“Quando se trata de hidrojateamento CNC, isso significa precisão e exatidão na mão. É ideal para criar protótipos funcionais 2D e 3D. Ele oferece confiabilidade e repetibilidade e produz peças de volumes baixos a grandes em ciclos de tempo curtos.”
Na engenharia hidrodinâmica, o corte por jato de água apresentou um crescimento significativo de até 6.15% devido à sua abordagem econômica e rápida para cortar metais abrasivos e de alta densidade. Anteriormente, técnicas convencionais, como... fio EDM, corte a laserO corte por plasma e outros métodos eram empregados para cortar materiais duros. Esses métodos eram trabalhosos, demorados e apresentavam pouca diversidade de materiais.
Portanto, o corte a jato de água se destaca ao permitir que os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) lancem produtos no mercado mais rapidamente e atendam às necessidades dos clientes. Além disso, o corte a jato de água permite geometrias complexas e designs 3D, podendo cortar uma ampla gama de materiais sem afetar suas propriedades químicas. Alguns exemplos incluem: metais, termoplásticos de engenharia, vidro e materiais compósitos. Adicionalmente, beneficia as indústrias automotiva, aeroespacial, eletrônica e de defesa, fornecendo peças com qualidade consistente e estabilidade dimensional para um desempenho funcional otimizado.
Este artigo destaca o enorme potencial do processo de corte por jato de água, suas aplicações, prós e contras, capacidades de corte e muito mais.
O que é hidrojateamento?
O jateamento de água é um processo de erosão sem contato para cortar materiais de alta resistência. Ele não utiliza calor térmico, mas sim jatos de líquido hipersônico de alta pressão, misturados com abrasivos, para criar produtos com formatos e designs desejados.
Corte a jato de água
As máquinas de hidrojateamento operam de maneira ideal a uma pressão nominal de 690 MPa (1000,000 Psi). Essa pressão é projetada através de um orifício de tubulação ou bocal especializado a uma velocidade de 900 m/s, que é três vezes maior que a velocidade do som, para cortar o material para a peça com a especificação desejada. O diâmetro médio do bico é geralmente em torno de 0.1 a 0.4 mm. Um bico de pequeno diâmetro ajuda a concentrar o objeto sem gerar desperdício excessivo de material. Este processo é realizado através de um conjunto de bomba intensificadora ou virabrequim. Além disso, o hidrojateamento é aplicado a diversos materiais, por exemplo, ligas metálicas, materiais semi-macios, plásticos, cerâmicas e materiais compósitos.
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Como funciona o corte a jato de água?
Processo de corte por jato de água
O Processo de usinagem a jato de água é normalmente usado para geometrias bidimensionais. Aqui está um resumo de como funciona o corte por jato de água.
- Tecnicamente, o processo de corte por jato de água funciona usando jatos de água ultra pressurizados ejetados através de um orifício ou bico de aço inoxidável. Normalmente, orifícios de diamante, safira ou rubi são usados no processo para aumentar a velocidade em quase 2500 mph.
- O fluxo de água em alta velocidade é combinado com uma câmara abrasiva (geralmente colocada abaixo do orifício no conjunto da cabeça de corte) para acelerar a operação de corte. Geralmente, o abrasivo utilizado é areia granada, desenhada ao longo do riacho.
- Finalmente, a combinação ajuda a replicar contornos dimensionalmente estáveis e precisos no material alvo. Todo o processo de corte por jato de água é controlado por um software de sistema CNC especializado para eliminar deformações e defeitos.
Tipos de corte a jato de água
Nas indústrias de manufatura, dois tipos são manipulados para cortar materiais abrasivos. Esses incluem;
- Corte abrasivo com jato de água
- Corte a jato de água pura
Corte abrasivo com jato de água
O corte abrasivo com jato de água é um processo não térmico. É realizado acompanhando material abrasivo (geralmente granada, grão ou óxido de alumínio) com água. Essa combinação resulta em um fluxo mais poderoso, invisível e coerente para criar propulsões e cortes em materiais duros e laminados.
Normalmente, os designers OEM usam granada para corte devido ao seu baixo custo e perspectivas de disponibilidade. Garnet oferece dois produtos para você escolher; esmagado e aluvial. Entre as duas, a granada vem de pedreiras de mineração, enquanto a granada aluvial é um depósito natural encontrado no leito dos rios, que é peneirado para torná-lo útil para o processo de hidrojateamento. É relativamente mais barato e menos agressivo e proporciona facilidade de usinagem do que granada triturada. Isso o torna a escolha ideal onde são necessárias bordas finas e suaves.
