Dans le monde de la fabrication, qui évolue rapidement, la réduction des coûts est reine. Les jets d'eau ont changé la donne en offrant une polyvalence et une efficacité inégalées. Mais comment exploiter pleinement leur potentiel pour minimiser les coûts et maximiser les profits ? Dans cet article, un ingénieur mécanicien chevronné partage avec vous des conseils d'initiés et des avis d'experts pour vous aider à maîtriser l'art de la découpe au jet d'eau. Découvrez les secrets qui vous permettront d'optimiser vos opérations et de garder une longueur d'avance sur la concurrence.
Les ingénieurs et les fabricants s'efforcent constamment de trouver des moyens de réduire les coûts, et les hydrojets se sont révélés très efficaces pour atteindre cet objectif et augmenter les bénéfices.
Pour tirer pleinement parti de cette technologie qui permet de réduire les coûts, il est essentiel de mieux comprendre comment appliquer efficacement les méthodes de découpe au jet d'eau afin de minimiser les coûts et de maximiser les profits.
L'industrie de la découpe au jet d'eau est considérée comme l'une des plus polyvalentes et des plus dynamiques en termes de réduction des coûts.
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En outre, la découpeuse à jet d'eau est l'une des machines les plus efficaces au monde. Elle surpasse d'autres technologies de coupe telles que l'oxycoupage, l'usinage au plasma, l'usinage au laser, l'usinage par électroérosion, le tournage, le fraisage et le rabotage.
En outre, la découpe au jet d'eau est un procédé polyvalent, efficace et respectueux de l'environnement, car elle ne produit pas de gaz ou de liquides nocifs et ne génère pas de chaleur à la surface de la pièce.
Cette méthode de découpe offre des possibilités uniques qui ne peuvent être obtenues par d'autres procédés simples. Par exemple, elle permet de découper des trous dans titane et produire des motifs complexes sur la pierre ou le verre.
En outre, le processus de découpe au jet d'eau est véritablement froid, car il ne génère aucune chaleur lors de la découpe des matériaux.
Les flèches d'eau supersoniques produites pendant le processus de coupe donnent d'excellents résultats lorsqu'elles sont dirigées vers la surface du matériau de coupe, et la combinaison de l'eau et du sable renforce encore son pouvoir de coupe.
Waterjet, également connu sous le nom de "l'eau comme couteau", est le nom original de la technologie de découpe par jet d'eau à haute pression. Cette technologie est née aux États-Unis et a d'abord été utilisée dans l'industrie aérospatiale et militaire.
Sa popularité tient au fait qu'il n'altère pas les propriétés physiques et chimiques du matériau grâce à sa méthode de découpe à froid.
Au fil du temps, grâce aux progrès techniques constants, l'ajout d'abrasifs tels que le sable grenat, le sable diamanté et d'autres à l'eau à haute pression a considérablement amélioré la vitesse de coupe et l'épaisseur de la découpe au jet d'eau.
La technologie du jet d'eau a été largement adoptée dans toute une série d'industries, notamment la céramique, la pierre, le verre, le métal, les matériaux composites, etc.
En Chine, la pression maximale des hydrojets a atteint 420 MPa. Certaines entreprises technologiquement avancées ont même développé des jets d'eau à 3 et 4 axes, avec des pressions d'air de 1,5 mégajoule et de 1,5 mégajoule. 5 axes les hydrojets étant une technologie en plein développement.
Le jet d'eau, également appelé découpe au jet d'eau, est une machine qui utilise de l'eau à haute pression pour la découpe. Elle permet une découpe précise contrôlée par un ordinateur et n'est pas très affectée par la texture du matériau.
En raison de son faible coût, de sa facilité d'utilisation et de son rendement élevé, la découpe au jet d'eau est en passe de devenir la méthode de découpe préférée dans le domaine de la technologie industrielle.
Il peut découper n'importe quel matériau dans n'importe quelle forme en un seul processus, ce qui le différencie des autres méthodes de découpe qui sont limitées par les restrictions imposées aux matériaux.
Le processus de découpe ne génère aucune chaleur et le flux à grande vitesse du jet d'eau élimine immédiatement toute chaleur générée. Il ne produit pas non plus de substances nocives et n'a pas d'effet thermique sur le matériau, ce qui en fait une méthode de découpe efficace, sûre et respectueuse de l'environnement.
En outre, il n'est pas nécessaire de procéder à un traitement secondaire et il offre des capacités de coupe flexibles et polyvalentes qui peuvent être utilisées pour obtenir n'importe quelle forme souhaitée.
La découpe à l'eau UHP, également connue sous le nom de jet d'eau ou de jets d'eau, est un flux d'eau à haute énergie (380MPa) généré par la pressurisation en plusieurs étapes de l'eau ordinaire.
Cette eau est ensuite expulsée à une vitesse de près de 1 000 mètres par seconde par une buse en rubis très précise (Φ0,1-0,35 mm), ce qui en fait une méthode de découpe très efficace. Ce processus de découpe est appelé découpe à l'eau UHP.
Le jet d'eau peut être divisé en deux catégories : le jet d'eau pur et le jet d'eau abrasif.
Le jet d'eau pur a été la première méthode de découpe à l'eau, dont la première application commerciale a débuté au milieu des années 1970 pour la découpe de carton ondulé.
