No mundo do fabrico, em rápida evolução, a redução de custos é rei. Os jactos de água surgiram como um fator de mudança, oferecendo uma versatilidade e eficiência sem paralelo. Mas como é que pode aproveitar todo o seu potencial para minimizar os custos e maximizar os lucros? Neste artigo, um engenheiro mecânico experiente partilha dicas e conhecimentos especializados para o ajudar a dominar a arte do corte por jato de água. Descubra os segredos para otimizar as suas operações e manter-se à frente da concorrência.
Os engenheiros e os fabricantes esforçam-se constantemente por encontrar formas de reduzir os custos, e os jactos de água provaram ser altamente eficazes para atingir este objetivo e aumentar os lucros.
Para tirar o máximo partido desta tecnologia de poupança de custos, é crucial obter uma compreensão mais profunda de como aplicar eficazmente os métodos de corte por jato de água para minimizar os custos e maximizar os lucros.
A indústria de corte por jato de água é considerada uma das indústrias mais versáteis e em rápido crescimento em termos de medidas de redução de custos.
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Além disso, o cortador de jato de água é uma das máquinas mais eficientes a nível mundial. Ultrapassa outras tecnologias de corte, como o corte por chama, a maquinação por plasma, a maquinação a laser, a maquinação por EDM, o torneamento, a fresagem e o aplainamento.
Além disso, o corte por jato de água é um processo versátil, eficiente e amigo do ambiente, uma vez que não produz gases ou líquidos nocivos e não gera calor na superfície da peça.
Este método de corte oferece capacidades únicas que não podem ser alcançadas através de outros processos simples. Por exemplo, pode cortar furos em titânio e produzir padrões complexos em pedra ou vidro.
Além disso, o processo de corte por jato de água é verdadeiramente frio, uma vez que não gera calor ao cortar os materiais.
As flechas supersónicas de água que são produzidas durante o processo de corte resultam em excelentes resultados quando dirigidas à superfície do material de corte, e a combinação de água e areia aumenta ainda mais o seu poder de corte.
Waterjet, também conhecido como "água como faca", é o nome original da tecnologia de corte por jato de água a alta pressão. Esta tecnologia teve origem nos Estados Unidos e foi inicialmente utilizada nas indústrias aeroespacial e militar.
A sua popularidade deve-se ao facto de não alterar as propriedades físicas e químicas do material devido ao seu método de corte a frio.
Ao longo do tempo, com os contínuos avanços técnicos, a adição de abrasivos como areia granada, areia de diamante e outros à água a alta pressão melhorou consideravelmente a velocidade de corte e a espessura do corte por jato de água.
A tecnologia de jato de água tem sido amplamente adoptada numa série de indústrias, incluindo cerâmica, pedra, vidro, metal, materiais compósitos, entre outros.
Na China, a pressão máxima dos jactos de água atingiu 420MPa. Algumas empresas tecnologicamente avançadas desenvolveram mesmo jactos de água de 3 e 4 eixos, com 5 eixos os jactos de água são uma tecnologia em rápido desenvolvimento.
O jato de água, também conhecido como corte por jato de água, é uma máquina que utiliza água a alta pressão para cortar. Permite um corte preciso controlado por um computador e não é muito afetado pela textura do material.
Devido ao seu baixo custo, facilidade de operação e elevado rendimento, o corte por jato de água está a tornar-se o método de corte preferido na tecnologia industrial.
Pode cortar qualquer material em qualquer forma num único processo, o que o distingue de outros métodos de corte que são limitados por restrições de material.
O processo de corte não gera calor, e o fluxo de alta velocidade do jato de água remove imediatamente qualquer calor gerado. Também não produz quaisquer substâncias nocivas e não tem qualquer efeito térmico no material, tornando-o num método de corte amigo do ambiente, seguro e eficiente.
Além disso, não há necessidade de processamento secundário e oferece capacidades de corte flexíveis e versáteis que podem ser utilizadas para obter qualquer forma desejada.
O corte com água UHP, também conhecido como jato de água ou jactos de água, é um fluxo de água de alta energia (380MPa) gerado pela pressurização em várias fases da água normal.
Esta água é então expelida a uma velocidade de quase 1.000 metros por segundo através de um bocal de rubi altamente preciso (Φ0,1-0,35 mm), tornando-o num método de corte altamente eficiente. Este processo de corte é designado por corte com água UHP.
O jato de água pode ser dividido em jato de água puro e jato de água abrasivo.