No geral, o corte por jato de água abrasivo aplica-se a materiais de alta resistência, espessos e elásticos, por exemplo; cerâmica, pedras decorativas, rochas, metais e plásticos. Além disso, bordas afiadas de agregados podem ser obtidas usando um processo de corte abrasivo.
Corte a jato de água pura
O corte por jato de água pura geralmente utiliza fluxos de água pura de alta pressão. Este fluxo livre de abrasivo passa pressurizado através de um pequeno diâmetro de cerca de 0.1 mm por um orifício de diamante. Este orifício tende a aumentar a velocidade do fluxo em quase três vezes a velocidade do som. Este método é ideal para cortar materiais macios; como; borracha, espuma, juntas, alimentos e têxteis. Ao contrário dos métodos tradicionais, plasma CNC e corte a laser, o corte com água pura é considerado uma técnica de corte a frio, o que significa que não produz calor durante o processo.
Avanços no processo de corte por jato de água?
Os sistemas CNC no corte por jato de água atual revolucionaram esse processo. Duas tecnologias de grande utilização estão se tornando populares nesse aspecto. Estes são;
- Corte a jato de água de 5 eixos
- Compensação de redução gradual
Corte a jato de água de 5 eixos
Um avanço encontrado no hidrojateamento é o corte com jato de água de 5 eixos como uma abordagem multieixos. Anteriormente, as máquinas de 5 eixos eram usadas para peças ou produtos detalhados extremamente especializados devido à imensa programação e especificações exatas. Portanto, foi considerada uma abordagem cara para o corte por jato de água.
Mas, nesta era, ele é reconhecido por pegar modelos 3D do CAM com precisão e cortá-los rapidamente em componentes de recursos exatos. Essas máquinas são usadas principalmente para materiais macios como borracha, fibras e ligas. Além disso, as máquinas de 5 eixos automatizam o processo, agregando valor à usinagem no corte de peças. Portanto, reduz notavelmente a necessidade de trabalho manual.
Compensação de redução gradual
A compensação de conicidade é outro avanço que surgiu para obter dimensões de corte precisas e exatas. Tornou-se popular para moldar cortes uniformes em materiais mais espessos, eliminando o risco de formação de cortes cônicos na superfície do material. A ocorrência de conicidade se deve às altas velocidades de corte e à divergência natural dos jatos de água. Geralmente, são utilizadas três abordagens para eliminar sua formação: compensações geométricas, nas quais os projetos CAD iniciais são ajustados e modificados; compensação dinâmica de conicidade, na qual o fabricante ajusta as posições da cabeça de corte durante seu movimento ao redor do material; e compensação do percurso de corte, na qual os projetistas podem minimizar a formação de cortes cônicos. Além disso, a compensação de conicidade é extremamente benéfica para alcançar tolerâncias ideais de até 0.005 polegadas (0,127 mm).
Corte a laser vs. Corte a jato de água: principais diferenças
O corte a laser e o corte a jato de água são amplamente aplicáveis em diversas aplicações industriais. Eles são usados para perfurar com precisão materiais de alta resistência de um amplo espectro. Aqui estão algumas diferenças técnicas mencionadas na tabela abaixo;
Mesa: Análise Comparativa de Laser vs. Corte a jato de água
| Aspecto | Corte a Laser | Corte a jato de água |
| Abordagem de corte | Utiliza feixe de laser de alta potência para esculpir material | Usa água combinada com abrasivos para cortar peças moldadas |
| Agilidade (Speed) | Geralmente pode cortar 70 polegadas por minuto | Normalmente, corte a um ritmo de 20 polegadas por minuto |
| Zona afetada pelo calor | Cria zonas afetadas pelo calor | Não produz zona afetada pelo calor |
| Precisão de corte | Geralmente, 0.15mm | Normalmente, 0.5 mm |
| Espessura do material | 30 mm – 40 mm depende da potência do laser | Normalmente, 250 – 300 mm |
| Som ou Ruído | 75 dB | Normalmente, frequência de som de 90 dB |
| Compatibilidade de material | Metais, plásticos, compósitos, vidros | Metais, cerâmicas, abrasivos, vidros exceto temperados e diamantes |
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Vantagens do corte a jato de água
O vantagens do corte a jato de água São amplamente utilizadas em diversos setores da indústria. Essas máquinas são conhecidas por sua alta repetibilidade e precisão. Alguns dos benefícios mais comuns que as diferenciam de outras técnicas tradicionais incluem:
- Quase todos os materiais podem ser cortados no formato desejado através da técnica de corte a jato de água.
- Produz bordas de qualidade superior sem desperdício de material durante o processo.
