprimentos e formas desejados para projetos de construção. O corte preciso da viga é essencial para a integridade estrutural, o ajuste adequado durante a montagem e a conclusão oportuna do projeto.

Introdução ao corte de vigas de aço estrutural

O corte estrutural de vigas de aço é o processo de moldar e dimensionar com precisão vigas de aço, vigas, pilares e outros elementos estruturais para integração em estruturas de construção, pontes, estruturas industriais e muito mais. Muitas vezes envolve cortar em comprimentos especificados e adicionar recursos como furos de parafusos, copas e biséis para pontos de conexão.

Importância na construção

Integridade estrutural: vigas cortadas com precisão permitem juntas fortes e encaixadas com precisão, garantindo a capacidade de suporte de carga e a estabilidade geral de uma estrutura.

Eficiência de montagem: Vigas cortadas nas dimensões e especificações corretas agilizam significativamente o processo de montagem, evitando atrasos e modificações inesperadas no local.

Cronogramas do projeto: O corte de viga oportuno e preciso contribui para a conclusão eficiente do projeto, reduzindo os custos associados a retrabalho ou atrasos.

Estética: Em estruturas de aço expostas, vigas cortadas com precisão podem contribuir para um projeto arquitetônico limpo e visualmente agradável.

Tipos de vigas metálicas estruturais

Vigas I e Vigas Flange Largas (vigas W): Assemelham-se ao “I” ou “H” maiúsculo em seção transversal, oferecendo excelente resistência à flexão.
Canais (vigas C): perfis em forma de C, comumente utilizados para enquadramento e travamento.
Vigas angulares (L-beams): em forma de L, versáteis para diversos suportes e conexões.
Tubulação Estrutural (HSS): Seções ocas quadradas ou retangulares utilizadas para pilares e treliças.

Principais objetivos do corte de vigas

Alcançando comprimentos especificados: Corte de vigas nos comprimentos exatos exigidos pelo projeto.
Criação de cortes quadrados limpos: Garante o ajuste adequado da junta e a integridade estrutural.
Adicionando recursos de conexão: Corte ou perfuração de furos para parafusos, soldas, etc.
Moldando vigas conforme necessário: chanfrar bordas para preparação de soldagem, criar copes (entalhes para encaixar em torno de outras vigas) ou mitering para juntas anguladas.

Métodos comuns de corte de vigas de aço estrutural

Existem vários métodos que podem ser usados para cortar ou moldar vigas estruturais de aço. Aqui está um detalhamento dos métodos de corte de viga mais comuns:

Corte oxi-combustível

Uma chama de pré-aquecimento (usando oxigênio e um gás combustível como acetileno, propano ou MAPP) aquece o aço até sua temperatura de ignição. Um jato de oxigênio de alta pressão então explode, oxidando o aço e criando um kerf fundido (o corte). É geralmente usado para vigas mais grossas.

Profissionais:

Versátil: Corta vários tipos de aço e uma ampla gama de espessuras
Portátil: o equipamento muitas vezes pode ser levado para o local de trabalho
Custo-benefício: Investimento relativamente baixo em equipamentos para configurações básicas.

Contras:

Zona afetada pelo calor (HAZ): pode alterar as propriedades do material perto da borda de corte
Distorção potencial: Expansão e contração térmica podem causar empenamento
Qualidade de corte mais áspera: Pode exigir moagem ou limpeza pós-corte.

Corte a plasma

Um arco elétrico superaquece e ioniza o gás (geralmente nitrogênio, argônio ou ar comprimido) em um jato de plasma. O plasma de alta velocidade derrete através do metal e expele o material fundido. Ele oferece velocidades mais rápidas e cortes mais limpos em comparação com o oxicombustível e funciona em vários metais.

Profissionais:

Mais rápido: significativamente mais rápido do que o oxicorte, especialmente para materiais mais finos
Cortes mais limpos: bordas mais suaves com menos escória e escória
Distorção reduzida: Menos entrada de calor em comparação com oxicorte minimiza HAZ
Versátil: Corta aço, aço inox, alumínio, etc.

Contras:

Limitações de espessura: Menos ideal para seções muito grossas (vigas de várias polegadas)
Bordas cônicas: Pode produzir cortes levemente chanfrados dependendo da técnica e do material.