O jato de água puro foi o primeiro método de corte com água, tendo a sua primeira aplicação comercial começado em meados dos anos 70 para cortar cartão canelado.
As maiores aplicações para os jactos de água pura são o corte de fraldas descartáveis, papel de algodão e estofos de automóveis.
Para papel de algodão e fraldas descartáveis, a tecnologia de jato de água proporciona a menor quantidade de resíduos de água em comparação com outras tecnologias.
Características do jato de água de água pura:
Os jactos de água abrasivos diferem dos jactos de água puros em apenas alguns aspectos. No jato de água puro, o material é corroído pelo fluxo supersónico de água, enquanto no jato de água abrasivo, as partículas de material abrasivo são aceleradas pelos jactos de água, corroendo o material.
Os jactos de água abrasivos são centenas ou milhares de vezes mais potentes do que os jactos de água puros e são utilizados para cortar materiais duros como o aço, a pedra, os compósitos e a cerâmica.
Com parâmetros padrão, os jactos de água abrasivos podem cortar materiais com uma dureza igual ou ligeiramente superior à da cerâmica de alumina (frequentemente referida como AD 99.9).
Características do jato de água abrasivo
O corte de água pode ser dividido em diferentes categorias com base em vários factores. Estes incluem:
As experiências demonstraram que, quando a pressão da água ultrapassa um determinado limiar, mesmo a água pura pode provocar a detonação de determinados produtos químicos sensíveis. O corte com água contendo areia também pode causar a instabilidade de produtos químicos especiais devido à energia potencial e ao impacto gerado pela areia abrasiva e pela colisão de objectos. O limiar foi determinado em cerca de 237,6 MPa após muita experimentação e argumentação.
Por conseguinte, o corte com água com uma pressão superior a 200MPa é utilizado principalmente na indústria de maquinagem.
Tabela 1 Velocidade de corte por jato de água para materiais comuns
| Material | Espessura de corte | Pressão da água MPa | Abertura do bocal abrasivo de água mm | Velocidade de corte m/min |
|---|---|---|---|---|
| Aço carbono | 12 , 50 | 350 | 0.25/0.76 | 0.4, 0.1 |
| Aço inoxidável | 13, 25 | 350 | 0.25/0.76 | 0.4, 0.2 |
| Titânio | 3.2, 6.4 | 350 | 0.25/0.76 | 0.8, 0.6 |
| Alumínio | 12 , 100 | 350 | 0.25/0.76 | 0.6, 0.12 |
| Ferro fundido dúctil | 15 | 350 | 0.25/0.76 | 0.4 |
| Papel laminado | 12 | 309 | 0.25 | 3.5 |
| Placa de gesso | 15 | 294 | 0.15 | 20 |
| Borracha | 15 | 377 | 0.17 | 12 |
| Borracha de silicone | 12 | 377 | 0.12 | 3 |
| Borracha dura | 19 | 309 | 0.25 | 6 |
| Tecido | 20 | 309 | 0.18 | 3 |
| Tecido de fibra | 20 | 377 | 0.20 | 6 |
| Couro | 1 | 343 | 0.15 | 30 |
O Dr. Norman Franz é amplamente reconhecido como o pai da tecnologia de jato de água.
Foi a primeira pessoa a investigar o jato de água de pressão ultra-alta (UHP) ferramentas de corteque são definidos como superiores a 30.000 psi. Como engenheiro florestal, o Dr. Franz tinha como objetivo encontrar um novo método para cortar grandes troncos de árvores em madeira.
Em 1950, utilizou pela primeira vez pesos pesados para aplicar pressão a uma coluna de água, forçando-a através de um pequeno bocal e produzindo um breve jato de alta pressão que podia cortar madeira e outros materiais.
Apesar das dificuldades que enfrentou para obter um fluxo contínuo de alta pressão e da vida útil limitada das peças na altura, demonstrou que o fluxo de água convergente a alta velocidade tem um enorme poder de corte.
Atualmente, o corte de madeira é uma das aplicações menos significativas da tecnologia UHP, mas a descoberta do Dr. Franz tem aplicações de grande alcance, para além do que ele poderia ter imaginado.
Em 1979, o Dr. Mohamed Hashish da Flow Research começou a investigar formas de melhorar o poder de corte dos jactos de água para cortar metais e outros materiais duros.
O Dr. Mohamed Hashish é amplamente considerado como o pai do jato de água abrasivo, tendo desenvolvido o método de adicionar abrasivos, tais como granada, a um jato de água normal, permitindo-lhe cortar praticamente qualquer material.