- O corte a jato de água é uma técnica de corte a frio que não produz zonas afetadas pelo calor durante a operação.
- A técnica apresenta vantagens sobre outras técnicas convencionais devido à ausência de limitações quanto à espessura dos materiais. Por exemplo, uma chapa de 30 metros (100 pés) pode ser cortada com precisão por meio do corte a jato de água.
- Oferece uma abordagem multieixos para perfuração de materiais. Um exemplo comum é a máquina de 5 eixos. Além disso, não requer ferramentas adicionais nem fresas extras.
- Uma das principais vantagens é a produção de peças de alta qualidade sem necessidade de processamento adicional.
- Uma máquina de corte a jato de água padrão pode atingir uma tolerância rigorosa de até 0.005 polegadas. Além disso, formas 3D são mais fáceis de criar através do processo de corte a jato de água.
- Além disso, é um processo ambientalmente sustentável devido à reciclabilidade da água utilizada durante o corte.
Limitações do corte por jato de água
Além disso, apresenta algumas desvantagens por ser iniciante em seus projetos de corte; Esses incluem;
- Certos riscos; por exemplo, danos ao orifício, cones (em forma de V, reverso e cones em barril) e formações de vazios devido à baixa largura dos cortes. Portanto, de acordo com a regra prática, o tamanho do corte deve ser 11.25x do jato de água.
- O jato de água pode causar indentações e problemas de delaminação nas peças que estão sendo perfuradas.
- Os abrasivos utilizados para corte podem representar custos adicionais ao processo. Mas, principalmente, depende do tipo de material, da especificação da peça e da aplicação pretendida.
- Para obter peças com especificações exatas, geralmente é recomendado manter o raio interno do furo a 2x do jato de água, caso contrário, isso causaria cortes cegos e irregulares no material.
- O uso excessivo de abrasivos pode causar desgastes no equipamento, o que pode acarretar custos adicionais ao processo.
- A configuração de corte por jato de água adquire um investimento inicial maior.
Aplicações Industriais de Corte por Jato de Água
As aplicações de usinagem por jato de água estão espalhadas por diversos setores. Alguns consumidores primários desta técnica incluem os setores aeroespacial, automotivo, têxtil, eletrônico de consumo e manufatura industrial.
Indústria aeroespacial
As indústrias aerodinâmicas usam predominantemente o corte por jato de água para moldar peças internas e externas de motores de aeronaves. Normalmente, essas peças requerem cortes precisos e exatos para função e mobilidade dos produtos. Portanto, Corte a jato de água na indústria aeroespacial desempenha um papel importante no corte ou modelagem de produtos; Incluindo; peças de motores a jato, pás de turbinas, painéis internos da cabine e trens de pouso.
Indústria automobilística
Esta técnica fascinante é usada para criar várias peças automotivas. Os fabricantes de projetos usam cortadores automatizados de jato de água para obter as incisões necessárias em diferentes componentes automotivos. Alguns exemplos incluem; forros do teto, pára-choques, juntas de cabeçote de cobre e flanges para sistemas de escapamento personalizados, suportes decorativos para automóveis.
Indústria arquitetônica
Corte abrasivo de pedra com jato de água
A tecnologia de corte por jato de água é muito popular na indústria artística e arquitetônica. Diferentes murais, bolinhas de gude e pedras podem ser perfurados com precisão em peças de arte por meio de um cortador a jato de água. Além disso, os engenheiros de design podem usá-lo para obras de arte em metal, por exemplo; obras de arte de museu, atividades ao ar livre, parques temáticos e iluminação maravilhosa.
Indústria de eletrônicos
O corte por jato de água beneficia os fabricantes ao reduzir os custos de produção de componentes eletrônicos. Essas peças são altamente sensíveis a operações térmicas. Portanto, um cortador a jato de água serve como solução para criar peças, por exemplo; placas de circuito povoadas, componentes de geradores, painéis de controle de elevadores e corte de perfis para elevadores. Além disso, ajuda a criar dispositivos eletrônicos de proteção de alta qualidade, como Caixas à prova de água para exteriores.
Indústria Médica e Cirúrgica
As ferramentas médicas de tamanho micro e miniatura requerem perfis finos para funcionamento constante. Dessa forma, o corte por jato de água é extremamente útil para criar essas peças angulares e que exigem precisão. Aqui estão alguns componentes que se moldam por meio desse processo de corte por jato de água; formas de membros artificiais, aparelhos de carbono esculpidos, aparelhos ortopédicos, peças cirúrgicas e ressecções hepáticas.
