Jato de água 101:Usinagem com jato de água abrasivo

O corte por jato de água tem sido uma tecnologia de especialidade usada em uma ampla variedade de indústrias, desde mineração até processamento de alimentos, que remonta a cerca de 1850. Nas décadas de 1960 e 1970, grandes avanços foram feitos não apenas na tecnologia e design, mas também nos métodos de fabricação dessas máquinas de alta bombas de pressão. Em 1990, uma corrente de jato de água de alta pressão estava sendo misturada com materiais abrasivos e uma nova revolução no corte de formas nasceu:usinagem com jato de água abrasivo. Esta descoberta da adição de abrasivo (granada) à corrente de jato de alta pressão transformou essa corrente de jato em uma ferramenta de moagem precisa que pode esculpir QUALQUER material com o qual entrar em contato. Na década seguinte, o processo foi aperfeiçoado em uma tecnologia de corte de precisão não apenas para chapas metálicas, mas literalmente para qualquer material. O jato de água pode processar muitos materiais como aço, alumínio, plástico, madeira, carpete, espuma, azulejos, pedra e literalmente qualquer outra coisa que você possa tocar.

Limitações do corte por jato de água

Embora existam muitas vantagens, existem algumas regras e condições materiais que também devem ser observadas. Primeiro, um jato de água deve percorrer todo o caminho ATRAVÉS de um material, pois, em geral, a gravação e a usinagem abrasiva a uma profundidade controlada não são possíveis com precisão. Cortes interrompidos, como vazios entre paredes e tubos, geralmente não são aplicações adequadas para jatos de água porque a corrente de jato não é mais controlada ao sair da primeira parede para o espaço entre as paredes - criando assim um padrão amplo do tipo "espingarda" no lado oposto. muro.

Os laminados são um material problemático para jatos de água, mas apenas quando perfurados. Isso ocorre porque quando a corrente de jato está esculpindo/triturando o material (em um orifício cego), ela também está tentando separar as camadas. Embora existam algumas abordagens de baixa pressão para esses materiais, elas não são 100% confiáveis. Assim, o melhor método é fazer um furo inicial para usinagem de laminados. Vidro temperado, cerâmica quebradiça e materiais semelhantes também são problemáticos porque tendem a quebrar quando o estresse é aliviado pela ação de corte do processo.

Benefícios das máquinas de corte a jato de água

Agora que abordamos o que evitar em um jato de água, podemos expressar que o resto do mundo da fabricação e os materiais são amplamente abertos e facilmente usinados pelo processo de usinagem por jato de água abrasivo. A facilidade de operação de um sistema de corte por jato de água também o torna muito atraente tanto para iniciantes quanto para especialistas. Normalmente, a única informação necessária para um jato de água é o arquivo de forma em um formato DXF simples – então o operador insere o tipo, espessura e precisão de corte desejada. Devido à simplicidade e flexibilidade, agora existem muitas empresas substituindo ou complementando seus métodos de operação existentes com métodos de corte por jato de água, pois este é um método preciso de corte que não produz gases ou resíduos perigosos e NÃO é um processo térmico. Isso significa que as peças feitas de materiais sensíveis ao calor, como a maioria dos plásticos, não são danificadas ou destruídas no processo de usinagem. Hoje, a tecnologia de jato de água é capaz de produzir pressões de corte superiores a 90.000 PSI (90kpsi).

Os jatos de água são definidos por três fatores principais:

1. Tamanho ou capacidade da mesa/viagem;
2. Pressão de corte; e
3. Potência de corte (hp).

Um sistema de jato de água típico terá um curso de mesa de 5' x 10' ou 6' x 12' com uma pressão operacional de 60.000 psi (60kpsi) alimentada por uma bomba hidráulica de 30 HP acionada eletricamente para produzir essa pressão. A pressão da bomba — e o volume de água produzido nessa pressão — pode ter um grande impacto não apenas no desempenho da máquina, mas também nos custos operacionais da máquina. Uma bomba operando à pressão de 40kpsi pode custar alguns dólares a menos para funcionar por hora, mas pode literalmente levar o dobro do tempo para cortar a mesma peça com a mesma qualidade que a mesma máquina operando a 60kpsi, dobrando assim o custo de fabricação. Em outro exemplo, uma bomba produzindo 60kpsi a 30 HP produzirá 0,6 galões por minuto (GPM) de água pressurizada. A mesma máquina operando na mesma pressão (60kpsi), mas utilizando uma bomba de 60 HP produzirá 1,2 GPM de água de corte pressurizada, o que permitirá ao operador aumentar as velocidades de corte para a mesma peça, com as mesmas tolerâncias, em 40 %.

Bombas

Existem dois tipos principais de bombas disponíveis para compra ou substituição em um sistema de jato de água. De longe, as bombas intensificadoras têm sido mais populares devido às maiores velocidades de corte, pressão de operação constante e confiabilidade. Abaixo está uma descrição dos tipos de bombas disponíveis para aplicações de corte com água direta e com água abrasiva:

Drive direto

Normalmente, três êmbolos são acionados por um motor elétrico (ou gasolina/diesel) – girando um virabrequim e produzindo até 55kpsi. As principais vantagens deste tipo de bomba incluem:

• O menor custo de investimento da bomba,
• Não é necessária água de resfriamento,
• Sem perda de desempenho do acionamento por meio de um sistema hidráulico de óleo e
• O volume de água de alta pressão criado é maior do que o de uma bomba tipo intensificador.

A desvantagem deste estilo de bomba é que a pressão diminui gradualmente de hora em hora a partir do momento em que a bomba é ligada à medida que as vedações e os componentes internos da bomba se desgastam, afetando a velocidade de corte e o acabamento. Esta bomba também possui mais componentes internos de desgaste que exigem tempo de inatividade e custo de manutenção ligeiramente maiores.

Intensificador

Nesta bomba, um motor elétrico (ou gasolina/diesel) produz uma pressão de óleo hidráulico de (normalmente) 3kpsi ou mais. Este óleo pressurizado é então transferido para um cilindro que aciona um pistão para frente e para trás. O pistão está conectado a um êmbolo que é 20x menor que o pistão. Vedações de alta pressão separam o óleo na câmara dos pistões da água na câmara dos êmbolos. As diferentes proporções de diâmetro entre o pistão e o êmbolo criam o efeito de intensificação e, assim, os 3kpsi de pressão do óleo hidráulico criarão 60kpsi de pressão da água. As principais vantagens deste estilo de bomba é que a pressão é maior e mais consistente, permitindo maiores velocidades de corte e acabamentos de superfície de corte confiáveis. A desvantagem é que esta bomba requer água de resfriamento para o óleo hidráulico e é um pouco menos eficiente eletricamente.

Qualquer tipo de bomba de alta pressão pode ser empregada para cortar usando água direta ou jato de água abrasivo. Qualquer máquina de jato de água abrasivo pode ser utilizada como uma máquina de água direta simplesmente eliminando a mistura abrasiva. No entanto, as máquinas projetadas para operações de corte direto com água podem exigir modificações significativas para utilizar métodos de usinagem abrasiva. As aplicações típicas para cada um estão listadas abaixo:

• Águas diretas: Usado para aplicações que podem ser cortadas com faca ou tesoura, como processamento de alimentos, papel, carpete, espuma, isolamento de fibra de vidro, juntas, etc.
• Usinagem a Jato Abrasivo: Metais, plásticos, azulejos, pedras, granitos e quaisquer outros materiais que não sejam facilmente cortados.
• Materiais processados: Aço, alumínio, aço inoxidável, cobre, latão, plástico, espuma, juntas, isolamento, carpete, vidro, azulejo, pedra, madeira, etc.

Fabricantes populares de jatos de água incluem Bystronic, Calypso, Esab, Flow, Omax, Jet Edge, Ward Jet, Hydra Jet, Romeo Engineering, Wardjet e KMT. Se você quiser saber mais sobre jatos de água ou outras máquinas de fabricação, confira o recurso abaixo ou entre em contato conosco.