Waterjets 101:Mecanizado abrasivo por chorro de agua

El corte por chorro de agua ha sido una tecnología especializada utilizada en una amplia variedad de industrias, desde la minería hasta el procesamiento de alimentos, desde alrededor de 1850. En las décadas de 1960 y 1970, se lograron grandes avances no solo en la tecnología y el diseño, sino también en los métodos de fabricación de estos bombas de presion En 1990, un chorro de agua a alta presión se mezclaba con materiales abrasivos y nació una nueva revolución en el corte de formas:el mecanizado por chorro de agua abrasivo. Este descubrimiento de abrasivo agregado (granate) a la corriente de chorro de alta presión convirtió esa corriente de chorro en una herramienta de pulido precisa que puede tallar CUALQUIER material con el que entre en contacto. Durante la próxima década, el proceso se perfeccionó hasta convertirse en una tecnología de corte de precisión no solo para láminas de metal, sino literalmente para cualquier material. Waterjet puede procesar muchos materiales como acero, aluminio, plásticos, madera, alfombras, espuma, azulejos, piedra y literalmente cualquier otra cosa que pueda tocar.

Limitaciones del corte por chorro de agua

Si bien hay muchas ventajas, hay algunas reglas y condiciones materiales que también deben tenerse en cuenta. En primer lugar, un chorro de agua debe atravesar todo el material ya que, en términos generales, el grabado y el mecanizado abrasivo a una profundidad controlada no es posible con precisión. Los cortes interrumpidos, como los huecos entre las paredes y las tuberías, generalmente no son aplicaciones adecuadas para los chorros de agua porque la corriente del chorro ya no se controla cuando sale de la primera pared hacia el espacio entre las paredes, lo que crea un patrón ancho tipo "escopeta" en el lado opuesto. pared.

Los laminados son un material problemático para los chorros de agua, pero solo cuando se perforan. Esto se debe a que cuando la corriente en chorro talla o tritura el material (en un orificio ciego), también intenta despegar las capas. Aunque existen algunos enfoques de baja presión para estos materiales, no son 100% confiables. Por lo tanto, el mejor método es taladrar un orificio de inicio para el mecanizado de laminados. El vidrio templado, la cerámica quebradiza y materiales similares también son problemáticos porque tienden a romperse una vez que la acción de corte del proceso alivia la tensión.

Beneficios de las máquinas de corte por chorro de agua

Ahora que hemos cubierto lo que se debe evitar en un chorro de agua, podemos expresar que el resto del mundo de la fabricación y los materiales están muy abiertos y se mecanizan fácilmente mediante el proceso de mecanizado por chorro de agua abrasivo. La facilidad de operación de un sistema de corte por chorro de agua también lo hace muy atractivo tanto para los talleres novatos como para los expertos. Por lo general, la única información requerida para un chorro de agua es el archivo de forma en un formato DXF simple; luego, el operador ingresa el tipo, el grosor y la precisión del corte deseado. Debido a la simplicidad y flexibilidad, ahora hay muchas empresas que reemplazan o complementan sus métodos de operación existentes con métodos de corte por chorro de agua, ya que este es un método de corte preciso que no produce humos ni desechos peligrosos y NO es un proceso térmico. Esto significa que las piezas hechas de materiales sensibles al calor, como la mayoría de los plásticos, no se dañan ni se destruyen en el proceso de mecanizado. Actualmente, la tecnología de chorro de agua es capaz de producir presiones de corte superiores a 90 000 PSI (90 kpsi).

Los chorros de agua se definen por tres factores principales:

1. Tamaño o capacidad de mesa/viaje;
2. Presión de corte; y
3. Caballos de fuerza de corte (hp).

Un sistema de chorro de agua típico tendrá un recorrido de mesa de 5' x 10' o 6' x 12' con una presión operativa de 60 000 psi (60 kpsi) alimentado por una bomba hidráulica eléctrica de 30 HP para producir esa presión. La presión de la bomba, y el volumen de agua producido a esa presión, pueden tener un gran impacto no solo en el rendimiento de la máquina, sino también en los costos operativos de la máquina. Una bomba que opera a la presión de 40 kpsi puede costar unos cuantos dólares menos por hora, pero literalmente puede tomar el doble de tiempo para cortar la misma pieza con la misma calidad que la misma máquina que opera a 60 kpsi, duplicando así el costo de fabricación. En otro ejemplo, una bomba que produzca 60 kpsi a 30 HP producirá 0,6 galones por minuto (GPM) de agua a presión. La misma máquina operando a la misma presión (60 kpsi) pero utilizando una bomba de 60 HP producirá 1,2 GPM de agua de corte presurizada, lo que permitirá al operador aumentar las velocidades de corte para la misma pieza, con las mismas tolerancias, en 40 %.