Indústria de vidro
A indústria do vidro é a principal usuária da técnica de corte por jato de água. Ele aumenta a produtividade e a qualidade da borda moldando várias peças complexas de vidro manchado, quartzo, vidro ideal, borossilicato, sílica fundida e vidro plano, sem necessidade de tratamentos adicionais em um curto espaço de tempo.
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O corte com jato de água é melhor para o seu projeto?
A compatibilidade do processo depende de vários fatores. Por exemplo; especificação da peça, complexidade geométrica, espessura e propriedades do material como condutividade, resistência à corrosão e durabilidade, você traz para o corte no formato certo para o projeto especificado.
Exemplos de aplicações de corte por jato de água
Em geral, uma usinagem a jato de água padrão pode cortar vários materiais sem afetar as propriedades de sua superfície. Além disso, a utilização resulta na produção de pequenas ou nenhumas zonas afetadas pelo calor, juntamente com um acabamento de textura fina e suave. Ao contrário do corte a laser e plasma, não produz gases perigosos.
Além disso, cada corte do jato de água é controlado por sistemas CNC. O sistema segue códigos G para criar contornos precisos. No entanto, existem riscos de deformação e formação de rebarbas. Portanto, para fazer a escolha certa, é sempre recomendável consultar profissionais experientes da área de manufatura. A orientação deles pode ajudar a selecionar o processo mais adequado com base nos requisitos da peça, no tipo de material e Custos do corte com jato de água. Se ainda tiver dúvidas, consulte o nosso guia: Quando utilizar o processo de corte a jato de água? Para obter informações mais práticas.
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Resumindo
Usinagem a jato de água tornou-se a técnica mais rápida na indústria de manufatura. Traz peças com alta repetibilidade e precisão dimensional em um curto espaço de tempo. Muitas indústrias de fabricação, como agricultura, medicina, vidro, aeroespacial e automotiva, utilizam-no por suas perspectivas econômicas e ecológicas.
No entanto, o processo de corte por jato de água é crítico e requer certas considerações para obter especificações exatas, porque as peças cortadas às vezes ficam marcadas e enfrentam problemas de empenamento durante o processo. Portanto, o controle preciso dos parâmetros do processo e do fluxo de alta pressão deve ser mantido. Além disso, existem muitas outras opções também. Por exemplo, corte a laser e plasma. Essas técnicas também são bem conhecidas para projetos que exigem precisão. Assim, para fazer uma escolha adequada é necessário adquirir conhecimentos básicos sobre suas capacidades e limitações. Este artigo contém todos os detalhes essenciais sobre o corte por jato de água de uma perspectiva ampla. Ao ler, os usuários podem obter informações valiosas sobre as habilidades do processo e outros aspectos.
Perguntas Frequentes
Q1. Quanto custa uma máquina de corte a jato de água?
O fator custo depende da marca e das características da máquina. Uma máquina de corte por jato de água padrão custa cerca de $ 60,000-450,000.
Q2. Algum processo alternativo para corte por jato de água?
Existem outros processos que podem ser usados em vez do corte por jato de água. Esses incluem;
- Máquina EDM de fio
- Corte de plasma
- Corte oxi-combustível
- Corte a laser
Q3. Qual liga de metais pode ser perfurada por corte com jato de água?
Vários tipos de liga podem ser moldados através de um cortador a jato de água. As ligas de alumínio: 5052, 6061 e 7075; Cobre: 260 e C110; Os aços inoxidáveis 304, 316 e Acetol são considerados os materiais adequados para corte por jato de água.
Q4. Quais são os problemas comuns encontrados no corte por jato de água?
Os fabricantes podem encontrar vários problemas, como empenamento, delaminação, cortes cônicos, qualidade do jato de água, abrasivo e desgaste do bico.
Q5. Quão abrasivo é adicionado ao jato de água?
Em geral, os abrasivos (geralmente granada) armazenados em tremonhas têm capacidade para aprox. 2 toneladas. O enchimento automático da quantidade controlada do abrasivo é realizado através de um funil dosador colocado na parte superior da máquina de jato de água. Como resultado, um jato de água passa através de uma câmara abrasiva mista criando um efeito Venturi. Este efeito puxa os abrasivos para aderir ao fluxo de água. Em seguida, esta mistura é guiada até o bocal focal para realizar a operação de corte por jato de água.
Recursos
- Predrag Janković(2019) Aplicações da técnica de jato de água abrasivo na engenharia civil; Obtido de: researchgate.
- André J. Jefferson, Hom Nath Dhakal, (2018), Corte com jato de água abrasivo: recuperado de: Direto Science.