Corte de serra (serra a frio, serra de fita)

Uma lâmina de serra de fita contínua com dentes endurecidos é usada para cortar a viga. As serras de fita fornecem boa precisão e são ideais para cortes retos, cortes miterados e feixes de corte de vigas de uma só vez. Assim como a serragem de fita, uma lâmina de serra circular também pode cortar o material. Estes são mais adequados para materiais muito espessos.

Profissionais:

Excelente qualidade de corte: Cortes lisos e quadrados com rebarbas mínimas
Baixa entrada de calor: HAZ insignificante e potencial de distorção reduzido
Manipula vários perfis: Pode cortar vigas, canais, ângulos e tubulações

Contras:

Mais lento: Normalmente mais lento do que o oxi-combustível ou corte a plasma
Desgaste da lâmina: As lâminas precisam de substituição periódica, aumentando o custo operacional.

Corte a laser

Uma viga de laser focado de alta potência derrete e vaporiza o metal ao longo do caminho de corte. O gás auxiliar (muitas vezes nitrogênio ou oxigênio) ajuda a expelir o material fundido. Ele oferece precisão excepcional e capacidades de corte intrincadas, mas muitas vezes é mais caro do que outros métodos.

Profissionais:

Extrema precisão: Ideal para cortes intrincados, tolerâncias apertadas e formas complexas
Mínima HAZ: Entrada de calor altamente localizada preserva as propriedades do material
Excelente qualidade de corte: bordas limpas e praticamente sem rebarbas
Potencial de automação: Adequado para integração CNC.

Contras:

Maior custo de equipamento: Investimento significativo em sistemas a laser
Limitações de espessura: Menos eficaz em seções de aço muito grossas
Materiais reflexivos: Pode ser desafiador cortar cobre e algumas ligas altamente refletivas de forma eficiente.

Máquinas de corte de vigas CNC

Essas máquinas combinam vários métodos de corte (muitas vezes corte a plasma e perfuração) com movimento controlado por computador para automatizar o processo. São ideais para grandes volumes de vigas e formas complexas.

Prós: Cortes mais rápidos, excelente precisão, sem distorção
Contras: O sistema requer programação, o que exige um operador especializado

Fatores que afetam a escolha do método

O melhor método é, muitas vezes, um equilíbrio desses fatores. É essencial avaliar os requisitos específicos do seu projeto e pesar as compensações entre velocidade, precisão, qualidade de corte e custo. Ver todos os fatores envolvidos pode ajudá-lo a determinar o melhor método de corte para diferentes projetos estruturais de aço.

Espessura do material

Aço fino (até aproximadamente 1 polegada): O corte a plasma geralmente oferece o melhor equilíbrio de velocidade, precisão e custo-benefício
Espessura média (1 a 3 polegadas): O corte oxicorte torna-se cada vez mais adequado, enquanto o plasma ainda pode ser viável dependendo da precisão e qualidade de borda desejadas. O corte a laser pode ser apropriado para alguns materiais mais espessos quando a precisão extrema e a distorção mínima são fundamentais.
Aço espesso (3+ polegadas): O oxicorte é tipicamente a principal opção devido à sua capacidade de cortar seções muito espessas.

Precisão desejada

Alta precisão: O corte a laser se destaca aqui, seguido pelo corte a plasma para uma boa precisão em uma ampla gama de espessuras
Precisão moderada: O corte com serra ou o corte com oxicombustível podem ser suficientes, dependendo dos requisitos específicos de tolerância.

Complexidade de corte

Cortes retos simples: Todos os métodos são adequados, com corte de serra potencialmente oferecendo bordas mais limpas
Formas ou biséis intrincados: O corte a laser e plasma são ideais devido à sua manobrabilidade e capacidade de cortar perfis complexos.

Volume de produção

Produção de alto volume: O corte a plasma e o corte a laser geralmente se destacam devido à sua velocidade e potencial de automação
Pequenos lotes ou cortes únicos: O corte de oxicorte ou serra pode ser econômico, pois os tempos de configuração e programação podem ser menos importantes.

