El procesamiento por chorro de agua es un tipo de “procesamiento por eliminación” que corta metal con chorros de agua. Se utiliza para deformar con precisión y facilidad diversas piezas de trabajo, como uretano y vidrio, incluidas carrocerías y parachoques de automóviles. Mezclando abrasivos con agua, es posible procesar materiales difíciles de cortar, como el titanio, que es difícil de cortar, y cortar placas gruesas.
Este artículo explica los beneficios del procesamiento con chorro de agua y el “chorro de agua abrasivo”, una mezcla de abrasivos.
Dado que no corta aceite ni genera polvo, ¡llama la atención como un proceso respetuoso con el medio ambiente!
¿Qué es el procesamiento por chorro de agua?
Principio de funcionamiento del corte por chorro de agua
Corte por chorro de agua es un método de procesamiento que utiliza chorros de agua para cortar metal. Utiliza el mismo principio que el limpiador de alta presión que se utiliza en los lavaderos de coches: se pulveriza agua a alta presión para cortar el metal.
Se puede generar una alta energía de procesamiento empujando agua comprimida a 300-600 MPa desde una boquilla de diámetro pequeño de φ0.1 mm.
La velocidad del chorro de agua alcanza tres veces la velocidad del sonido y se puede utilizar cualquier material siempre que la obra esté húmeda.
Se utiliza una "máquina de chorro de agua" para el procesamiento, y es posible el procesamiento 3D por control NC y el procesamiento complejo por control de 5 ejes. El ajuste de la presión del agua se puede aplicar a varios procesos, como desbarbado, pulido y limpieza.
El principio de la tecnología de procesamiento de metales por chorro de agua
Este método de corte de metales apareció a mediados del siglo pasado. Al principio se utilizaba agua pura, pero después de unos años los ingenieros añadieron arena abrasiva al chorro, lo que aumentó considerablemente las propiedades de corte.
La esencia de esta tecnología es actuar sobre el material con un chorro de agua bajo intensa presión. Hoy en día, esta tecnología es una de las que se desarrolla más dinámicamente y se considera uno de los mejores métodos de corte.
El corte de metal por chorro de agua no es de ninguna manera inferior en calidad al El procedimiento; láser or corte mecanico, además, dicho chorro es una herramienta que no está sujeta a desgaste. El diámetro del chorro utilizado es diferente, dependiendo del tipo de material. Por lo general, es de 0.5 a 1.5 mm. Debido al pequeño diámetro, el desperdicio de material es muy pequeño.
Una ventaja esencial de esta tecnología es que el corte puede iniciarse desde cualquier punto del producto.
Cualquier máquina de corte por chorro de agua funciona así:
1. Las bombas de alta potencia crean una presión de agua de 3800 a 6200 bar dentro del cabezal de corte autocentrante.
2. Se forma un fino chorro de agua en la boquilla, que se introduce en el mezclador a alta presión a una velocidad superior a la velocidad del sonido.
3. Se suministra agua al mezclador del aparato desde la boquilla y el material abrasivo se suministra desde una tolva única para el abrasivo.
4. Después de mezclar, el agua y el abrasivo forman un chorro de corte que se aplica al material cortado.
La mesa de corte es un pórtico en voladizo y tiene un marco especialmente diseñado para una estabilidad óptima y libre de distorsión y vibración a altas velocidades.
El proceso de corte está controlado por un software especializado, cuyas diversas versiones permiten el corte de cualquier forma, según las capacidades del cabezal de corte.
¿Qué tipos de materiales puedo cortar con un chorro de agua?
La primera y más importante consideración durante la selección del corte por chorro de agua es el tipo de material que necesita procesar. Para utilizar este método, el material debe ser adecuado para el proceso y capaz de producir cortes precisos. Puede utilizar la tecnología de corte por chorro de agua para los siguientes materiales.
Aleaciones de metales: Casi todos los metales y aleaciones son compatibles con el corte por chorro de agua. Los más conocidos son el acero, el aluminio, el cobre, el titanio y el latón. El corte por chorro de agua se puede utilizar para cortar y dar forma a láminas de metal tanto delgadas como pesadas.
