Ventajas y desventajas del corte por chorro de agua para piezas metálicas de 2 ejes

¿Tiene sentido el método de chorro de agua abrasivo para el corte de metales en 2 ejes?

El corte por chorro de agua moderno tiene sus raíces en el uso de agua (aunque a presiones comparativamente bajas) para cortar materiales blandos como papel y alimentos, remontándose a la década de 1930. Gracias a la evolución de la tecnología y los equipos de alta presión, el método abrasivo actual es capaz de cortar metales con precisión.

Pero, ¿tiene sentido el corte por chorro de agua para el corte en 2 ejes de piezas metálicas pequeñas? Evaluar las ventajas y desventajas del proceso es fundamental para decidir si el método satisfará sus necesidades.

Algunas ventajas del corte por chorro de agua abrasivo

Un chorro de agua para cortar metal utiliza agua a alta presión y un abrasivo granular, principalmente polvo de granate. De este modo, el corte por chorro de agua se emplea típicamente para crear formas complejas en los ejes X/Y de láminas grandes y planas de metal o material compuesto.

La adición del abrasivo en la boquilla aumenta la capacidad de corte del chorro de agua a alta presión. También permite usar la máquina solo con agua para el posicionamiento (o "avance rápido") y luego con abrasivo para cortar la pieza.

El corte por chorro de agua abrasivo no genera calor. Esto significa que puede usarse para cortar diversos metales, así como plásticos y otros materiales, sin fundirlos, distorsionarlos ni deformarlos. El método alcanza tolerancias de hasta ± 0,005" (0,127 mm) si se requiere.

Según el uso final de las piezas cortadas, el corte por chorro de agua de metal también puede ofrecer diferentes calidades de borde. Estas diferencias se logran variando la velocidad del proceso; una velocidad más rápida puede usarse cuando el objetivo es la separación del material sin importar el borde de corte. Sin embargo, cuando las piezas requieren tolerancias ajustadas y un acabado de borde más suave, se necesita una velocidad de corte más lenta. Por tanto, la calidad del borde influye en el coste del trabajo, ya que un borde de mejor calidad tarda más en producirse.

Algunos inconvenientes del corte por chorro de agua

Al igual que un haz láser, el chorro de corte por agua es más efectivo cuando está más concentrado. Pero al cortar tubos, los huecos pueden hacer que el chorro se difunda, perdiendo rápidamente precisión y capacidad de corte.

Del mismo modo, los materiales fibrosos o trenzados actúan como panales y también pueden "retorcerse" en el chorro, resultando en un corte deficiente. Además, al cortar material fibroso, parte del chorro de agua "se desliza alrededor" del material a cortar en lugar de atravesarlo y hacer un corte limpio. Esto puede causar un corte final defectuoso que a menudo se llama "rebaba".

Para garantizar un corte óptimo con chorro de agua, la altura de separación adecuada —la distancia entre la salida de la boquilla y la pieza— es de 1 mm (0,0394") a 1,5 mm (0,0591"). Esto resulta impráctico con piezas 3D que simplemente no permiten tal proximidad.

Una consecuencia más común es que, para dimensiones de precisión, el corte por chorro de agua siempre tiene una forma cónica. Esa conicidad puede causar estragos en tolerancias de precisión, con efectos cónicos y de barril. Aunque una máquina moderna de corte por chorro de agua compensa esos efectos "inclinando" la boquilla, la superficie de corte puede mostrar un patrón de flexión que provoca una pendiente en el corte.

Problemas con el polvo abrasivo

El corte de metal por chorro de agua abrasivo requiere que el metal a cortar sea más blando que el polvo abrasivo que se alimenta en la boquilla como parte del chorro. Por ejemplo, aunque es posible cortar tungsteno con mecanizado por chorro de agua usando polvo de granate, es muy difícil porque el tungsteno y el granate tienen durezas muy similares en la escala de Mohs.

Con el chorro de agua abrasivo de granate actuando a 60.000 PSI o más, el polvo de granate puede rayar o matear el acabado de cualquier material expuesto circundante. Este velado puede ser puramente estético —o funcional si afecta el acabado superficial y el valor Ra del material.

La configuración media de corte por chorro de agua puede producir 2 libras de polvo de granate abrasivo desperdiciado por cada minuto de corte. Por supuesto, la cantidad de residuos depende del espesor del corte, el material y otros factores. Pero como regla general, algo que tarda 15 minutos en cortar produce 30 libras de residuos de granate abrasivo, mezclados con mucha agua. Esto se convierte en un importante problema de eliminación.

Además, solo alrededor del 5% del polvo de granate usado realiza realmente la acción de corte; el resto es solo parte de la trayectoria del chorro de agua. Estudios han encontrado que, tras la eyección, parte del granate se fractura. Eso dificulta el reciclaje del polvo de granate para su reutilización; aunque no está desafilado, el medio fracturado no proporcionará la acción de corte adecuada.

¿Corte por chorro de agua o no?

Al igual que otros métodos de corte de metal de precisión, el corte por chorro de agua abrasivo tiene compensaciones —aspectos que deben equilibrarse con los beneficios. Sin embargo, otros métodos pueden ser una mejor opción para aplicaciones como el corte en 2 ejes de tubos, varillas y alambres de precisión pequeños.

Tomar la decisión requiere una comprensión profunda de su aplicación única y sus parámetros específicos, así como de las otras opciones.

¿Cómo se compara el corte por chorro de agua con otros métodos de corte de metal de precisión? Siga leyendo para descubrirlo.