Considerações de custo

Investimento em equipamentos: Os sistemas a laser são os mais caros, seguidos pelas configurações de corte de plasma, oxicombustível e serra
Custos Operacionais: Considere os custos de consumíveis (gás, pás, eletricidade), mão de obra e manutenção, pois estes variam entre os métodos
Valor da precisão e velocidade: Se tolerâncias apertadas e retorno rápido são críticos para a lucratividade, investir em um método mais eficiente e preciso pode compensar custos mais altos.

Considerações adicionais

Tipo de material: Enquanto a maioria dos métodos pode cortar aço carbono, aço inoxidável e outras ligas, alguns podem ser mais adequados para materiais específicos
Qualidade de borda desejada: Se a limpeza pós-corte mínima for essencial, o corte a laser ou plasma geralmente reduz a necessidade de moagem secundária ou usinagem
Conhecimentos disponíveis: A complexidade dos equipamentos e habilidades necessárias difere entre os métodos.

Equipamentos para corte de vigas

O Practibeam é um sistema de corte a plasma CNC do tipo pórtico portátil construído em alumínio para corte e perfuração de vigas de aço. Ideal para a construção civil.

Máxima Produtividade: Velocidade de corte até 5 vezes mais rápida que as brocas magnéticas. Movimentos CNC sem a necessidade de medição manual ou moldes, garantindo precisão e repetibilidade.

Fácil Operação: O sistema é portátil, por isso pode ser facilmente transportado até o canteiro de obras. A programação é intuitiva e simples.

Movimento CNC de quatro eixos: Ideal para corte de alta confiabilidade e precisão. Programação de corte e perfuração de peças e modelos 3D e 2D através do nosso sistema CADCAM, desde o projeto até o produto final.

Considerações de segurança para o corte de vigas

A segurança é de extrema importância no corte estrutural de vigas metálicas. Enfatize que práticas seguras de trabalho são inegociáveis. Aplique o uso adequado de EPIs, mantenha um espaço de trabalho limpo e incentive os trabalhadores a relatar riscos ou quase acidentes. Vamos dar uma olhada mais de perto nas seguintes considerações de segurança.

Fumos e Gases

Corte oxicorte: Produz quantidades significativas de fumos contendo óxidos metálicos, potencialmente nocivos se inalados

Corte a Plasma: Gera fumos e gases que podem irritar o sistema respiratório
Mitigação: A ventilação adequada é crucial. Em espaços confinados, use exaustores ou respiradores purificadores de ar (PAPRs)

Riscos de Incêndio

Corte de oxicorte: Faíscas, escória derretida e chama aberta representam um sério risco de incêndio

Limpe a área de trabalho de materiais inflamáveis e tenha extintores de incêndio prontamente disponíveis
Use barreiras ou cobertores resistentes ao fogo para proteger as áreas circundantes
Manter a vigilância para detritos fumegantes após o corte

Proteção dos olhos

Corte a Plasma e Laser: A luz intensa emitida pode causar danos oculares graves

Utilizar capacetes de solda com níveis de tonalidade adequados e específicos para o processo de corte
O corte a laser muitas vezes requer óculos de segurança especializados

Vestuário

Todos os métodos: Luvas resistentes ao calor, mangas compridas, botas de trabalho e aventais ou macacões reduzem o risco de queimaduras por faíscas, escória e radiação de calor

Evite roupas largas que possam pegar faíscas

Riscos de ruído

A exposição prolongada aos ruídos altos de alguns processos de corte pode levar a danos auditivos

Mitigação: Use proteção auricular adequada (protetores auriculares ou protetores auriculares) classificados para o nível de ruído

Movimentação de materiais

Vigas pesadas representam um risco de esmagamento ou ferimentos por impacto.

Utilizar equipamentos de elevação mecânica (guindastes, guindastes) adequados ao peso
Use técnicas adequadas de rigging e use calçados de segurança

Segurança elétrica

Cortadores de plasma e laser envolvem alta tensão.

Garantir que o equipamento esteja devidamente aterrado e inspecionado em busca de danos
Siga os procedimentos de bloqueio/tagout durante a manutenção

Pontos de segurança adicionais

Treinamento: Todos os trabalhadores envolvidos no corte de vigas precisam de treinamento completo em operação de equipamentos, práticas seguras e procedimentos de emergência
Primeiros Socorros: Tenha um kit de primeiros socorros bem abastecido no local, incluindo suprimentos para queimaduras e lesões oculares
FISPQ: Consulte as Fichas de Dados de Segurança de Materiais (FISPQ) para obter materiais específicos para entender os perigos e as precauções de manuseio.

