Corte por jato de água de fibra de carbono:benefícios, desvantagens e práticas recomendadas

O que é um jato de água?

Um jato de água usa uma bomba para criar um jato de água de alta pressão (até 90.000 psi) que pode cortar qualquer coisa, desde espuma até placas de aço de 8+". Ao cortar metal ou fibra de carbono, um material abrasivo, como granada, é usado para auxiliar no processo de corte. (Veja os links "Fonte" na parte inferior da postagem para obter mais informações sobre como funcionam os jatos de água.)

Agora vamos ver por que um jato de água é uma ferramenta tão boa para cortar fibra de carbono.

Espessura da peça

Uma grande vantagem do jato de água é que ele pode cortar painéis de carbono muito grossos com relativa facilidade. Com uma fresadora, peças grossas exigem mais passagens, o que leva tempo e causa mais desgaste da broca. Você também precisa se preocupar em limpar lascas e poeira dos slots profundos. Além disso, com o ajuste adequado você pode facilmente cortar pequenos recursos que seriam impossíveis em um roteador devido à profundidade.

Velocidade

A velocidade de corte em um jato de água, especialmente para recursos pequenos, é muito mais rápida do que usar um roteador. Com uma fresadora, a profundidade de corte e a taxa de avanço dependem do tamanho da fresa e da espessura da peça. Brocas menores e peças mais grossas requerem múltiplas passagens, enquanto um jato de água pode cortar a mesma peça em uma única passagem e geralmente com uma taxa de alimentação mais rápida.

Prevenção contra poeira

Outra grande vantagem de usar um jato de água é a contenção de poeira. Uma das principais preocupações ao trabalhar com fibra de carbono é a poeira. O pó de fibra de carbono pode penetrar no funcionamento interno de suas máquinas e fazer com que as peças triturem ou se desgastem mais rápido do que normalmente. Também é irritante se inalado ou pode causar coceira se entrar em contato com a pele. Com o jato de água, todo o pó de carbono é lançado na caixa d'água, onde é mais fácil de manusear para o descarte adequado. Não são necessários sistemas caros de evacuação de poeira.

Padrões de corte justos

O diâmetro do jato de um jato de água pode ser ajustado para aproximadamente 0,025 polegadas, o que permitirá o corte de projetos com orifícios muito pequenos ou características internas. Este diâmetro de ferramenta também pode ser usado para cortar fadas próximo a uma geometria quadrada interna.

 

Desvantagens

Embora existam muitas vantagens em usar um jato de água para cortar fibra de carbono, também existem algumas desvantagens. As próximas seções abordarão essas áreas.

Acabamento de borda

Como o jato de água usa um abrasivo para cortar as fortes fibras de carbono, a borda pode ter uma superfície ligeiramente áspera. Isto pode ser controlado com o tamanho da malha granada (quanto mais fino o abrasivo, mais fino o acabamento) e com a taxa de avanço. Embora para algumas peças esse acabamento seja aceitável, outras peças precisarão ser lixadas para obter um acabamento mais liso. O tempo gasto na limpeza da borda pode compensar algumas das vantagens obtidas com o corte das peças no jato de água. Há um equilíbrio entre velocidade de corte e complexidade da peça a ser considerado ao operar um grande volume de peças.

Revolta

Outra área de preocupação ao cortar fibra de carbono é o retorno que ocorre ao passar por cima de uma das ripas. O tanque de jato de água usa ripas de metal que abrangem toda a largura do tanque e fornecem uma superfície para apoiar o material de trabalho. Quando o jato de alta pressão passa sobre a ripa de aço, o jato de água e abrasivo pode ser desviado para cima, o que essencialmente atinge a parte traseira de uma peça. Normalmente, isso não seria perceptível em uma peça de metal, mas poderia arruinar uma parte da superfície de uma peça de carbono.