Les principales applications des jets d'eau pure sont la découpe de couches jetables, de papier coton et de tissus d'ameublement automobile.
Pour le papier coton et les couches jetables, la technologie du jet d'eau est celle qui laisse le moins de résidus d'eau par rapport aux autres technologies.
Caractéristiques du jet d'eau pur :
Les jets d'eau abrasifs ne diffèrent des jets d'eau purs que sur quelques points. Dans le cas du jet d'eau pur, le matériau est érodé par le flux d'eau supersonique, tandis que dans le cas du jet d'eau abrasif, les particules de matériau abrasif sont accélérées par les jets d'eau, ce qui érode le matériau.
Les jets d'eau abrasifs sont des centaines ou des milliers de fois plus puissants que les jets d'eau purs et sont utilisés pour couper des matériaux durs comme l'acier, la pierre, les composites et les céramiques.
Avec des paramètres standard, les jets d'eau abrasifs peuvent couper des matériaux d'une dureté égale ou légèrement supérieure à celle des céramiques d'alumine (souvent appelée AD 99.9).
Caractéristiques du jet d'eau abrasif
Les coupes d'eau peuvent être divisées en différentes catégories en fonction de divers facteurs. Ces catégories sont les suivantes
Des expériences ont montré que lorsque la pression de l'eau dépasse un certain seuil, même l'eau pure peut faire exploser certains produits chimiques sensibles. L'eau de coupe contenant du sable peut également provoquer l'instabilité de produits chimiques spéciaux en raison de l'énergie potentielle et de l'impact générés par la collision entre le sable abrasif et l'objet. Le seuil a été déterminé à environ 237,6 MPa après de nombreuses expériences et discussions.
Par conséquent, la découpe à l'eau avec une pression de plus de 200MPa est principalement utilisée dans l'industrie de l'usinage.
Tableau 1 Vitesse de coupe au jet d'eau pour les matériaux courants
| Matériau | Epaisseur de coupe | Pression de l'eau MPa | Ouverture de la buse eau abrasive mm | Vitesse de coupe m/min |
|---|---|---|---|---|
| Acier au carbone | 12 , 50 | 350 | 0.25/0.76 | 0.4, 0.1 |
| Acier inoxydable | 13, 25 | 350 | 0.25/0.76 | 0.4, 0.2 |
| Titane | 3.2, 6.4 | 350 | 0.25/0.76 | 0.8, 0.6 |
| Aluminium | 12 , 100 | 350 | 0.25/0.76 | 0.6, 0.12 |
| Fonte ductile | 15 | 350 | 0.25/0.76 | 0.4 |
| Papier plastifié | 12 | 309 | 0.25 | 3.5 |
| Plaque de plâtre | 15 | 294 | 0.15 | 20 |
| Caoutchouc | 15 | 377 | 0.17 | 12 |
| Caoutchouc de silicone | 12 | 377 | 0.12 | 3 |
| Caoutchouc dur | 19 | 309 | 0.25 | 6 |
| Tissu | 20 | 309 | 0.18 | 3 |
| Tissu en fibres | 20 | 377 | 0.20 | 6 |
| Cuir | 1 | 343 | 0.15 | 30 |
Norman Franz est largement reconnu comme le père de la technologie du jet d'eau.
Il a été le premier à effectuer des recherches sur le jet d'eau à ultra-haute pression (UHP). outils de coupequi sont définies comme étant supérieures à 30 000 psi. En tant qu'ingénieur forestier, le Dr Franz cherchait à trouver une nouvelle méthode pour couper les gros troncs d'arbres et les transformer en bois d'œuvre.
En 1950, il a utilisé pour la première fois des poids lourds pour exercer une pression sur une colonne d'eau, la forçant à traverser une petite buse et produisant un bref jet à haute pression capable de couper du bois et d'autres matériaux.
Malgré les difficultés rencontrées pour obtenir un flux continu à haute pression et la durée de vie limitée des pièces à l'époque, il a démontré que le flux d'eau convergent à grande vitesse possède un énorme pouvoir de coupe.
Aujourd'hui, la coupe du bois est l'une des applications les moins importantes de la technologie UHP, mais la découverte du Dr Franz a des applications d'une portée bien au-delà de ce qu'il aurait pu imaginer.
En 1979, le Dr Mohamed Hashish de Flow Research a commencé à étudier les moyens d'améliorer le pouvoir de coupe des hydrojets pour couper les métaux et autres matériaux durs.
Mohamed Hashish est largement considéré comme le père du jet d'eau abrasif, car il a mis au point la méthode consistant à ajouter des abrasifs, tels que le grenat, à un jet d'eau ordinaire, ce qui lui permet de découper presque n'importe quel matériau.
En 1980, les jets d'eau abrasifs ont été utilisés pour la première fois pour découper le métal, le verre et le béton. En 1983, le premier système de découpe au jet d'eau abrasif disponible dans le commerce a été introduit et a d'abord été utilisé pour découper du verre automobile.
L'industrie aérospatiale a été l'un des premiers utilisateurs de cette technologie, reconnaissant les avantages qu'elle présente pour le développement durable. coupe de l'acier inoxydableLes matériaux utilisés dans les avions militaires sont des composites légers à haute résistance, le titane, et les matériaux composites à base de fibres de carbone sont utilisés dans les avions civils.