Configuração e operação

Já consideramos diferentes métodos para o corte de vigas. A configuração específica e os procedimentos operacionais variam de acordo com o método de corte escolhido. A seguir está um guia geral. Consulte sempre as instruções do fabricante para o seu equipamento de corte específico.

Preparação de peças

Limpeza: Remova sujeira, ferrugem, óleo ou revestimentos da superfície de aço, especialmente ao longo da linha de corte pretendida. Os contaminantes podem interferir no processo de corte e afetar negativamente a qualidade do corte.

Marcação: Marque com precisão as linhas de corte desejadas na viga. Use escribas, pedra-sabão ou outras ferramentas de marcação apropriadas que serão visíveis durante o processo de corte.

Fixação segura

Prevenção de Movimento: Fixe a viga firmemente à mesa de trabalho ou cavalos de serra usando grampos, correntes ou outros métodos adequados. O movimento durante o corte compromete a precisão e representa um sério risco à segurança.

Minimização de vibração: A fixação adequada reduz a vibração, o que pode afetar negativamente a qualidade do corte, especialmente em processos focados na precisão.

Seleção de parâmetros apropriados

Velocidade de corte: A velocidade com que a tocha ou lâmina de corte percorre o material. Velocidades mais lentas geralmente aumentam a entrada de calor, enquanto velocidades mais rápidas podem afetar a qualidade de corte.

Pressões de gás (oxicombustível e plasma): Pressões corretas são críticas para cortes limpos e eficiência ideal do processo. Consulte os manuais do equipamento e as configurações recomendadas para o material e a espessura que está sendo cortada.

Tamanho/Tipo de Bico (Plasma): Os bicos são selecionados com base no tipo de material, espessura e amperagem desejada.

Potência do laser (corte a laser): A potência do laser precisa ser ajustada para o tipo de material e espessura para alcançar uma penetração completa do material e um corte limpo.

Configuração e calibração de equipamentos

Inspecione a condição: verifique se há desgaste, vazamentos, danos ou quaisquer sinais de mau funcionamento em tochas de corte, mangueiras, lâminas e sistemas a laser.

Siga os procedimentos de configuração: Consulte os manuais específicos do equipamento para obter as etapas adequadas de montagem, conexões e calibração.

Alinhamento: Certifique-se de que as tochas ou lâminas de corte estejam corretamente alinhadas com as linhas de corte marcadas. Para máquinas CNC, verifique a precisão do programa e o alinhamento do eixo.

Operação

Usar EPI: Use o equipamento de proteção individual adequado para o método de corte que está sendo usado.

Iniciar corte: Siga os procedimentos de partida específicos para o seu equipamento. Isso geralmente envolve acender a tocha (oxicorte), estabelecer um arco de plasma ou ativar o laser.

Manter a técnica adequada: Guie a tocha ou lâmina de corte firmemente ao longo da linha de corte. Monitorar o processo em busca de sinais de irregularidades (faíscas excessivas, alterações no som, corte irregular).

Desligamento seguro: Siga os procedimentos estabelecidos para desligar o equipamento com segurança e liberar pressões (se aplicável).

Melhores práticas para cortes de vigas de qualidade

Como em qualquer outra operação industrial, existem algumas boas práticas no corte de vigas que toda empresa deve aplicar. Vamos citar alguns deles.

Manutenção regular de equipamentos

Lâminas afiadas e limpas: lâminas de serra sem brilho ou bicos de plasma desgastados levam a cortes ásperos, rebarbas excessivas e precisão reduzida. Substitua ou afie as lâminas conforme necessário.

Sistemas calibrados: Certifique-se de que os sistemas a laser estejam corretamente alinhados e que a potência seja consistente para obter os melhores resultados.

Linhas e filtros de gás limpo: Evitam a contaminação em sistemas de oxicorte e plasma que podem afetar negativamente a qualidade do corte.