Em 1980, os jactos de água abrasivos foram utilizados pela primeira vez para cortar metal, vidro e betão. Em 1983, foi introduzido o primeiro sistema de corte por jato de água abrasivo disponível no mercado e foi inicialmente utilizado para cortar vidro automóvel.
A indústria aeroespacial foi um dos primeiros utilizadores desta tecnologia, reconhecendo os seus benefícios para corte de aço inoxidávelO titânio, os compósitos leves de alta resistência utilizados em aviões militares e os compósitos de fibra de carbono utilizados em aviões civis.
Ao longo do tempo, os jactos de água abrasivos foram adoptados por muitas outras indústrias, tais como fabricantes, pedra e azulejos, vidro, motores a jato, construção, nuclear, estaleiros navais, etc.
O desenvolvimento do corte por jato de água pode ser dividido, grosso modo, em várias fases: a fase de exploração e experimentação do início da década de 1960, utilizada principalmente na exploração mineira com jato de água a baixa pressão e na limpeza de oleodutos; a fase de desenvolvimento e investigação de equipamento básico do final da década de 1960 até ao início da década de 1970, centrada no desenvolvimento de bombas de alta pressão, boosters e acessórios para tubos de alta pressão e na promoção da tecnologia de limpeza com jato de água a alta pressão; a fase de experiências e aplicações industriais entre o início da década de 1970 e o início da década de 1980, caracterizada pelo aparecimento de um grande número de máquinas de extração de carvão, máquinas de corte e máquinas de limpeza por jato de água a alta pressão; e o rápido desenvolvimento dos jactos de água a alta pressão desde a década de 1980, com novos avanços na investigação sobre jactos de água a alta pressão, bem como o rápido desenvolvimento de novas tecnologias, como o jato de água abrasivo, o jato abrasivo, o jato de cavitação e o jato de choque auto-excitado.
Atualmente, mais de 40 países estão envolvidos na investigação e aplicação da tecnologia de processamento por jato de água, incluindo os Estados Unidos, a Rússia, o Japão, a Alemanha, a Suíça, o Reino Unido, a França, o Canadá, a Austrália, a Índia, a Coreia do Sul e Singapura.
A aplicação da tecnologia de jato de água é bastante vasta e abrange sectores como o corte industrial, a escavação e a perfuraçãocorte de rochas, limpeza de superfícies, trituração de materiais e muito mais.
O princípio básico de um cortador de jato de água é simultaneamente simples e complexo. O processo começa com uma bomba pressurizada que alimenta um tubo de alta pressão com água, que depois sai através de um bocal de corte.
Embora a explicação seja simples, o design do cortador é intrincado e preciso, capaz de produzir 60.000 PSI de pressão.
Uma pequena fuga no sistema pode causar danos duradouros nas peças através da erosão, razão pela qual os fabricantes e engenheiros têm muito cuidado no manuseamento de materiais de alta pressão e na utilização de tecnologia especializada para montar a máquina. Os utilizadores só precisam de ter um conhecimento básico de como operar o cortador.
As fresas abrasivas têm sido utilizadas em várias indústrias, incluindo a indústria automóvel, aeroespacial e do vidro, desde 1982, tendo as primeiras aparecido em 1970. Ao longo do tempo, a precisão do corte tem vindo a melhorar continuamente.
A pressão de um cortador abrasivo pode atingir 55.000 PSI, e a água a alta pressão sai de um bocal minúsculo a uma velocidade de 762m/s, que é 2,5 vezes mais rápida do que a velocidade do som.
Ao misturar areia granulada no jato de água de alta velocidade, o processo de corte torna-se um processo de trituração e corte. A força e a ação são geradas pela água, que é dirigida para o material a ser processado a 305M/s.
Em resumo, o cortador de jato de água funciona convertendo a energia mecânica de uma fonte de energia (motor) em energia de pressão utilizando um dispositivo específico (como uma porta de reforço ou uma bomba de alta pressão).
A água pressurizada passa então por um pequeno bocal, convertendo a energia da pressão em energia cinética para formar um jato de alta velocidade. É por esta razão que o cortador é muitas vezes referido como um jato de água de alta velocidade.
Relativamente à qualidade da água, existem duas formas de corte com água a ultra-alta pressão (UHP): o corte com água pura, que produz uma fenda de corte de cerca de 0,1-1,1 mm, e o corte abrasivo, que produz uma fenda de corte de cerca de 0,8-1,8 mm.