Au fil du temps, les jets d'eau abrasifs ont été adoptés par de nombreuses autres industries telles que les fabricants, la pierre et le carrelage, le verre, les moteurs à réaction, la construction, le nucléaire, les chantiers navals et bien d'autres encore.
Le développement de la découpe à l'eau peut être divisé en plusieurs étapes : la phase d'exploration et d'expérimentation du début des années 1960, principalement utilisée pour l'exploitation minière à jet d'eau à basse pression et le nettoyage des oléoducs ; la phase de développement et de recherche d'équipements de base de la fin des années 1960 au début des années 1970, axée sur le développement de pompes à haute pression, de surpresseurs et de raccords de tuyauterie à haute pression et sur la promotion de la technologie de nettoyage à jet d'eau à haute pression ; du début des années 1970 au début des années 1980, la phase d'expérimentation et d'application industrielles, caractérisée par l'apparition d'un grand nombre de machines d'extraction de charbon, de machines de découpe et de machines de nettoyage à jet d'eau à haute pression ; et le développement rapide des jets d'eau à haute pression depuis les années 1980, caractérisé par de nouvelles avancées dans la recherche sur les jets d'eau à haute pression, ainsi que par le développement rapide de nouvelles technologies telles que le jet d'eau abrasif, le jet abrasif, le jet de cavitation et le jet à chocs auto-excité.
À l'heure actuelle, plus de 40 pays participent à la recherche et à l'application de la technologie de traitement par jet d'eau, notamment les États-Unis, la Russie, le Japon, l'Allemagne, la Suisse, le Royaume-Uni, la France, le Canada, l'Australie, l'Inde, la Corée du Sud et Singapour.
L'application de la technologie du jet d'eau est très large et englobe des industries telles que le découpage industriel, l'excavation et la construction. forageLes machines sont utilisées pour l'extraction, la coupe de roches, le nettoyage de surfaces, le broyage de matériaux et bien d'autres choses encore.
Le principe de base d'une découpeuse à jet d'eau est à la fois simple et complexe. Le processus commence par une pompe pressurisée qui alimente en eau un tube à haute pression, qui sort ensuite par une buse de coupe.
Bien que l'explication soit simple, la conception de la fraise est complexe et précise, capable de produire une pression de 60 000 PSI.
Une petite fuite dans le système peut causer des dommages durables aux pièces par érosion. C'est pourquoi les fabricants et les ingénieurs prennent grand soin de manipuler des matériaux à haute pression et d'utiliser des technologies spécialisées pour assembler la machine. Il suffit aux utilisateurs d'avoir des connaissances de base en matière de mode d'emploi le cutter.
Les fraises abrasives sont utilisées dans diverses industries, notamment l'industrie automobile, l'industrie aérospatiale et l'industrie du verre, depuis 1982, les premières ayant fait leur apparition en 1970. Au fil du temps, la précision de la coupe s'est continuellement améliorée.
La pression d'une lame abrasive peut atteindre 55 000 PSI, et l'eau à haute pression sort d'une minuscule buse à une vitesse de 762 m/s, soit 2,5 fois plus vite que la vitesse du son.
En mélangeant du sable grenat au jet d'eau à grande vitesse, le processus de coupe devient un processus de broyage et de coupe. La force et l'action sont générées par l'eau, qui est dirigée vers le matériau à traiter à une vitesse de 305 m/s.
En résumé, la découpeuse à jet d'eau fonctionne en convertissant l'énergie mécanique d'une source d'énergie (moteur) en énergie de pression à l'aide d'un dispositif spécifique (tel qu'un orifice de surpression ou une pompe à haute pression).
L'eau sous pression passe ensuite à travers une petite buse, convertissant l'énergie de la pression en énergie cinétique pour former un jet à grande vitesse. C'est pourquoi l'outil de coupe est souvent appelé "jet d'eau à grande vitesse".
En ce qui concerne la qualité de l'eau, il existe deux formes de découpe à l'eau ultra-haute pression (UHP) : la découpe à l'eau pure, qui produit une fente de découpe d'environ 0,1-1,1 mm, et la découpe abrasive, qui produit une fente de découpe d'environ 0,8-1,8 mm.
En termes de structure, l'hydrodécoupe UHP peut prendre différentes formes, telles qu'une structure à portique ou une structure en porte-à-faux avec deux ou trois axes CNC, qui sont généralement utilisées pour la découpe de plaques.
Il existe également une structure robotisée dotée de cinq à six axes CNC, qui est principalement utilisée pour la découpe de pièces et d'intérieurs automobiles.
Avantages :
Inconvénients :
Haute pression Usinage au jet d'eau
L'usinage par jet d'eau à haute pression consiste à utiliser de l'eau ou un liquide additionné de substances qui est mis sous pression par un compresseur au moyen d'une pompe à eau.
Ce liquide à haute pression s'écoule ensuite régulièrement à travers un accumulateur de liquide et forme finalement un flux de liquide à grande vitesse de 300 à 900 mètres par seconde à travers la buse, qui est ensuite pulvérisé sur la surface de la pièce à usiner pour l'enlèvement et la modification de la matière.