Habilidade e treinamento do operador

Técnica adequada: Entender as nuances de cada processo de corte é crucial para obter cortes limpos e precisos. As áreas de foco incluem:

Ângulo correto da tocha ou da lâmina
Velocidade de deslocamento constante
Manter distância de afastamento adequada (corte a plasma)

Experiência: Operadores com mais prática geralmente desenvolvem uma melhor “sensação” para o processo, permitindo-lhes ajustar em tempo real para obter os melhores resultados.

Controlando a entrada de calor

Velocidades de corte mais lentas: Reduzir a velocidade (dentro dos limites) pode ajudar a minimizar a distorção e o tamanho HAZ, especialmente com o corte oxicorte.

Técnicas de resfriamento: Sprays de água ou outros refrigerantes podem ser usados em alguns processos para gerenciar o acúmulo de calor em materiais sensíveis ou seções espessas.

Sequenciamento de cortes: Planejar a ordem dos cortes estrategicamente pode ajudar a distribuir o calor de forma mais uniforme e reduzir o empenamento.

Considerações materiais

Grau de aço: Algumas ligas de aço são mais propensas a endurecimento ou rachaduras ao longo da borda de corte. A compreensão das propriedades do material pode informar os parâmetros de corte ou a necessidade de tratamento pós-corte.

Condição da superfície: Ferrugem, escamas ou revestimentos excessivos podem interferir no corte. Pode ser necessária uma preparação adequada da superfície.

Seleção de equipamentos

Escolha o método certo: Combine o método de corte com a espessura do material, a precisão desejada e os requisitos de volume de produção para obter o melhor equilíbrio entre qualidade, velocidade e custo-benefício.

Equipamentos de qualidade: Investir em equipamentos de corte bem conservados e idôneos garante melhor desempenho e resultados mais consistentes.

Dicas adicionais

Cortes de teste: Antes de cortar peças críticas, realize cortes de teste em material de sucata do mesmo tipo e espessura. Isso permite o ajuste fino dos parâmetros e da técnica.

Inspeção Visual: Examine regularmente as arestas de corte quanto à qualidade, ajustando conforme necessário para manter a consistência.

Tratamento pós-corte

Uma vez cortada, a viga deve receber um tratamento pós-corte, que pode ser essencial para garantir a qualidade e funcionalidade de suas vigas de aço cortadas. O nível de tratamento pós-corte necessário depende da aplicação. Vigas expostas em projetos arquitetônicos podem exigir um acabamento mais meticuloso do que vigas escondidas dentro de uma estrutura.

Algumas ligas de aço podem ser mais propensas a endurecer ou fissurar ao longo das bordas cortadas, potencialmente necessitando de tratamento térmico (alívio de tensões) para restaurar a ductilidade. As arestas cortadas destinadas à soldagem geralmente têm preparações específicas, como chanfro ou limpeza, para garantir a penetração e a qualidade adequadas da solda.

Dedicar tempo para o tratamento pós-corte adequado ajuda a garantir:

Integridade estrutural: Bordas limpas e bem preparadas são essenciais para articulações fortes durante a montagem
Resistência à corrosão: A remoção da oxidação e a aplicação de revestimentos prolongam a vida útil da viga de aço
Estética: Superfícies lisas e sem rebarbas contribuem para uma estrutura final visualmente atraente, se necessário
Conformidade com as normas: Alguns projetos podem ter requisitos específicos para preparação de bordas, limpeza ou espessura de revestimento

Dependendo do que você deseja fazer com eles, talvez seja necessário aplicar alguns dos seguintes procedimentos:

Limpeza de bordas

Remoção de escória: O corte com oxicorte produz escória, um resíduo solidificado que precisa ser removido. Os métodos incluem lascar, moer ou escovar fios.

Remoção de Dross: O corte a plasma pode deixar escórias (pequenas contas de metal ressolidificado) na borda de corte. A moagem ou o arquivamento são normalmente usados.

Rebarbas: O corte de serra e outros métodos podem deixar rebarbas. A rebarbação com lima ou esmerilhadeira é essencial para a segurança e ajuste adequado durante a montagem.

Remoção de oxidação: Limpe qualquer ferrugem ou oxidação formada nas arestas cortadas para preparar a superfície para tratamento adicional, se necessário.

Preparação de superfície para revestimento/pintura

Limpeza: Certifique-se de que a superfície esteja livre de óleo, graxa, detritos e escória residual ou escória antes de aplicar qualquer revestimento. Pode ser necessária a limpeza com solventes ou o jateamento leve de areia.