Em termos de estrutura, o corte por água UHP pode assumir várias formas, como uma estrutura de pórtico ou uma estrutura em consola com dois a três eixos CNC, que são normalmente utilizados para o corte de chapas.
Existe também uma estrutura robotizada com cinco a seis eixos CNC, que é principalmente utilizada para cortar peças interiores de automóveis e interiores de automóveis.
Vantagens:
Desvantagens:
Alta pressão Maquinação por jato de água
A maquinagem por jato de água de alta pressão envolve a utilização de água ou de um líquido com substâncias adicionadas que é pressurizado por um sobrealimentador através de uma bomba de água.
Este líquido a alta pressão é então feito fluir de forma constante através de um acumulador de armazenamento de líquido e, finalmente, forma um fluxo de líquido a alta velocidade de 300-900 metros por segundo através do bocal, que é então pulverizado sobre a superfície da peça de trabalho para remoção e modificação de material.
Maquinação por jato abrasivo
A maquinagem por jato abrasivo (AWM) é um processo que envolve a utilização de um fluxo de jato de alta velocidade composto por micro-abrasivos e ar a alta pressão ou outros gases.
O material na superfície da peça de trabalho é removido e modificado pelo impacto e erosão a alta velocidade dos abrasivos, que são fornecidos através de um bocal especialmente concebido para o efeito.
Maquinação por jato de água abrasivo
A maquinagem por jato de água abrasiva (AWJ) é um método que utiliza a água como meio e gera alta pressão através de um dispositivo gerador de alta pressão.
O feixe de água a alta pressão é então misturado com o abrasivo através de um dispositivo de alimentação e mistura para formar um jato de duas fases líquido-sólido. Este remove e modifica o material da superfície da peça de trabalho através do impacto de alta velocidade e da limpeza do abrasivo e do feixe de água a alta pressão.
As vantagens do AWJ incluem a sua forte adaptabilidade, ampla gama de corte, disponibilidade de água e fontes de abrasivo, e baixo custo. Tem também a vantagem de ser amiga do ambiente, sem gases nocivos, poeiras, fumo ou poluição.
Várias cabeças de corte podem funcionar simultaneamente para um corte rápido e eficiente, e o processo é flexível e versátil para maquinar peças complexas.
Para além disso, existe um bom ambiente de trabalho, sem acessórios, de fácil operação e com uma superfície de corte lisa e sem rebarbas. O processamento a frio não afectará as propriedades físicas e mecânicas ou a estrutura intergranular do material.
Em geral, o AWJ combina as vantagens do jato abrasivo e do jato de água, expandindo a gama de processamento e proporcionando excelentes resultados.
O jato de água pode ser dividido nos três tipos seguintes:
Classificação das técnicas de jato:
O jato de impulsos é um jato intermitente, com um aspeto semelhante ao de uma bala. É produzido através dos seguintes métodos:
(1) Libertação súbita de energia armazenada ou de água de um canhão;
(2) Extrusão por pressão;
(3) Regulação do caudal, também conhecida por "golpe de aríete".
O desempenho deste tipo de jato depende de factores como a frequência de formação do golpe de aríete, a relação entre o comprimento do golpe de aríete e o diâmetro do jato e a energia do golpe de aríete.
O jato de cavitação é um tipo de jato contínuo que gera bolhas de cavitação naturalmente dentro do jato. Este processo estimula o crescimento de núcleos de cavitação, ou bolhas no fluido, que são puxados para dentro do jato e continuam a crescer até colidirem com a superfície a ser limpa ou cortada, provocando a sua rutura.
Durante o processo de rutura, são produzidas pressões extremamente elevadas e microjactos com tensões que excedem a resistência à tração da maioria dos materiais.
As vantagens da maquinação por jato de água abrasivo são:
O jato de água de ultra alta pressão pode cortar todos os tipos de materiais espessos e duros, tais como aço inoxidável, alumínio, cobre, aço, mármore, ligas metálicas, vidro, plástico, cerâmica, azulejos e todos os tipos de materiais visíveis.
O corte por jato de água de alta pressão envolve a utilização de um jato de alta velocidade com elevada energia cinética, também conhecido como processamento por jato de água de alta velocidade. É um tipo de processamento por feixe de alta energia, semelhante ao processamento por laser, feixe de iões e feixe de electrões.
Sendo uma tecnologia nova e inovadora, o corte por jato de água de alta pressão revolucionou a indústria do corte e tem uma vasta gama de aplicações.
Com o avanço da tecnologia e a superação de certas limitações, o corte por jato de água a alta pressão tornou-se um complemento de outros processos de corte.