Usinage par jet abrasif
L'usinage par jet abrasif (AWM) est un processus qui implique l'utilisation d'un flux de jet à grande vitesse composé de micro-abrasifs et d'air à haute pression ou d'autres gaz.
La matière à la surface de la pièce est enlevée et modifiée par l'impact et l'érosion à grande vitesse des abrasifs, qui sont acheminés par une buse spécialement conçue à cet effet.
Usinage par jet d'eau abrasif
L'usinage par jet d'eau abrasif (AWJ) est une méthode qui utilise l'eau comme fluide et génère une pression élevée par le biais d'un dispositif de génération de haute pression.
Le faisceau d'eau à haute pression est ensuite mélangé à l'abrasif par un dispositif d'alimentation et de mélange pour former un jet liquide-solide à deux phases. Il enlève et modifie le matériau de surface de la pièce grâce à l'impact et au décapage à grande vitesse de l'abrasif et du faisceau d'eau à haute pression.
Les avantages de l'AWJ sont sa grande adaptabilité, sa large gamme de coupe, la disponibilité de sources d'eau et d'abrasif, et son faible coût. Elle présente également l'avantage d'être respectueuse de l'environnement, sans gaz nocifs, sans poussière, sans fumée et sans pollution.
Plusieurs têtes de coupe peuvent fonctionner simultanément pour une coupe rapide et efficace, et le processus est flexible et polyvalent pour l'usinage de pièces complexes.
En outre, l'environnement de travail est bon, sans fixation, l'opération est facile et la surface de coupe est lisse et sans bavures. Le traitement à froid n'affecte pas les propriétés physiques et mécaniques ni la structure intergranulaire du matériau.
Globalement, l'AWJ combine les avantages du jet d'abrasif et du jet d'eau, élargissant ainsi la gamme de traitement et fournissant d'excellents résultats.
Le jet d'eau peut être divisé en trois types :
Classification des techniques de jet :
Le jet pulsé est un jet intermittent, dont l'aspect est similaire à celui d'une balle. Il est produit par les méthodes suivantes :
(1) Libération soudaine d'énergie stockée ou d'eau par un canon ;
(2) Extrusion sous pression ;
(3) Régulation du débit, également connue sous le nom de "coup de bélier".
Les performances de ce type de jet dépendent de facteurs tels que la fréquence de formation des coups de bélier, le rapport entre la longueur du coup de bélier et le diamètre du jet, et l'énergie du coup de bélier.
Le jet de cavitation est un type de jet continu qui génère naturellement des bulles de cavitation à l'intérieur du jet. Ce processus stimule la croissance de noyaux de cavitation, ou de bulles dans le fluide, qui sont entraînés dans le jet et continuent de croître jusqu'à ce qu'ils entrent en collision avec la surface à nettoyer ou à découper, ce qui les fait se briser.
Au cours du processus de rupture, une pression extrêmement élevée et des microjets sont produits avec des contraintes dépassant la résistance à la traction de la plupart des matériaux.
Les avantages de l'usinage par jet d'eau abrasif sont les suivants :
Le jet d'eau à ultra haute pression peut découper toutes sortes de matériaux épais et durs, tels que l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre, l'acier, le marbre, les alliages métalliques, le verre, le plastique, la céramique, les tuiles et toutes sortes de matériaux visibles.
La découpe au jet d'eau à haute pression implique l'utilisation d'un jet à grande vitesse doté d'une énergie cinétique élevée, également connu sous le nom de traitement au jet d'eau à grande vitesse. Il s'agit d'un type de traitement par faisceau à haute énergie, similaire au traitement par laser, par faisceau d'ions et par faisceau d'électrons.
Technologie nouvelle et innovante, la découpe au jet d'eau haute pression a révolutionné l'industrie de la découpe et offre une vaste gamme d'applications.
Avec les progrès de la technologie et le dépassement de certaines limites, la découpe au jet d'eau haute pression est devenue un complément aux autres procédés de découpe.
La technologie est largement utilisée dans divers secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de machines, la construction, l'équipement médical, l'énergie électronique, la chimie, les articles de sport, l'armée et la défense. nouveaux matériaux-dans des domaines connexes.
Dans l'industrie aérospatiale, la découpe au jet d'eau à haute pression est utilisée pour découper une variété de matériaux d'alliage et de nouveaux matériaux, tels que les composites à base de fibre de carbone et le verre plastique, sans provoquer d'effets thermiques ou de dommages. propriétés des matériaux.
Dans l'industrie automobile, il est utilisé pour découper une gamme de matériaux non métalliques et composites, y compris les panneaux extérieurs de la carrosserie et les cadres de porte.
Dans l'industrie militaire, il est utilisé pour détruire les armes et couper les installations inflammables et explosives.
Dans les secteurs de la fabrication de machines et de la construction, il peut être utilisé pour couper tous les types de matériaux. types de métauxL'industrie de la céramique et du béton est en mesure de traiter, avec une efficacité et une précision élevées, des matériaux plastiques fragiles et non métalliques, ainsi que des matériaux difficiles à traiter, tels que les céramiques et le béton.
La technologie du jet d'eau est également utilisée dans l'industrie du papier et du caoutchouc, tandis que le jet d'eau abrasif est utilisé dans l'industrie de la pierre, l'industrie de la céramique, l'industrie aérospatiale et l'industrie de transformation des métaux.