Plásticos: Plásticos como acrílico, PVC, Delrin, poliestireno y muchos otros se pueden procesar con tecnología de chorro de agua. Está limpio y no deja derretimientos ni otros daños materiales en la pieza de trabajo.
Cerámica: Puede proporcionar soluciones de corte y conformado para diversos materiales cerámicos, como azulejos, porcelana, carburo de silicio, alúmina y más, sin agrietarse.
Composicion: La técnica del chorro de agua es ideal para cortar y dar forma material compuesto. Otros enfoques, Corte de plasma, aserrado y corte tradicional, pueden causar el agrietamiento de los compuestos. Sin embargo, el chorro de agua crea cortes limpios y precisos en varios compuestos, como fibra de vidrio, fibras de aramida, Kevlar y fibra de carbono.
Los otros materiales son espuma, caucho, piedra, granito, vidrio, cuero y tela.
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Las principales ventajas del corte por chorro de agua
fiambre: El corte por chorro de agua es un proceso “en frío”, ya que no requiere aporte de calor adicional. El agua y el abrasivo están involucrados en el proceso de corte, el calentamiento del material cortado sigue siendo insignificante y no hay deformaciones térmicas ni mecánicas.
Además, la ventaja del corte "en frío" es la ausencia de rebabas, deformaciones y escamas. Por tanto, los productos resultantes, debido a la alta calidad del corte, no requieren preparación preliminar antes de operaciones posteriores (por ejemplo, pintura o soldadura).
Además, el corte en frío aumenta la productividad, ya que no es necesario fijar ni enfriar la instalación de las piezas de trabajo antes del siguiente proceso tecnológico.
Alta precisión de corte (± 0.1 mm): La combinación de alta presión y un área de corte pequeña le permite lograr el resultado deseado sin operaciones adicionales.
El corte por chorro de agua se utiliza activamente para obtener un corte de alta calidad, por ejemplo, para obtener formas geométricas precisas. Además, el corte por chorro de agua se puede utilizar para diversos materiales y tipos de superficies no estándar.
Alta versatilidad en la aplicación: El corte por chorro de agua es uno de los sistemas de corte más versátiles de la actualidad. Se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, desde la producción en masa de piezas de chapa hasta el tallado tridimensional de mármol.
El espesor permitido para aceros cortados es de 300 mm. La introducción de cabezales de corte de 5 ejes ha llevado a un rápido crecimiento en el corte por chorro de agua: al cortar piezas planas, el cabezal puede realizar cortes continuos, moverse alrededor de la pieza de trabajo y también realizar cortes en bisel en el rango de ±55 °.
Características del mecanizado por chorro de agua
Dado que el mecanizado por chorro de agua utiliza agua, tiene varias ventajas que otros métodos de mecanizado no tienen.
1. No afectado por el calor
Dado que se utiliza "agua", no se genera calor en chorro de agua vs láser y procesamiento de corte.
Por lo tanto, la precisión del procesamiento es alta y es posible procesar materiales vulnerables al calor.
2. La fuerza de mecanizado se puede ajustar
Dado que se usa "agua", la fuerza aplicada al procesamiento se puede ajustar ajustando la presión del agua.
Por tanto, es posible procesar materiales blandos como caucho, uretano y placas de circuito impreso.
3. Bajo costo
Debido a que utiliza "agua", es fácil de mantener y el costo de funcionamiento es bajo.
4. Ecológico
Dado que se utiliza "agua", no se genera polvo durante el procesamiento. Además, no se requiere el “refrigerante”, utilizado en grandes cantidades en el corte.
Principio del mecanizado por chorro de agua
El procesamiento por chorro de agua se divide en “procesamiento por chorro de agua”, que utiliza sólo agua, y “procesamiento por chorro de agua abrasivo”, que mezcla abrasivos con agua.
Este método de procesamiento corta la pieza de trabajo únicamente mediante chorros de agua a alta presión. Es adecuado para cortar materiales blandos como uretano, madera y resina.
Debido a su alto respeto al medio ambiente, se utiliza ampliamente en sitios de procesamiento de metales, procesamiento de alimentos e industrias médicas.
