Usinagem a Jato de Água - Princípio de Funcionamento, Vantagens e Desvantagens com Aplicação

Usinagem a Jato de Água (WJM) também chamado de corte a jato de água, é um processo de usinagem não tradicional em que o 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 um material abrasivo é usado na água para o processo de usinagem, ele é chamado de Usinagem com Jato de Água Abrasivo (AWJM).

Princípio de funcionamento

Baseia-se no princípio da erosão hídrica. Quando um jato de água em alta velocidade atinge a superfície, ocorre a remoção do material. O jato de água pura é usado para usinar materiais mais macios. Mas para cortar materiais mais duros, algumas partículas abrasivas misturadas com a água para usinagem e isso é chamado de AWJM (Abrasive Water Jet Machining)

Materiais Abrasivos

As partículas abrasivas mais utilizadas em AWJM são granada e óxido de alumínio. Areia (Si02) e contas de vidro também são usadas como abrasivos. A função das partículas abrasivas é aumentar a capacidade de corte do jato de água.

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Partes principais da usinagem a jato de água

As várias partes da usinagem a jato de água são

1. Bomba Hidráulica

É usado para circular a água do tanque de armazenamento durante o processo de usinagem. A bomba fornece água ao intensificador a baixa pressão de cerca de 5 bar. Também é usado um booster que aumenta a pressão inicial da água para 11 bar antes de entregá-la ao intensificador.

2. Intensificador Hidráulico

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

3. Acumulador

Armazena temporariamente a água pressurizada alta. Ele fornece esse fluido quando uma grande quantidade de energia de pressão é necessária. Elimina as condições de flutuação de pressão no processo de usinagem.

4. Câmara ou tubo de mistura

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

5. Válvula de controle:

Controla a pressão e a direção do jato de água.

6. Válvula ou regulador de fluxo

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

7. Bocal

É um dispositivo que é utilizado para converter a energia de pressão da água em energia cinética na usinagem a jato de água. Aqui o bico converte a pressão do jato de água em feixe de alta velocidade do jato de água. A ponta do bico é feita de rubi ou diamante para evitar a erosão.

8. Sistema de drenagem e coletor

Após a usinagem, os detritos e partículas usinadas da água são separados com a ajuda do sistema de dreno e coletor. Ele remove a partícula de metal e outras partículas indesejadas da água e as envia de volta ao reservatório para uso posterior.

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Trabalho de usinagem a jato de água

1. A água do reservatório é bombeada para o intensificador com a ajuda de uma bomba.
2. O intensificador aumenta a pressão da água de 5 bar para 3000 a 4000 bar. Essa água de alta pressão do intensificador é movida para o bocal tanto nos poços quanto no acumulador.
3. O acumulador armazena a água de alta pressão e a fornece a qualquer momento, quando necessário. É usado para eliminar a flutuação do requisito de alta pressão de usinagem 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 alta velocidade (1000 m/s) sai pelo bocal na forma de um feixe estreito.
5. Abrasivos como granada ou óxido de alumínio são misturados com água dentro do bocal. Existe uma câmara de mistura no bocal onde os abrasivos são misturados com a água de alta pressão.
6. Esse jato de água de alta velocidade quando atinge a superfície do w/p remove o material dele.
7. O jato de água após a usinagem é coletado pelo sistema de dreno e coletor. Aqui os detritos, partículas de metal da água são removidos e são fornecidos ao tanque reservatório.

O trabalho será o mesmo para a usinagem com jato de água, mas as partículas abrasivas não são misturadas com o jato de alta velocidade. Apenas jato de água pura sai da saída do bico.

Vantagens

• Tem a capacidade de cortar materiais sem perturbar sua estrutura original. E isso 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 usinagem permanece limpa e livre de poeira.
• Tem baixo custo de operação e manutenção porque não possui partes móveis.
• O dano térmico à peça de trabalho é insignificante devido à ausência de geração de calor.
• É capaz de cortar materiais mais macios (WJM), como borracha, plástico ou madeira, bem como materiais mais duros (AWJM), como granito.
• É ecologicamente correto, pois não cria poluição ou produtos tóxicos.
• Tem uma maior precisão de usinagem. As tolerâncias de uma ordem de ± 0,005 polegadas podem ser alcançadas facilmente.

Desvantagens

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

Aplicativo

• A usinagem a jato de água é usada em vários setores, como mineração, automotivo e aeroespacial, para realizar operações de corte, modelagem e alargamento.
• Os materiais comumente usinados por jato de água (WJM ou AWJM) são borracha, têxteis, plásticos, espuma, couro, compósitos, azulejo, vidro de pedra, alimentos, metais/papel e muito mais.
• WJM é usado principalmente para cortar materiais macios e fáceis de usinar, como folhas finas e folhas, madeira, ligas metálicas não ferrosas, têxteis, favos de mel, plásticos, polímeros, couros, congelados, etc.
• AWJM é normalmente usado para usinar materiais que são duros e difíceis de usinar. É usado para usinar 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 Usinagem, o jato de água de alta pressão é utilizado na remoção de tintas, cirurgias, limpezas, jateamento para remover tensões residuais, etc.
• O AWJM também pode ser usado para realizar furação, fresamento de bolsões, torneamento e alargamento.