En particulier, l'application de la technologie des jets d'eau dans l'industrie de la fabrication automobile a augmenté, avec le développement de l'industrie et la nécessité d'une efficacité et d'une précision élevées.
La combinaison d'équipements à jet d'eau et de robots s'est avérée particulièrement efficace dans le traitement des pièces intérieures des automobiles. Le tuyau d'eau à haute pression est enroulé autour du bras du robot, et le bras et le poignet du robot peuvent déplacer la buse de la tête de jet d'eau en ligne droite ou en arc pour un traitement tridimensionnel.
Application de la technologie des jets d'eau au nettoyage industriel
La technologie du jet d'eau a de nombreuses applications, notamment le nettoyage des cabines de peinture dans l'industrie automobile, le nettoyage des tubes d'échangeurs de chaleur dans l'industrie pétrochimique et le nettoyage en caoutchouc des pistes d'atterrissage des avions, traitement de surface pour le dérouillage industriel et l'ingénierie anticorrosion, le nettoyage des pièces de moteur dans l'industrie aérospatiale et le nettoyage de la pollution par les radiations dans les centrales nucléaires.
Ces dernières années, certaines entreprises ont adopté avec succès la technologie de l'ultra-haute pression pour la conservation des aliments. Par exemple, la société américaine Hemell a acquis une bonne réputation dans l'industrie de la conservation des aliments grâce à son équipement à ultra-haute pression.
La technologie du jet d'eau peut être utilisée pour nettoyer les voitures, les immeubles de grande hauteur, les pistes d'aéroport, les échangeurs de chaleur dans les usines chimiques, etc. De nombreuses machines et installations de nettoyage ont été introduites sur le marché, et plusieurs entreprises de nettoyage et prestataires de services ont vu le jour pour répondre aux besoins des utilisateurs.
Selon de récentes recherches menées par l'université du Missouri Rolla, le jet d'eau à haute pression présente un énorme potentiel. Il peut broyer le charbon en fines particules à des fins de nettoyage et produire un combustible propre, et il peut également séparer les fibres de bois grâce à la pulpe hydraulique.
En 2002, la société Flow aux États-Unis a franchi une nouvelle étape dans la technologie de l'ultra-haute pression avec le lancement d'un équipement à jet d'eau ultra-haute pression, d'une pression maximale de 87 000mpa, qui a considérablement amélioré l'efficacité de la production et réduit les coûts de 40% par rapport aux méthodes antérieures.
La technologie des jets d'eau continue à se développer et à s'étendre, son potentiel de croissance et d'application est illimité.
Paramètres du système : Pression du système de jet d'eau ;
Paramètres de la structure de la buse : Diamètre de la buse, rayon du chanfrein, longueur du tuyau de mélange, diamètre du tuyau de mélange ;
Paramètres d'abrasion : Matériau abrasif, diamètre des particules, flux d'abrasif, forme des particules ;
Mode de mélange : Entraînement par pression ou aspiration par pression négative ;
État de mélange de l'abrasif : Poudre sèche ou suspension ;
Paramètres de coupe : Vitesse d'avance, distance cible, nombre de coupes, angle du jet ;
Paramètres des matériaux : Résistance, dureté, densité, etc.
La précision de la découpe au jet d'eau est généralement comprise entre 0,1 mm et 0,25 mm, ce qui dépend de plusieurs facteurs, notamment la précision de la machine, la gamme de dimensions de la pièce à découper, ainsi que l'épaisseur et le matériau de la pièce.
En règle générale, la précision de positionnement du système de machine est de l'ordre de 0,01 mm à 0,03 mm.
La taille et l'épaisseur du matériau à découper, ainsi que la buse utilisée, déterminent la largeur de l'outil. kerf.
En règle générale, le trait de scie pour la coupe abrasive est d'environ 1,0 à 1,2 mm. Plus le diamètre de la buse d'abrasif augmente, plus le trait de scie s'élargit.
La qualité de l'arête biseautée dépend de la vitesse de coupe, et une bonne qualité de coupe est généralement de l'ordre de 0,1 mm.
Les abrasifs utilisés pour le découpage à l'eau comprennent le sable de quartz, le grenat, le sable de rivière et le sable diamanté. La granulométrie des abrasifs se situe généralement entre 40 et 70 mesh, la dureté de l'abrasif influençant la granulométrie et la capacité de coupe.
En règle générale, plus la dureté de l'abrasif est élevée, plus la taille des grains est importante et plus la capacité de coupe est forte.
D'une manière générale, les matériaux aux motifs complexes, épais, difficiles à découper, fragiles et sensibles à la chaleur, sont les plus adaptés à la découpe au jet d'eau.
Pour couper et percer les bords d'une pièce, l'utilisation d'une fraise abrasive est beaucoup plus rapide, plus facile à organiser et plus rentable que les trous borgnes, le perçage et le filetage.
En effet, le jet d'eau permet de découper la pièce en une seule passe, sans avoir à meuler le métal en morceaux.
Lorsqu'il s'agit de découper des pièces précises, la fraise abrasive est un outil qui permet de produire des produits presque finis en un seul passage, sans effets thermiques.
