Usinagem a Jato de Água: Como Funciona, Peças, Benefícios e Aplicações – Guia em PDF

Hoje no The Mechanical Post veremos um tipo de processo de fabricação avançado chamado "Usinagem a Jato de Água Abrasivo" e "Usinagem a Jato de Água" e as diferenças entre os dois.

Vamos começar entendendo O que é usinagem a jato de água e como funciona? e depois discutiremos suas vantagens, desvantagens e aplicações.

Obtenha sua cópia do PDF sobre usinagem a jato de água no final deste artigo. Então, sem mais delongas, vamos começar!

O que é Usinagem a Jato de Água?

Usinagem a Jato de Água (WJM) é um processo de fabricação avançado, usinagem não convencional, onde um jato de água de alta velocidade atinge a peça de trabalho e causa sua usinagem por erosão do material da peça.

No processo WJM, a pressão da água saindo do bico está na faixa de 60.000 psi ou 4136,85 bar.

Isso significa que a pressão é quase 4000 vezes a pressão atmosférica normal (1 bar).

O processo simples de usinagem a jato de água é incapaz de usinar materiais duros. Só pode ser usado para materiais mais macios como borracha, ABS, couro, madeira, plásticos, etc.

Então, para usinar materiais duros como alumínio, aços, granito, ferro fundido, etc., partículas abrasivas são misturadas com o jato de água para aumentar a capacidade de usinagem do processo de usinagem a jato de água.

Este processo é similar à usinagem ultrassônica e usinagem a jato abrasivo que causam a usinagem da peça de trabalho por meios mecânicos. Este processo de usinagem é emparelhado com uma máquina CNC para controle preciso e automatizado.

Princípio de funcionamento da WJM

O processo de usinagem a jato de água funciona no princípio de que quando um jato de água de alta velocidade atinge a peça de trabalho, a usinagem da peça ocorre por erosão do material da peça.

A construção e funcionamento da máquina de jato de água simples são quase similares à sua contraparte abrasiva. Então, vamos olhar a construção e funcionamento da máquina de jato abrasivo.

Construção da máquina de jato de água

Os seguintes são as partes principais do processo de Usinagem a Jato de Água:

• Reservatório de água
• Bomba hidráulica
• Intensificador hidráulico
• Acumulador
• Válvula de controle de direção
• Válvula de controle de fluxo
• Câmara de mistura
• Bico
• Alimentador de partículas abrasivas
• Coletor

Reservatório de água

O reservatório de água é usado para armazenar a água a ser usada no processo de usinagem a jato de água.

Bomba hidráulica

Uma bomba é responsável pela circulação da água e é usada para elevar a pressão da água da pressão atmosférica para cerca de 5 bar antes de ser enviada ao intensificador hidráulico.

Intensificador hidráulico

Este é o dispositivo responsável por criar a enorme quantidade de pressão que pode cortar metais. O intensificador hidráulico recebe a água pressurizada da bomba a cerca de 5 bar e a aumenta para cerca de 4000 bar ou aproximadamente 60.000 psi.

Acumulador

A água de alta pressão é armazenada no acumulador e fornecida ao bico quando necessário. O acumulador também evita flutuação no fornecimento de água durante o processo. O acumulador da usinagem a jato de água baseia-se na propriedade de "compressibilidade da água" para que uma pressão de descarga uniforme seja mantida.

Válvula de controle de direção

Como o nome sugere, a válvula de controle de direção é usada para controlar a direção da água e, portanto, controlar o processo de usinagem a jato de água.

Válvula de controle de fluxo

Após a válvula de controle de direção, a válvula de controle de fluxo é colocada e é usada para controlar o fluxo ou velocidade da água saindo do bico.

Câmara de mistura

É o local onde as partículas abrasivas são misturadas com o fluxo de água.

Bico

O bico é um dispositivo de seção transversal redutora cuja função é aumentar a energia cinética da água convertendo a energia de pressão nela em energia cinética.

O bico aumenta a velocidade da água para velocidades supersônicas. Materiais duros como diamante ou carboneto de tungstênio para evitar a erosão do próprio bico pelo jato de água.

Esta é uma figura detalhada do bico que mostra a mistura das partículas abrasivas com o jato de água. Aqui, as partes mostradas na figura são:

• 1: Jato de água de alta pressão.
• 2: Material duro (rubi ou diamante).
• 3: Partícula abrasiva (granada).
• 4: Tubo de mistura.
• 5: Guarda.
• 6: Jato de água de corte.
• 7: Peça de trabalho

Alimentador de partículas abrasivas

É uma tremonha de onde as partículas abrasivas são alimentadas. O alimentador de partículas abrasivas fornece um fluxo contínuo de partículas abrasivas ao fluxo de água.