Ocho escenarios para elegir el proceso de corte por chorro de agua
Discutimos los materiales que se pueden procesar con corte por chorro de agua. Exploremos los muchos escenarios donde un chorro de agua es una opción viable para cortar y dar forma al material.
1. Cuando los materiales son sensibles al calor
Como se mencionó anteriormente, el corte por chorro de agua no usa calor intenso y genera un calor casi insignificante, lo que lo hace ideal para cortar materiales sensibles al calor, como ciertos plásticos o compuestos.
Cortar materiales sensibles al calor con otros métodos, como el corte por plasma y láser, puede causar daños importantes, como fusión en la posición de corte, degradación de las propiedades físicas y deformación. El procesamiento de esos materiales con corte por chorro de agua elimina estos riesgos y crea cortes limpios y precisos.
Además, existen varias aplicaciones en las que la degradación de las propiedades físicas y térmicas afecta la funcionalidad de las piezas, como placas de circuitos, aplicaciones térmicas y piezas conductoras de electricidad. En este escenario, el corte por chorro de agua mantiene la integridad del material y corta la pieza de trabajo sin riesgo de daño relacionado con el calor.
2. Cuando requieres geometrías complejas
El corte por chorro de agua es una tecnología de fabricación práctica porque puede crear con precisión formas complejas e intrincadas. Es conocido por sus cortes precisos a lo largo de líneas curvas o arqueadas, lo que le permite generar círculos, óvalos y elipses.
- Puede crear patrones complejos para elementos decorativos e interiores y sólo exige un diseño práctico (3D).
- El corte por chorro de agua hace posibles pequeños agujeros, canales, cavidades y otras características internas complicadas.
- El corte por chorro de agua puede crear múltiples partes a partir de una sola pieza de material y facilita ensamblajes complejos.
En conclusión, es una buena opción para muchas aplicaciones que requieren precisión y formas complejas. El mecanizado por chorro de agua mantiene fácilmente una tolerancia de alrededor de 0.12 mm (Dey, 2020).
3. Siempre que un material sea extremadamente duro
Es un desafío cortar materiales extremadamente duros, como acero endurecido, titanio, carburo de silicio, superaleaciones a base de níquel, compuestos de carbono, piedra, cerámica y más. El procesamiento de estos materiales con fresado CNC y otras tecnologías tradicionales provoca desgaste en herramientas de corte y daños físicos a la pieza de trabajo.
El corte por chorro de agua puede cortar casi todos los materiales duros (excepto el diamante) con precisión y sin riesgo de daños. Otra razón para elegir el corte por chorro de agua para materiales duros es que no implica riesgo de que se produzcan piezas esparcidas. Puede cortar materiales duros con un rango de espesor de 10 a 12 pulgadas (Dey, 2020).
4. Siempre que necesite procesar láminas finas de material
El corte de láminas delgadas con fresado CNC, corte por plasma, corte por láser y otras técnicas provoca deformación y distorsión en la posición de corte. En comparación, el corte por chorro de agua puede crear cortes precisos en láminas de material delgadas sin estos efectos.
La zona afectada es otra desventaja al cortar y dar forma a la pieza de trabajo delgada. La lámina fina puede sufrir graves daños en comparación con las láminas gruesas, lo que puede provocar su fusión. Por lo tanto, el chorro estrecho de agua con presión controlada es una opción ideal en ese escenario.
5. Material con espesor inconsistente
Al procesar la pieza de trabajo, tener un grosor inconsistente con el fresado CNC, el corte por láser, el corte por plasma y otros enfoques requiere varias pasadas de corte. En cambio, el corte por chorro de agua puede cortarlo en una sola pasada.
Puede haber muchas aplicaciones en las que las piezas deban tener un nivel diferente de grosor. Es posible crear dichas piezas con tecnología de chorro de agua CNC. Otros métodos todavía podrían hacer esto; sin embargo, podrían ser menos precisos y más confusos.