En outre, les déchets produits par une fraise abrasive sont souvent précieux car ils se présentent sous la forme de pièces entières plutôt que de copeaux et peuvent être recyclés.
Il est évident que le processus de l'oxycoupage est chaud et entraîne des effets thermiques sur le produit final. En revanche, le découpage abrasif permet généralement d'obtenir une meilleure finition de surface, sans scories à l'arrière de la pièce, ce qui réduit la nécessité d'un traitement secondaire.
En outre, il n'y a pas de limite à l'épaisseur qui peut être découpée, et l'espacement du motif de découpe peut être réduit pour économiser les coûts des matériaux.
L'investissement nécessaire pour découpe au laser est considérable. Actuellement, il est principalement utilisé pour découper des plaques d'acier minces et certains matériaux autres que l'acier.matériaux métalliques. La vitesse de coupe est rapide et la précision est élevée, mais elle provoque également une marque d'arc et un effet thermique au niveau de la couture de coupe.
En outre, la découpe au laser peut ne pas convenir à certains matériaux tels que l'aluminium, le cuivre et d'autres métaux et alliages non ferreux, en particulier pour la découpe de plaques de métal plus épaisses, car la surface de découpe peut ne pas être idéale, voire impossible à découper.
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Actuellement, la recherche sur les générateurs laser à haute puissance vise à résoudre les problèmes suivants couper de l'acier épais mais le coût de l'investissement, de l'entretien et de l'exploitation de l'équipement est important.
En revanche, le découpage à l'eau présente plusieurs avantages, notamment un faible coût d'investissement, un fonctionnement économique, la possibilité de découper une large gamme de matériaux, une grande efficacité et une grande facilité d'utilisation et d'entretien.
Le jet d'eau est meilleur que le laser à certains égards
Il n'y a pas de limite à l'épaisseur de coupe avec la découpe au jet d'eau.
Les matériaux réfléchissants, tels que le laiton et l'aluminium, peuvent également être découpés efficacement.
Aucune énergie thermique n'est nécessaire, il n'y a donc pas de risque de brûlure ou d'effets thermiques.
Lors du réglage de la vitesse de coupe, seule la vitesse de coupe doit être modifiée, sans qu'il soit nécessaire de modifier le gaz, le foyer ou d'autres composants.
La capacité de production peut facilement être augmentée en installant plusieurs têtes de coupe.
L'entretien de l'équipement laser est plus spécialisé et plus difficile, tandis que l'équipement à jet d'eau nécessite relativement moins d'entretien.
En outre, l'achat d'un ensemble complet d'équipements à jet d'eau est moins onéreux, puisqu'il ne coûte que 1/2 à 1/3 du coût d'un équipement de découpe au laser.
Découpe au plasma a un impact thermique important, une faible précision et la surface coupée n'est pas facile à retravailler.
D'autre part, le découpage à l'eau est un procédé de découpage à froid, qui ne provoque pas de déformation thermique et permet d'obtenir une surface de coupe de haute qualité, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un traitement secondaire. Si un traitement ultérieur est nécessaire, il est également facile à réaliser.
Pour le traitement des métaux, le WEDM (Wire Electrical Discharge Machining) offre une grande précision, mais sa vitesse de coupe est très lente. Dans certains cas, des méthodes supplémentaires telles que le perçage et le filetage sont nécessaires.
En outre, la taille de coupe est limitée avec le WEDM. En revanche, la découpe à l'eau est capable de poinçonner et de découper n'importe quel matériau à une vitesse plus rapide, avec la flexibilité supplémentaire d'avoir une taille de traitement variable.
Le processus de poinçonnage et de cisaillage peut être utilisé pour découper efficacement et rapidement certaines pièces métalliques, mais il nécessite des matrices et des outils de coupe spéciaux.
En revanche, la découpe à l'eau est plus flexible et peut être utilisée pour découper n'importe quelle forme de pièce à n'importe quel moment. Cela est particulièrement utile pour la découpe de matériaux épais et durs, car les techniques de poinçonnage et de cisaillement peuvent être difficiles, voire impossibles, à mettre en œuvre dans ces cas-là.
La découpe à la flamme est un procédé de découpe courant dans l'industrie métallurgique, mais elle présente une large gamme d'épaisseurs de coupe et un effet thermique important, une qualité de surface de coupe et une précision médiocres.
Le découpage à l'eau, quant à lui, peut être utilisé pour découper des matériaux spéciaux tels que alliages à point de fusion élevé et des composites, et est très précis lors de la découpe de plaques d'épaisseur normale dans les industries du verre, de la pierre et de la céramique.
Il convient de noter que lorsque le laser, le plasma, la flamme, l'oxycoupage, le sciage, le fraisage et d'autres méthodes de traitement sont en mesure de répondre aux exigences de traitement, le découpage à l'eau n'est généralement pas approprié.
Le coût d'exploitation de la découpe à l'eau est élevé, les consommables importés tels que les buses, les douilles de guidage et les joints à haute pression étant onéreux.
En conclusion, bien que l'incision à l'eau ait ses avantages, elle peut ne pas convenir dans certains cas.
Un équipement complet de découpe au jet d'eau doit au moins comprendre les éléments suivants : une pompe à ultra-haute pression, une tête de découpe au jet d'eau, a CNC une table de coupe et une armoire de commande informatique.