Felizmente, existem soluções para resolver este problema. Na Elevated Materials cortamos nossas peças em cima de uma prancha Rhino. A prancha Rhino é composta por “canudos” de HDPE que permitem que o jato passe sem soprar de volta em direção ao carbono. Seu pequeno tamanho de célula nos permite cortar peças pequenas e complexas sem a preocupação de que caiam no tanque.



Para projetos de alto volume e tamanho relativamente grande, criamos acessórios que se projetam do fundo do tanque para garantir que o jato corte apenas a água. As peças são então mantidas no lugar por meio de ventosas. Com esses acessórios, cortamos mais de 1.000 peças da mesma peça e não tivemos que trocar nenhum componente importante.

Delaminação

Outro desafio de cortar fibra de carbono com jato de água é fazer furos. O jato de água de alta pressão pode corroer a resina entre as camadas de fibra de carbono e causar separação ou delaminação, o que enfraquece a peça.



Muitos fabricantes fazem furos prévios em outra máquina e depois levam a peça ao jato de água para corte. A desvantagem desse método, é claro, é o risco de desalinhar o caminho de corte do jato de água com os furos pré-perfurados.

Na Elevated Materials investimos muito do nosso tempo e recursos no aperfeiçoamento do nosso método de perfuração de fibra de carbono para evitar a delaminação. A técnica tem tudo a ver com diminuir a pressão do jato para cerca de 10KSI (10.000 psi) e garantir que a granada saia do bico antes da água em alta pressão. Usamos uma válvula auxiliar de vácuo que puxa a granada através do bico antes que o jato seja ligado, garantindo que a granada atinja a peça antes de qualquer água. Se a água em alta pressão atingir a peça por si só, ela irá delaminar.

Perfuramos e cortamos peças com mais de 2,5 cm de espessura sem qualquer delaminação.

Bordas cônicas

Outra preocupação que deve ser resolvida com o corte por jato de água são as bordas cônicas. Como um jato de água é um fluxo de alta pressão que passa por um bico, ele se expande à medida que se afasta do bico. Dependendo da distância entre sua peça e a ponta do bico, determina o quão expandido seu jato será quando atingir a peça que você está cortando. Quanto mais longe a peça estiver, mais seu jato poderá se expandir. Um jato expandido deixa uma aparência jateada e um corte de qualidade inferior e velocidade mais lenta.

A conicidade da borda pode ser ajustada acelerando ou desacelerando seu federado. Ele também pode ser controlado usando um sistema de controle de cabeça inclinado ou dinâmico. A imagem abaixo mostra alguns possíveis problemas de conicidade que você pode enfrentar se não tiver a pressão ou taxa de avanço corretas.

Custo

Curiosamente, o custo é semelhante entre a fresagem e o corte por jato de água. Por um lado, você tem bits para substituir continuamente e extração de poeira para se preocupar com roteamento versus material abrasivo e consumíveis como acessórios, bicos e orifícios em um jato de água. Se você está pensando em comprar uma mesa roteadora ou jato de água, o jato de água será mais caro. Os usados ​​podem custar entre US $ 25.000 e US $ 60.000 na faixa inferior, até US $ 200.000 ou mais para um novo. Novos jatos de água de mesa foram lançados recentemente por menos de US$ 5.000. https://www.wazer.com/. Os roteadores, por outro lado, estão na comunidade de fabricantes há muito mais tempo e podem custar a partir de US$ 1.500 para um modelo de desktop. Para uma máquina mais rígida e industrial, capaz de cortar em vários eixos, os centros de usinagem custam cerca de US$ 40.000 e podem custar bem mais de US$ 100.000 para uma máquina de 5 eixos.

Fontes:
Noções básicas sobre jato de água:https://www.flowwaterjet.com/Learn/How-Waterjet-Works.aspx#basics
Conselho Rinoceronte:http://www.rhinoboardwj.com/
Bordas cônicas Omax: https://www.omax.com/news/blog/controlling-taper