Mecanizado por chorro de agua:principio de funcionamiento, aplicaciones, ventajas

El acumulador El agua a alta presión se transfiere a una válvula de control, que controla la dirección del agua. La válvula de control convierte la energía de la presión del agua en energía cinética, convirtiendo el agua a alta presión en agua a alta velocidad, que luego se envía al regulador de flujo.

El regulador de caudal regula el caudal de agua y lo dirige a la boquilla. La energía cinética del agua aumenta significativamente en la boquilla y la boquilla produce agua a alta velocidad.

Luego, el agua sale por el orificio y se dirige hacia la pieza de trabajo. Cuando el chorro de agua llega a la pieza de trabajo, la energía cinética se vuelve a convertir en energía de presión y la pieza de trabajo se encuentra bajo presión máxima.

Esta presión del chorro de agua causará algunas fracturas en la parte de la pieza de trabajo donde se encuentra la moto de chorro de agua, así como algunas grietas en la superficie de la pieza de trabajo, y como el chorro de agua continúa golpeando la superficie de la pieza de trabajo durante un período prolongado de tiempo. La grieta se profundizará y el material se eliminará de la pieza de trabajo.

El material extraído es arrastrado por el agua. Una vez que se retira el material, el agua que corta el material se recolecta para su uso posterior. Partes de las virutas cortadas mediante este proceso estarán presentes en el material de esta agua. Esta agua se enviará para una mayor purificación, o se puede volver a ensamblar a través de todo el proceso de mecanizado por chorro.

Ventajas y desventajas del mecanizado por chorro de agua

Ventajas

• Tiene capacidad de corte multidireccional.
• No se produce calor.
• Los cortes se pueden iniciar en cualquier lugar sin necesidad de agujeros pretaladrados.
• La humectación del material de la pieza de trabajo es mínima.
• No hay deflexión en el resto de la pieza de trabajo.
• La rebaba producida es mínima.
• La herramienta no se desgasta y, por lo tanto, no necesita afilarse.
• El proceso es ambientalmente seguro.
• Se eliminan los problemas de eliminación de desechos y la contaminación por polvo peligroso en el aire que son comunes cuando se usan otros métodos de limpieza.
• Hay procesamiento de cabezas múltiples. La fijación simple elimina herramientas costosas y complicadas, que
  reduce el tiempo de respuesta y reduce el costo.
• Se eliminan el esmerilado y el pulido, lo que reduce la operación secundaria
  costos
• La ranura estrecha permite un anidamiento ajustado cuando se cortan varias piezas
  un solo espacio en blanco.
• Es ideal para desbastar material para una forma casi neta.
• Es ideal para materiales reflectantes láser como el cobre y el aluminio.
• Permite un corte más preciso de material blando.
• Corta materiales muy gruesos, como 383 mm en titanio y 307 mm en Inconel.

Desventajas / Limitaciones

• No es adecuado para la producción en masa debido a los altos requisitos de mantenimiento.
• El costo inicial es muy alto.
• Los materiales muy gruesos no se pueden mecanizar mediante este proceso.
• Se utiliza para cortar materiales más blandos, pero AWJM PUEDE cortar materiales más duros para espesores limitados.

Aplicaciones del mecanizado por chorro de agua

WJM se utiliza en metales, papel, tela, cuero, caucho, plásticos, alimentos y
cerámica. Es un proceso de corte versátil y rentable que se puede utilizar como alternativa a los métodos de mecanizado tradicionales. Elimina por completo las zonas afectadas por el calor, los humos tóxicos, las capas de refundición, el endurecimiento por trabajo y las tensiones térmicas.

Es la solución de limpieza más flexible y efectiva disponible para una variedad de necesidades industriales. En general, la superficie cortada tiene un aspecto de chorro de arena. Además, los materiales más duros exhiben un mejor acabado de los bordes. Los acabados superficiales típicos van desde 1,6 µm de raíz cuadrada media (RMS) hasta muy gruesos, según la aplicación.

Las tolerancias están en el rango de ±25 µm en material delgado. Tanto la rugosidad como la tolerancia de la superficie producida dependen de la velocidad de mecanizado.

Las aplicaciones de WJM son :-

• El mecanizado por chorro de agua se utiliza para cortar, dar forma y optimizar las operaciones en una variedad de industrias, incluidas la minería, la automotriz y la aeroespacial.
• El caucho, los textiles, los plásticos, la espuma, el cuero, los compuestos, los azulejos, los vidrios de piedra, los alimentos, el metal/papel y otros materiales se mecanizan comúnmente con chorros de agua (WJM o AWJM).
• WJM se utiliza normalmente para cortar materiales blandos y fáciles de mecanizar, como láminas y láminas finas, madera, aleaciones de metales no ferrosos, textiles, panal, plásticos, polímeros, piezas de cuero, congelados, etc.
• AWJM se utiliza con frecuencia para mecanizar materiales que son difíciles de mecanizar. Se utiliza para mecanizar placas gruesas de acero, aluminio y otros materiales comerciales, plásticos reforzados, compuestos de matriz metálica y cerámica, compuestos en capas, piedra, vidrio, etc.
• Además del proceso de mecanizado, los chorros de agua a alta presión se utilizan para eliminar tensiones residuales en la eliminación de pintura, cirugía, limpieza, orinar y otras aplicaciones. El taladrado, el fresado de cavidades, el torneado y el escariado también se pueden realizar con AWJM.

Algunas preguntas relacionadas con el mecanizado por chorro de agua

¿Qué productos se fabrican mediante corte por chorro de agua?