Materiais como carboneto de silício, areia, óxido de alumínio, etc. são usados como abrasivos na usinagem a jato de água.

Coletor

O jato de água após ser usado é coletado pelo coletor, de onde pode ser reutilizado novamente após filtração e tratamento adequados.

Funcionamento da usinagem a jato de água

A bomba hidráulica recebe água do reservatório à pressão atmosférica e a aumenta para cerca de 4-5 bar.

Esta água é então enviada ao intensificador hidráulico que aumenta grandemente a pressão da água até 4000 bar.

A água pressurizada é então enviada ao acumulador, enquanto uma parte dela é fornecida ao bico através das válvulas de controle.

O acumulador armazena a água e a fornece quando necessário.

A válvula de controle de fluxo é usada para controlar a quantidade de água que chega ao bico.

Esta água é então passada através do bico e da câmara de mistura onde um jato supersônico de água junto com partículas abrasivas é criado.

Este jato de água então atinge a peça de trabalho e, devido à ação abrasiva e jato de alta velocidade, a peça de trabalho é usinada.

A água é então coletada pelo coletor de onde pode ser reutilizada novamente ou descartada com segurança. É assim que o processo de usinagem a jato de água funciona.

Materiais que podem ser usinados usando usinagem a jato de água

• Alumínio
• Aços
• Ferro Fundido
• Concreto
• Pedras
• Granito
• Ligas metálicas
• Madeira
• Couro
• Cerâmicas
• Plásticos
• Borracha
• Vidro
• Compósitos, etc.

Aplicações da usinagem a jato de água

As aplicações da usinagem a jato de água incluem:

• Usinagem a jato de água é usada na fabricação de componentes aeroespaciais.
• Fabricação de componentes de motor.
• É usada para usinar chapas grossas de aço, alumínio, etc.
• É usada para operações de furação e corte.
• Materiais que são difíceis de usinar usando processos convencionais.

Vantagens da usinagem a jato de água

• Alta precisão pode ser alcançada na usinagem a jato de água.
• Não há necessidade de refrigerante durante a usinagem.
• Formas e cortes complexos podem ser produzidos.
• Um bom acabamento superficial pode ser obtido.
• Peças usinadas são livres de poeira, pois são lavadas pelo jato de água.
• É ecológica, pois nenhum subproduto nocivo é produzido.
• Tem baixo custo operacional comparado a outros processos não tradicionais.
• Como a água é usada para usinar a peça de trabalho, há uma quantidade insignificante de calor gerada.

Desvantagens da usinagem a jato de água

• Materiais muito grossos não podem ser usinados usando usinagem a jato de água.
• Alto investimento inicial é necessário.
• O tempo necessário é muito maior quando comparado a processos tradicionais.

Confira este vídeo do "Waterjet channel" cortando uma bigorna feita de ferro fundido em 2 peças. O canal deles é inteiramente baseado em usinagem a jato de água e você pode conferi-los no canal do YouTube cortando uma variedade de produtos usando WJM.

FAQ sobre usinagem a jato de água

Qual é a forma completa de WJM em processos de usinagem avançados?

WJM significa Water Jet Machining (Usinagem a Jato de Água) em processos de usinagem avançados.

Na WJM, quais são as propriedades do fluido do jato que afetam a MRR?

Viscosidade, taxa de fluxo e velocidade são as propriedades que afetam a taxa de remoção de metal.

Qual é o elemento-chave da usinagem a jato de água para remoção de material?

O jato de água é o elemento-chave para remoção de material.

Como o material é removido na usinagem a jato de água abrasiva?

O material é removido por erosão causada pelas partículas abrasivas e pelo jato de água.

Qual a diferença entre Usinagem a Jato de Água (WJM) e Usinagem a Jato de Água Abrasiva (AWJM)?

Usinagem a Jato de Água	Usinagem a Jato de Água Abrasiva
Na usinagem a jato de água, a remoção de material é alcançada apenas pelo jato de água.	No processo de usinagem a jato de água abrasiva, a remoção de material é alcançada por jato de água e também por partículas abrasivas.
Nenhuma câmara de mistura é necessária.	Uma câmara de mistura é necessária para misturar água com partículas abrasivas.
Processo WJM é capaz de usinar materiais macios como couro, madeira, plásticos, etc.	Processo AWJM é capaz de usinar materiais mais duros como aço, cerâmicas, alumínio, etc.
Este processo é comparativamente mais barato.	Como partículas abrasivas estão sendo usadas, o custo do processo aumenta comparado à WJM.

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Esta é uma visão geral da usinagem a jato de água. Se você achar este artigo útil, nos avise nos comentários.

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