Maquinação por Jato de Água: Princípios, Benefícios, Desvantagens e Aplicações

Maquinação por Jato de Água (WJM) também chamada corte por jato de água, é um processo de maquinação não tradicional no qual jato de água de alta velocidade é usado para remover materiais da superfície da peça. WJM pode ser usado para cortar materiais mais macios como plástico, borracha ou madeira. Para cortar materiais mais duros como metais ou granito, um material abrasivo é misturado na água. Quando material abrasivo é usado na água para o processo de maquinação, chama-se Maquinação por Jato de Água Abrasivo (AWJM).

Princípio de Funcionamento

Baseia-se no princípio de erosão por água. Quando jato de água de alta velocidade atinge a superfície, ocorre remoção de material. Jato de água puro é usado para maquinar materiais mais macios. Mas para cortar materiais mais duros, algumas partículas abrasivas misturam-se com a água para maquinação e chama-se AWJM (Maquinação por Jato de Água Abrasivo).

Abrasivos

As partículas abrasivas mais comumente usadas em AWJM são granada e óxido de alumínio. Areia (SiO2) e esferas de vidro também são usadas como abrasivo. A função das partículas abrasivas é melhorar a capacidade de corte do jato de água.

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Partes Principais da Maquinação por Jato de Água

As várias partes da maquinação por jato de água são

1. Bomba Hidráulica

É usada para circular a água do tanque de armazenamento durante o processo de maquinação. A bomba entrega água ao intensificador a baixa pressão de cerca de 5 bar. Um booster também é usado que aumenta a pressão inicial da água para 11 bar antes de a entregar ao intensificador.

2. Intensificador Hidráulico

É usado para aumentar a pressão da água para pressão muito alta. Recebe água da bomba a 4 bar e aumenta a sua pressão até 3000 a 4000 bar.

3. Acumulador

Armazena a água de alta pressão temporariamente. Fornece esse fluido quando grande quantidade de energia de pressão é requerida. Elimina condições de flutuação de pressão no processo de maquinação.

4. Câmara de Mistura ou Tubo

É uma câmara de vácuo onde ocorre a mistura de partículas abrasivas na água.

5. Válvula de Controlo:

Controla a pressão e direção do jato de água.

6. Regulador de Fluxo ou Válvula

O fluxo da água é regulado com a ajuda do regulador de fluxo.

7. Bocal

É dispositivo usado para converter energia de pressão da água em energia cinética na maquinação por jato de água. Aqui o bocal converte a pressão do jato de água em feixe de alta velocidade de jato de água. A ponta do bocal é feita de rubi ou diamante para prevenir erosão.

8. Sistema de Drenagem e Captura

Após a maquinação, os detritos e partículas maquinadas da água são separados com a ajuda do sistema de drenagem e captura. Remove partículas de metal e outras indesejadas da água e envia-a de volta ao reservatório para uso posterior.

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Funcionamento da Maquinação por Jato de Água

1. A água do reservatório é bombeada para o intensificador com ajuda de uma bomba.
2. O intensificador aumenta a pressão da água de 5 bar para 3000 a 4000 bar. Esta água de alta pressão do intensificador é movida para o bocal assim como para o acumulador.
3. O acumulador armazena a água de alta pressão e fornece-a a qualquer instante quando requerida. É usado para eliminar flutuação da exigência de alta pressão para maquinação de material duro.
4. A água de alta pressão é então passada para o bocal onde a energia de alta pressão da água é convertida em energia cinética. Um jato de água de altíssima velocidade (1000 m/s) sai através do bocal na forma de feixe estreito.
5. Abrasivo como granada ou óxido de alumínio é misturado com água dentro do bocal. Há câmara de mistura no bocal onde os abrasivos se misturam com a água de alta pressão.
6. Este jato de água de alta velocidade quando atinge a superfície da peça remove material dela.
7. O jato de água após maquinação é recolhido pelo sistema de drenagem e captura. Aqui detritos, partículas de metal da água são removidos e é fornecido ao tanque reservatório.

O funcionamento será o mesmo para maquinação por jato de água mas partículas abrasivas não são misturadas com o jato de alta velocidade. Apenas jato de água puro sai da saída do bocal.

Vantagens

• Tem capacidade de cortar materiais sem perturbar a sua estrutura original. E isto acontece porque não há zona afetada pelo calor (HAZ).
• É capaz de produzir cortes complexos e intrincados em materiais.
• A área de trabalho neste processo de maquinação permanece limpa e livre de poeira.
• Tem baixo custo operacional e de manutenção porque não tem peças móveis.
• O dano térmico à peça é negligenciável devido a não geração de calor.
• É capaz de cortar materiais mais macios (WJM) como borracha, plásticos ou madeira bem como material mais duro (AWJM) como granito.
• É ambientalmente amigável pois não cria poluição nem produtos tóxicos.
• Tem maior precisão de maquinação. Tolerâncias de ordem de ± 0,005 polegada podem ser alcançadas facilmente.

Desvantagens

• É usado para cortar materiais mais macios. Mas AWJM pode cortar material mais duro de espessura limitada.
• Material muito espesso não pode ser maquinado por este processo.
• O custo inicial de WJM é alto.

Aplicação

• Maquinação por jato de água é usada em várias indústrias como mineração, automotiva e aeroespacial para realizar operações de corte, conformação e alargamento.
• Os materiais comumente maquinados por jato de água (WJM ou AWJM) são borracha, têxteis, plásticos, espuma, couro, compósitos, azulejo, pedra, vidro, alimentos, metais/papel e muito mais.
• WJM é maioritariamente usado para cortar materiais macios e fáceis de maquinar como chapas finas e folhas, madeira, ligas metálicas não ferrosas, têxteis, favo de mel, plásticos, polímeros, couros, congelados, etc.
• AWJM é tipicamente usado para maquinar materiais duros e difíceis. Usado para maquinar chapas grossas de aço, Al e outros materiais comerciais, plásticos reforçados, matriz metálica e compósitos de matriz cerâmica, compósitos em camadas, pedras, vidro, etc.
• Além do processo de maquinação, o jato de água de alta pressão é usado em remoção de tinta, cirurgia, limpeza, peening para remover tensão residual, etc.
• AWJM também pode ser usado para realizar furação, fresagem de bolsos, torneamento e alargamento.