El corte por chorro de agua permite a las empresas crear una amplia gama de piezas y productos. Herrajes de enclavamiento (tornillos, engranajes, etc.), piezas de automóviles, componentes eléctricos, elementos de grandes cadenas de montaje y prototipos de diseño son solo algunos de los productos que fabrican con corte por chorro de agua. Los artistas también pueden utilizar el corte por chorro de agua para crear obras de arte complejas y/o geométricamente precisas.

¿Es sostenible el corte por chorro de agua?

El corte por chorro de agua es un proceso ambientalmente favorable por naturaleza. El corte por chorro de agua, a diferencia de los sistemas de corte mecánico tradicionales, no requiere aceites refrigerantes o lubricantes. Esto elimina la necesidad de desechar los chips afectados químicamente. El chorro de agua, a diferencia de las técnicas térmicas como el plasma o el láser, no produce humos nocivos durante el proceso de corte.

El abrasivo granate no es tóxico e inerte, y debido a que se elimina muy poco metal durante el proceso de corte, se desperdicia muy poco metal real. Esto mantiene el impacto ambiental bastante mínimo.

¿Qué precisión tiene una cortadora por chorro de agua?

Los chorros de agua de flujo pueden producir productos con tolerancias extremadamente estrictas; algunos sistemas pueden lograr tolerancias tan bajas como 0.001″. (0,025 mm). Las tolerancias de las piezas para el mecanizado por chorro de agua suelen oscilar entre 0,003″ y 0,005″ de pulgada. Para materiales con un grosor superior a 1 pulgada, las máquinas crearán piezas con tolerancias que van desde 0,005 a 0,100 pulgadas (0,12 a 2,5 mm).

Debido a las variaciones en la tecnología, como el control y la estructura de la máquina, las tolerancias varían mucho según el fabricante.

¿Cuánta presión tiene un cortador de chorro de agua?

Las presiones de corte por chorro de agua suelen oscilar entre 50 000 y 60 000 PSI. Muchos sistemas más nuevos tienen una presión de 90 000 libras por pulgada cuadrada. Luego, el agua se descarga a través de un pequeño orificio mecanizado en un diamante o zafiro, que normalmente tiene entre 5 y 15 milésimas de pulgada de diámetro. El chorro de agua resultante es supersónico, lo que significa que viaja más rápido que la velocidad del sonido. Afortunadamente, el caudal es relativamente bajo, aproximadamente 1/2 galón por minuto.

¿Cuáles son algunos problemas de seguridad relacionados con el corte por chorro de agua?

El chorro de agua que penetra en la piel, es golpeado por escombros voladores y está expuesto al ruido son peligros y preocupaciones comunes asociados con el mecanizado por chorro de agua. Trabajar en áreas confinadas, peligros de caídas, peligros respiratorios y oculares, descargas eléctricas y exposición potencial a sustancias peligrosas son todos riesgos relacionados con el chorro de agua a alta presión.

Preguntas de opción múltiple sobre el mecanizado por chorro de agua

P. ¿Cuál es el elemento clave del mecanizado por chorro de agua para la eliminación de material?
a) Portaherramientas
b) pieza de trabajo
c) Chorro de agua
d) Fuente de poder
Respuesta: C
Explicación: El chorro de agua es el que se utiliza para cortar la pieza de trabajo y eliminar el material.

P. ¿Cuál de los siguientes no es parte del sistema de mecanizado del mecanizado por chorro de agua?
a) Transductor
b) Acumulador
c) Boquilla de corte por chorro
d) Bomba hidráulica
Respuesta: a
Explicación: El transductor no es parte del mecanizado por chorro de agua y otros componentes están bajo WJM.

P. ¿Cuál es la velocidad de la corriente del chorro de agua en el mecanizado por chorro de agua?
a) 100 m/s
b) 300 m/s
c) 700 m/s
d) 900 m/s
Respuesta: d
Explicación:La velocidad del chorro de agua que se utiliza en el mecanizado por chorro de agua es de unos 900 m/seg.

P. ¿Qué tipo de materiales no se pueden mecanizar con el mecanizado por chorro abrasivo?
a) Materiales blandos
b) Materiales duros
c) Materiales difíciles de mecanizar
d) Ninguna de las mencionadas
Respuesta: a
Explicación:Los materiales blandos, como barras de caramelo, madera blanda fina, etc., no se pueden mecanizar con AJM.

Frecuentemente Preguntas hechas

El mecanizado por chorro de agua también se denomina

Water Jet Machining (WJM) también llamado corte por chorro de agua. Se define como un proceso de mecanizado no tradicional en el que se utiliza un chorro de agua a alta velocidad para eliminar materiales de la superficie de la pieza de trabajo. WJM se puede utilizar para cortar materiales más blandos como plástico, caucho o madera.

¿Cómo se elimina el material? Mecanizado por chorro abrasivo

En el mecanizado por chorro abrasivo, una corriente concentrada de partículas abrasivas, transportadas por aire o gas a alta presión, se hace chocar contra la superficie de trabajo a través de una boquilla y el material de trabajo se elimina por erosión de partículas abrasivas a alta velocidad. .

¿Dónde es aplicable el mecanizado por chorro de agua?

El proceso WJM se ha aplicado con éxito en diferentes operaciones de mecanizado, como corte, taladrado, desbarbado y pelado de cables, etc. También se ha aplicado en el campo de la ingeniería de superficies, como tratamiento de superficies, limpieza, texturizado y acabado, etc.

¿Qué industrias utilizan cortadoras por chorro de agua?

Talleres de trabajo
Educación
Aeroespacial
Equipos de procesamiento de alimentos
Pruebas
Centro de servicios de metal

¿Quién inventó el corte por chorro de agua?

Dr. Norman Franz