Usinagem a jato de água:funcionamento, peças, vantagens e aplicações com PDF

Hoje, no The Mechanical post, veremos um tipo de processo de fabricação avançado chamado “Usinagem com jato de água abrasivo” e “Usinagem com jato de água” e as diferenças entre os dois.

Vamos começar entendendo o que é usinagem a jato de água e como ela funciona? e depois disso, 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?

A Usinagem a Jato de Água (WJM) é um processo de usinagem não convencional de fabricação avançada em que um jato de água de alta velocidade atinge a peça e causa sua usinagem por erosão do material da peça.

No processo WJM, a pressão da água que sai do bocal está na faixa de 60.000 psi ou 4.136,85 bar.

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


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

Assim, para usinar materiais duros como alumínio, aço, 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 semelhante à Usinagem Ultrassônica e Usinagem por Jato Abrasivo que provocam a usinagem da peça por meios mecânicos. Este processo de usinagem é combinado com a máquina CNC para controle preciso e automatizado.

Princípio de funcionamento do WJM

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

A construção e o funcionamento da máquina de jato de água simples são quase semelhantes à sua contraparte abrasiva. Então, vejamos a construção e o funcionamento da máquina de jato abrasivo.

Construção de máquina de jato de água

A seguir estão as principais partes 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
• Bocal
• Alimentador de partículas abrasivas
• Apanhador

Reservatório de água

O reservatório de água é utilizado para armazenar a água a ser utilizada no processo de usinagem a jato de água.

Bomba hidráulica

Uma bomba é responsável pela circulação da água e é utilizada para elevar a pressão da água da pressão atmosférica para cerca de 5 bar antes de ser enviada para o 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 em torno de 5 bar e aumenta para cerca de 4.000 bar ou aproximadamente 60.000 psi.

Acumulador

A água de alta pressão é armazenada no acumulador e fornecida ao bocal quando necessário. O acumulador também evita a flutuação do abastecimento de água durante o processo. O acumulador da usinagem a jato de água conta com a 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 por 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 a velocidade da água que sai do bocal.

Câmara de mistura

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

Bocal

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

O bocal 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 peças 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 cortante.
• 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 para o fluxo de água.

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

Apanhador

O jato de água após ser utilizado é recolhido pelo coletor, de onde pode ser reutilizado novamente após a devida filtragem e tratamento.

Trabalho de usinagem a jato de água

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

Esta água é então enviada para o intensificador hidráulico que aumenta muito a pressão da água até 4000 bar.

A água pressurizada é então enviada para o acumulador, enquanto uma parte dela é fornecida ao bocal 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 bocal.

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

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

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

Materiais que podem ser usinados usando usinagem a jato de água

• Alumínio
• Aços
• Ferro fundido
• Concreto
• Pedras
• Granito
• Ligas metálicas
• Madeira
• Couro
• Cerâmica
• Plásticos
• Borracha 
• Vidro 
• Compostos etc.

Aplicações de usinagem a jato de água

As aplicações da usinagem a jato de água incluem:

• A usinagem a jato de água é usada na fabricação de componentes aeroespaciais.
• Fabricação de componentes do motor.
• É usado para usinar chapas grossas de aço, alumínio, etc.
• É usado para operações de perfuração e corte.
• Materiais 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 refrigeração durante a usinagem.
• Formas e cortes complexos podem ser produzidos.
• Um bom acabamento superficial pode ser obtido.
• As peças usinadas estão livres de poeira, pois são lavadas pelo jato de água.
• É ecologicamente correto, pois não são produzidos subprodutos prejudiciais.
• Tem um baixo custo de operação em comparação com outros processos não tradicionais.
• Como a água é usada para usinar a peça, há uma quantidade insignificante de calor gerado.

Desvantagens da usinagem a jato de água

• Materiais muito espessos não podem ser usinados com jato de água.
• É necessário um alto investimento inicial.
• O tempo necessário é muito maior quando comparado aos processos tradicionais.

Confira este vídeo de “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 conferir no canal do youtube cortando uma variedade de produtos usando WJM.

Perguntas frequentes sobre usinagem a jato de água

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

WJM significa Usinagem a Jato de Água em processos avançados de usinagem.

Em WJM, quais são as propriedades do fluido de jato que afetam o MRR?

Viscosidade, vazão 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 a remoção do material.

Como o material é removido na usinagem com jato de água abrasivo?

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

Qual ​​é a diferença entre usinagem a jato de água (WJM) e usinagem a jato de água abrasiva (AWJM)?

Usinagem com jato de água	Usinagem com jato de água abrasivo
Na usinagem a jato de água a remoção de material é obtida apenas pelo jato de água.	No processo de usinagem com jato de água abrasivo, a remoção de material é obtida por jato de água, bem como partículas abrasivas.
Nenhuma câmara de mistura é necessária.	Uma câmara de mistura é necessária para misturar água com partículas abrasivas.
O processo WJM é capaz de usinar materiais macios como couro, madeira, plásticos etc.	O processo AWJM é capaz de usinar materiais mais duros como aço, cerâmica, alumínio, etc.
Esse processo é comparativamente mais barato.	Como as partículas abrasivas estão sendo usadas, o custo do processo aumenta em comparação com o WJM.

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Essa é uma visão geral da usinagem a jato de água. Se você achou este artigo útil, deixe-nos saber nos comentários.

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