Les détails sont les suivants :
En raison de l'effet de gradient énergétique, le laser, l'oxy, le plasma, le jet et d'autres méthodes de coupe ont une capacité de coupe décroissante à mesure que le plan de coupe devient plus profond (plus éloigné de la buse).
Par conséquent, la surface de coupe formée n'est souvent pas perpendiculaire à la surface de la pièce, ce qui crée une pente de coupe, qui est un défaut inhérent à toutes les méthodes de coupe.
Des tentatives ont été faites pour réduire la pente de coupe en augmentant l'énergie de coupe ou en réduisant la vitesse de coupe, mais le problème de la coupe non verticale ne peut pas être complètement résolu.
En 1997, l'idée d'une tête de coupe inclinable a été proposée. Actuellement, des produits sont disponibles sur le marché. Cette méthode est la solution la plus directe et la plus efficace au problème de l'inclinaison de la coupe et de l'amélioration de la précision.
La tête de coupe inclinable fonctionne en ajoutant deux axes de rotation à la plate-forme originale à trois axes. Le système utilise un modèle de pente prédéfini et des calculs en temps réel de la trajectoire de coupe.
En fonction du matériau et de l'épaisseur de la pièce à découper, la tête de découpe pivote continuellement pendant le processus de découpe, ce qui permet à la pièce à découper d'atteindre un état de pente parfait sans interférence.
Pulsation : la pression est instable, par exemple de 150MPa à 230MPa.
Solution :
Pour résoudre le problème, vérifiez d'abord que la pulsation du tuyau transparent d'arrivée d'eau est normale. Une fois que vous avez déterminé le cylindre haute pression qui pose problème, démontez-le et inspectez le noyau de la vanne d'entrée d'eau, le siège de la vanne de sortie d'eau et le ressort.
En général, la réparation de ces pièces résout le problème, mais s'il est impossible de le résoudre, il peut être nécessaire de les remplacer. Le ressort est un problème courant dans cette situation.
La pression est stable à une certaine pression, mais pas dans un état normal.
Par exemple : 230MPa en temps normal, 170Mpa ou 140MPa en temps normal.
Solution :
Vérifier l'impulsion du tuyau d'arrivée d'eau pour déterminer si une impureté bloque le noyau de la vanne d'arrivée d'eau dans l'un des cylindres à haute pression.
Vérifier l'étanchéité de la soupape de sécurité et s'assurer qu'elle renvoie de l'eau dans le petit réservoir.
Examinez toutes les parties du moteur principal pour vérifier qu'il n'y a pas de fuite d'eau.
La pression n'est que de quelques dizaines de Mpaou pas de pression
① Vérifier que l'alimentation en eau, en électricité et en gaz est normale
② Vérifier si la courroie glisse ou est lâche
③ Vérifier si l'abrasif diamanté a été ajouté
④ Déterminer si l'un des trois cylindres à haute pression ne fonctionne pas, car lorsque deux cylindres ne fonctionnent pas simultanément, la pression est considérablement réduite, voire inexistante.
Le bruit anormal du cylindre à haute pression du carter, la grande plage de saut de l'ampèremètre et la pression instable.
Le bruit peut avoir deux causes :
Solutions :
Le verre coupé se fissure
Tuyau de pierres précieuses et de sable
La durée de vie normale des pierres précieuses est de 17 heures à 7-14 jours. En cas d'utilisation prolongée, la qualité de coupe peut se détériorer et présenter des symptômes tels qu'une plus grande quantité de brouillard autour de la tête de coupe, des flèches d'eau dispersées, des sauts d'arête, des dents pointues et des différences dans la valeur d'affichage de la pression par rapport à la fréquence normale.
Quant au tuyau de sable, sa durée de vie normale est de 3 à 8 mois, en fonction de sa qualité et de sa durée d'utilisation. Avec le temps, la buse peut devenir plus grande ou avoir un trou excentrique ou une forme elliptique, ce qui entraîne une forte inclinaison de la pièce à découper, des bords en cloche, un effondrement de l'angle et d'autres problèmes. Cela peut entraîner une réduction de la taille de la pièce ou une diminution de la vitesse de coupe.
La pression est normale, la ligne d'eau est normale, mais la capacité de coupe est faible.
Cause de l'échec :
Méthode de traitement :
La pression du système est normale, mais la capacité de coupe est faible.
Cause de l'échec :
Méthode de traitement :
Lorsque la haute pression est activée, il n'y a pas d'eau qui sort de la conduite de sable, alors qu'il y a de l'eau qui sort de la conduite d'entrée du sable.
Cause de l'échec :
Méthode de traitement :
La ligne d'eau sans ajout de sable est normale, et l'eau est divergente après l'ajout de sable, et la capacité de coupe est diminuée.
Cause de l'échec :
Méthode de traitement :
"Le sable coupant vole"
"La vanne directionnelle ne fonctionne pas
Si les facteurs ci-dessus sont présents, vérifiez si le relais est desserré et si la gâche du côté 2 du distributeur est bloquée.
"Fonctionnement anormal du moteur principal
Si la machine démarre et s'arrête de manière répétée selon un schéma triangulaire, vérifiez si la pression limite supérieure réglée par le régulateur de température a été dépassée.