Bombas

Hay dos tipos principales de bombas disponibles para comprar o reemplazar en un sistema de chorro de agua. Por mucho, las bombas intensificadoras han sido más populares debido a las mayores velocidades de corte, la presión de operación constante y la confiabilidad. A continuación, se incluye una descripción de los tipos de bombas disponibles para aplicaciones de corte con agua pura y agua abrasiva:

Transmisión directa

Por lo general, tres émbolos son accionados por un motor eléctrico (o de gasolina/diésel), que hace girar un cigüeñal y produce hasta 55 kpsi. Las principales ventajas de este tipo de bomba incluyen:

• El menor costo de inversión de la bomba,
• No se requiere agua de refrigeración,
• Sin pérdida de rendimiento de la transmisión a través de un sistema hidráulico de aceite, y
• El volumen de agua a alta presión creado es mayor que el de una bomba de estilo intensificador.

Las desventajas de este estilo de bomba es que la presión disminuye gradualmente cada hora desde el momento en que se enciende la bomba a medida que se desgastan los sellos y los componentes internos de la bomba, lo que afecta la velocidad de corte y el acabado. Esta bomba también tiene más componentes de desgaste interno que requieren un tiempo de inactividad y un costo de mantenimiento ligeramente más altos.

Intensificador

En esta bomba, un motor eléctrico (o de gasolina/diésel) produce una presión de aceite hidráulico de (típicamente) 3 kpsi o más. Este aceite presurizado luego se transfiere a un cilindro que impulsa un pistón hacia adelante y hacia atrás. El pistón está conectado a un émbolo que es 20 veces más pequeño que el pistón. Los sellos de alta presión separan el aceite en la cámara de los pistones del agua en la cámara de los émbolos. Las diferentes relaciones de diámetro entre el pistón y el émbolo crean el efecto de intensificación y, por lo tanto, los 3 kpsi de presión de aceite hidráulico crearán 60 kpsi de presión de agua. Las principales ventajas de este estilo de bomba es que la presión es mayor y más constante, lo que permite mayores velocidades de corte y acabados superficiales de corte confiables. La desventaja es que esta bomba requiere agua de enfriamiento para el aceite hidráulico y es un poco menos eficiente eléctricamente.

Se puede emplear cualquier tipo de bomba de alta presión para cortar usando agua directa o chorro de agua abrasivo. Cualquier máquina de chorro de agua abrasivo se puede utilizar como una máquina de agua pura simplemente eliminando la mezcla abrasiva. Sin embargo, las máquinas diseñadas para operaciones directas de corte con agua pueden requerir modificaciones significativas para utilizar métodos de maquinado abrasivo. Las aplicaciones típicas para cada uno se enumeran a continuación:

• Agua pura: Se utiliza para aplicaciones que se pueden cortar con un cuchillo o tijeras, como procesamiento de alimentos, papel, alfombras, espuma, aislamiento de fibra de vidrio, juntas, etc.
• Mecanizado por chorro abrasivo: Metales, plásticos, azulejos, piedra, granitos y cualquier otro material que no se corte fácilmente.
• Materiales procesados: Acero, aluminio, acero inoxidable, cobre, latón, plásticos, espuma, juntas, aislamiento, moqueta, vidrio, baldosas, piedra, madera, etc.

Los fabricantes populares de chorro de agua incluyen Bystronic, Calypso, Esab, Flow, Omax, Jet Edge, Ward Jet, Hydra Jet, Romeo Engineering, Wardjet y KMT. Si desea obtener más información sobre los chorros de agua u otra maquinaria de fabricación, consulte el recurso a continuación o comuníquese con nosotros.