6. Siempre que el material sea extremadamente grueso
Las piezas gruesas son complicadas de procesar con otros métodos. Por ejemplo, el corte por plasma y láser requiere mucha energía, lo que podría resultar muy caro. Mientras tanto, el corte por chorro de agua puede procesar piezas de trabajo gruesas ajustando la presión y las partículas abrasivas. Sin embargo, el límite de espesor depende de la dureza de un material en particular. Los materiales duros como el titanio son aceptables hasta con un espesor de 10 a 12 pulgadas, mientras que los materiales blandos como la espuma se pueden procesar fácilmente con un espesor de hasta 2 a 3 pies (Schlick, 2022).
Además, el espesor del material que se puede cortar está determinado por la presión del chorro de agua. La presión del agua se puede cambiar con un simple control de la bomba de presión (hasta 900 MPa). A continuación, se pueden mezclar partículas altamente abrasivas con agua para cortar piezas de trabajo gruesas, o aumentar la concentración de partículas abrasivas también funciona de manera similar.
7. Cuando necesitas una producción de gran volumen
El corte por chorro de agua no podría ser tan rentable en fabricación de bajo volumen como los procedimientos tradicionales, especialmente donde la alta precisión no es un requisito crucial. Sin embargo, reduce significativamente el costo de producción de alto volumen. Puede procesar el material para varias aplicaciones con alta repetibilidad y consistencia dimensional.
8. Corte de materiales no conductores
El corte por chorro de agua puede ser una buena solución para cortar materiales no conductores porque no genera calor durante el proceso de corte. Por el contrario, la conductividad del material influye en la calidad del corte por láser y plasma. Al procesar materiales no conductores con estas técnicas, los cortes pueden ser ásperos e inconsistentes.
¿Cuándo no utilizar el método de corte por chorro de agua?
Hemos comentado varios escenarios en los que el corte por chorro de agua es la opción ideal para cortar y dar forma a los materiales. Hay algunos escenarios en los que sería inapropiado utilizar este enfoque.
- Los materiales sensibles al agua y la humedad, como los productos de madera y papel, pueden absorber agua y alterar las propiedades físicas.
- Es posible que el corte con chorro de agua no sea apropiado para la aplicación, ya que requiere una precisión extrema. En tales casos, el corte por láser puede funcionar mejor.
- Las producciones de bajo volumen pueden ser más costosas debido al equipo especializado y al tiempo de preparación.
Mecanizado con chorro de agua abrasivo
Mecanizado con chorro de agua abrasivo
Este es un método de procesamiento en el que se mezcla un abrasivo con agua para cortar la pieza de trabajo.
Los abrasivos son aspirados por la presión negativa del agua a alta presión y rociados como un líquido mixto desde la boquilla.
Tiene una alta capacidad de corte y es adecuado para cortar materiales difíciles de procesar como titanio, cerámica y metales. También se utiliza para procesar piezas de automóviles y nuevos materiales para aviones. Las máquinas de procesamiento por chorro de agua controladas por NC denominadas “máquinas de chorro de agua” se utilizan para el procesamiento por chorro de agua.
Relacionado con: Las 5 principales industrias que utilizan la tecnología de corte por chorro de agua
Configuración de la máquina de chorro de agua
- Generador de agua de ultra alta presión
- boquilla de procesamiento
- Dispositivo de suministro de abrasivo
Generador de agua de ultra alta presión
Esta bomba emite una presión súper alta de 300 a 600 MPa.
Boquilla de procesamiento
Está fabricado con materiales como carburo cementado y diamante para evitar el desgaste del chorro.
- Para el procesamiento con chorro de agua, utilice una boquilla con un diámetro de aproximadamente 0.1 a 0.3 mm.
- En el proceso de chorro de agua abrasivo, utilice una boquilla de aproximadamente φ1 mm
Dispositivo de suministro de abrasivo
Equipo para mezclar abrasivos con agua en procesos de chorro de agua abrasivo.
Resumen
En este artículo, explicamos los beneficios del procesamiento por chorro de agua y varios métodos de mezcla de abrasivos. Profesional servicios de corte por chorro de agua Se basa en el mecanizado por chorro de agua, un método ecológico que no requiere aceite de corte ni genera polvo, protegiendo así a los operarios. Además del procesamiento de metales, esta tecnología no inflamable también se aplica en operaciones de rescate en caso de desastre.
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