"Alarme manomètre"
"Échec du cabinet"
Après avoir éliminé les conditions ci-dessus, essayez d'actionner l'arrêt d'urgence, en le relâchant toutes les 15 secondes, pour voir si la situation a été résolue.
Si ce n'est pas le cas, coupez le courant et redémarrez l'ensemble de la machine. Si le problème persiste, contactez le fabricant.
"Grand corps de vanne
“Interrupteur de la tête de coupe“
Impossible de sceller l'eau : Après la découpe, lorsque l'interrupteur est placé en deuxième position, la haute pression ne s'arrête pas. Cela peut entraîner le meulage de la pièce si la machine continue à fonctionner.
Étapes de dépannage : Tout d'abord, vérifiez s'il y a de l'air libre. Ensuite, vérifiez que la vanne d'air fonctionne correctement.
Si le problème persiste après le dépannage, démontez la soupape de décharge du porte-outil et vérifiez que le pointeau et le siège ne sont pas usés ou mal ajustés. Remplacer les pièces usées si nécessaire.
“Ordinateur“
L'ordinateur ne fonctionne pas : si l'ordinateur ne fonctionne pas, veuillez vous reporter à la section 5 pour le dépannage. Si le problème ne peut être résolu, demandez l'aide d'un expert en maintenance informatique.
Sauvegarde : En cas de paralysie du système, une sauvegarde est disponible sur le disque dur, qui peut être restaurée à l'aide de la fonction "restauration fantôme en un clic".
Réparation : Pour les autres défauts, l'ordinateur peut être confié à un atelier de réparation. Toutefois, il faut s'assurer que le nouveau système installé comprend le logiciel Auto CAD et le logiciel de découpe Ncstudio pour garantir un fonctionnement correct.
Connexion au réseau : Le service informatique doit connecter le câble réseau à l'internet afin d'éviter toute contamination potentielle.
Nettoyage de la poussière : Il est recommandé de nettoyer régulièrement l'ordinateur pour éliminer toute accumulation de poussière.
"Logiciels de découpe“
1-1) Si vous rencontrez un message d'erreur indiquant "Hardware self-check error" à l'ouverture du logiciel de découpe, suivez les étapes suivantes pour mettre à jour le pilote :
Note : Ne pas passer à l'étape suivante tant que l'étape en cours n'est pas terminée.
1-2) Si la mise à jour du pilote ne résout pas le problème, essayez de réinstaller le logiciel de découpe. Si le problème persiste, réessayez ultérieurement.
1-3) Si les étapes précédentes n'ont pas abouti, il peut être nécessaire de démonter l'ordinateur pour résoudre le problème.
Si le problème persiste, essayez de changer la position de la fente et recommencez les étapes.
2) S'il n'y a pas de message d'erreur à l'ouverture du logiciel, mais que vous ne parvenez pas à appuyer sur les boutons ou à installer le logiciel de découpe, essayez les étapes suivantes :
Note : Avant de procéder à une nouvelle installation, veillez à sauvegarder les données et les fichiers importants.
3) Si le logiciel ne parvient pas à contrôler la machine, suivez les étapes suivantes pour résoudre le problème :
Note : Si vous ne parvenez pas à résoudre le problème, demandez l'aide d'un technicien qualifié.
4) Si le logiciel ne fonctionne toujours pas, éteignez la machine et réessayez.
5) Si le dessin ne peut pas être ouvert, vérifiez s'il est actuellement ouvert dans la CAO. Fermez la CAO et ouvrez le dessin souhaité.
6) Position d'origine :
Lors de la vérification du bon fonctionnement, le fait d'appuyer sur le bouton d'arrêt d'urgence peut entraîner le déplacement de l'origine.
Si l'axe XY est testé dans ses limites, cela peut également entraîner le déplacement de l'origine. Vérifiez si la pièce est en mouvement ou si elle n'est pas correctement fixée.
7) Si l'axe XY est inactif :
Remarque : si le problème persiste, demandez l'aide d'un technicien qualifié.
10. Entretien et maintenance
Améliorer la fiabilité et la longévité
Une attention particulière doit être accordée à l'amélioration de la durée de vie des composants clés, tels que la pompe à haute pression, le tuyau à haute pression, le connecteur et la buse.
Cela permettra d'améliorer l'efficacité, de réduire la consommation d'abrasifs et la consommation d'énergie, ce qui rendra les coûts plus compétitifs.
Adoption d'un contrôle intelligent
Les paramètres du processus peuvent être ajustés en temps réel pendant l'usinage pour améliorer la précision. Cette approche peut être utilisée pour produire des pièces avec des exigences de précision spécifiques, et ses effets techniques et économiques sont comparables à ceux de l'usinage au plasma et au laser.
Élargir le champ d'application
Le champ d'application de l'usinage par jet d'eau ne cesse de s'étendre, allant de la découpe bidimensionnelle et de l'ébavurage à l'usinage de trous et à l'usinage de surfaces tridimensionnelles.
Améliorer la recherche théorique
Un accent particulier devrait être mis sur l'établissement d'un modèle d'usinage par jet d'eau et sur l'étude de la théorie de l'écoulement multiphasique afin de faire progresser le domaine.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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