Perfil: Alguns revestimentos requerem um perfil superficial específico (rugosidade) para uma aderência adequada. Siga as recomendações do fabricante do revestimento.

Primer: Aplicar um primer adequado para evitar a corrosão e promover uma forte aderência da pintura ou revestimento final.

Ações corretivas

Distorção: Ocasionalmente, o calor do corte faz com que as vigas empenem ou dobrem. A correção pode envolver endireitamento de chama (requer conhecimento especializado) ou prensagem mecânica.

Cortes ou erros superdimensionados: Em alguns casos, o preenchimento com material de solda e o recorte podem ser possíveis. Erros graves podem exigir o descarte da peça e o recomeço.

Inspeção

Precisão dimensional: Verifique se os comprimentos de corte e a colocação de feições (furos, entalhes, etc.) atendem às tolerâncias necessárias.

Qualidade da superfície: Verifique a suavidade, a ausência de defeitos e a prontidão para quaisquer revestimentos ou tratamentos subsequentes.

Técnicas avançadas de corte de vigas

O corte de vigas não precisa ser um processo difícil. Existem métodos mecanizados que permitem realizar este trabalho com a mais alta qualidade e em uma fração do tempo que leva com métodos manuais.

Automação CNC

Integração com sistemas de corte: As máquinas de Controle Numérico Computadorizado (CNC) integram-se com sistemas de corte a plasma, oxicombustível ou laser, permitindo o corte automatizado de formas complexas e a produção em lote a partir de instruções programadas.

Vantagens:

Alta precisão e repetibilidade: Ideal para cortes intrincados e tolerâncias exigentes
Maior produtividade: tempos de configuração reduzidos e a capacidade de executar sem supervisão
Versatilidade: Suporta vários perfis de viga e uma ampla gama de características de corte.

Considerações: Necessário conhecimento em programação e maior investimento inicial em comparação com o corte manual.

Corte de bisel

Cortes angulados: Criação de cortes angulados nas bordas da viga para preparação para soldagem de diferentes configurações de juntas (sulco em V, sulco K, etc.).

Métodos: Cabeças chanfradas especializadas para tochas de oxicombustível ou plasma, cabeças de corte controladas por CNC ou máquinas de chanfro mecânico.

Importância: O chanfro adequado garante a penetração ideal da solda, a resistência da junta e a integridade estrutural.

Corte de furos

Perfuração precisa: Máquinas de perfuração dedicadas ou equipamentos de fresagem CNC para criar furos de parafusos em vigas e outros componentes estruturais.

Corte de furos a plasma ou oxicombustível: Métodos possíveis, embora a qualidade da borda possa ser mais áspera do que a perfuração.

Eficiência: A produção em lote de componentes com padrões de furos padronizados se beneficia muito da automação CNC.

Corte cope

Entalhes para conexões: Os cortes Cope criam um perfil semicircular na extremidade de uma viga, permitindo que ela se encaixe sobre uma flange de outra viga, formando uma junta forte e apertada.

Métodos: Máquinas especializadas de coping, plasma controlado por CNC ou sistemas de corte oxicombustível

Precisão e velocidade: O enfrentamento automatizado é significativamente mais rápido e preciso do que os métodos manuais.

Corte de esquadrias

Cortes angulados para juntas de viga: permitem que as vigas se unam em ângulos diferentes de 90 graus.

Técnicas: Equipamentos de serra especializados ou sistemas de corte CNC para juntas de esquadria de precisão e complexas.

Outros avanços

Recursos de corte 3D: Sistemas CNC sofisticados, como o Practibeam, mencionado anteriormente, facilitam o corte de formas e perfis 3D complexos, expandindo as possibilidades de projeto e reduzindo a preparação de soldagem.

Corte robótico: Integração de sistemas de corte com braços robóticos para maior flexibilidade e manobrabilidade, especialmente para cortes intrincados em peças grandes.

Integração de software: O software de projeto e agrupamento otimiza o uso de material, minimiza o desperdício e agiliza a programação para processos de corte CNC eficientes.

Confira o artigo na integra: Corte de vigas: Um guia completo – Codinter Brasil