A tecnologia é amplamente utilizada em várias indústrias, incluindo a aeroespacial, automóvel, fabrico de maquinaria, construção, equipamento médico, energia eletrónica, química, artigos desportivos, militar e novos materiais-domínios conexos.
Na indústria aeroespacial, o corte por jato de água a alta pressão é utilizado para cortar uma variedade de materiais de liga e novos materiais, como compósitos de fibra de carbono e vidro plástico, sem causar efeitos térmicos ou danificar propriedades dos materiais.
Na indústria automóvel, é utilizado para cortar uma gama de materiais não metálicos e compósitos, incluindo painéis exteriores da carroçaria e caixilhos de portas.
Na indústria militar, é utilizado para destruir armas e cortar instalações inflamáveis e explosivas.
No fabrico de máquinas e na construção, pode ser utilizado para cortar todos os tipos de metalmateriais não metálicos, materiais plásticos frágeis e materiais difíceis de processar, como cerâmica e betão, com elevada eficiência e precisão.
A tecnologia de jato de água é também utilizada na indústria do papel e na indústria da borracha, enquanto o jato de água abrasivo é utilizado na indústria da pedra, na indústria da cerâmica, na indústria aeroespacial e na indústria de processamento de metais.
Em particular, a aplicação da tecnologia de jato de água na indústria de fabrico de automóveis tem vindo a aumentar, com o desenvolvimento da indústria e a necessidade de elevada eficiência e precisão.
A combinação de equipamento de jato de água e robôs tem sido particularmente eficaz no processamento de peças interiores de automóveis. O tubo de água de alta pressão é enrolado à volta do braço do robô, e o braço e o pulso do robô podem mover o bocal da cabeça de jato de água em linha reta ou em arco para o processamento tridimensional.
Aplicação da tecnologia de jato de água na limpeza industrial
A tecnologia de jato de água tem várias aplicações, incluindo a limpeza de cabinas de pulverização na indústria automóvel, a limpeza de tubos de permutadores de calor na indústria petroquímica e a limpeza de borracha de pistas de aviões, tratamento de superfície para remoção de ferrugem industrial e engenharia anti-corrosão, limpeza de peças de motores na indústria aeroespacial e limpeza de poluição por radiação em centrais nucleares.
Nos últimos anos, algumas empresas adoptaram a tecnologia de ultra-alta pressão para a conservação de alimentos, com grande sucesso. Por exemplo, a American Hemell Company ganhou uma boa reputação na indústria de conservação de alimentos com o seu equipamento de ultra-alta pressão.
A tecnologia de jato de água pode ser utilizada para limpar automóveis, edifícios altos, pistas de aeroportos, permutadores de calor em fábricas de produtos químicos e muito mais. Foram introduzidas no mercado muitas máquinas e instalações de limpeza e surgiram várias empresas de limpeza e prestadores de serviços para satisfazer as necessidades dos utilizadores.
De acordo com uma investigação recente da Universidade de Missouri Rolla, o jato de água a alta pressão tem um enorme potencial. Pode esmagar o carvão em partículas finas para fins de limpeza e produzir combustível limpo, e pode também separar as fibras de madeira através da polpação hidráulica.
Em 2002, a Flow Company, nos Estados Unidos, elevou a tecnologia de ultra-alta pressão a um novo patamar com o lançamento do equipamento de jato de água de ultra-alta pressão, com uma pressão máxima de 87000mpa, que melhorou significativamente a eficiência da produção e reduziu os custos em 40% em comparação com os métodos anteriores.
À medida que a tecnologia de jato de água continua a desenvolver-se e a expandir-se, o seu potencial de crescimento e aplicação é ilimitado.
Parâmetros do sistema: Pressão do sistema de jato de água;
Parâmetros da estrutura do bocal: Diâmetro do bocal, raio do chanfro, comprimento do tubo de mistura, diâmetro do tubo de mistura;
Parâmetros abrasivos: Material abrasivo, diâmetro das partículas, fluxo do abrasivo, forma das partículas;
Modo de mistura: Acionamento por pressão ou aspiração por pressão negativa;
Estado de mistura do abrasivo: Pó seco ou lama;
Parâmetros de corte: Velocidade de alimentação, distância do alvo, número de cortes, ângulo do jato;
Parâmetros do material: Resistência, dureza, densidade, etc.
A precisão de corte do corte por jato de água situa-se normalmente entre 0,1 mm e 0,25 mm, o que depende de vários factores, incluindo a precisão da máquina, a gama de tamanhos da peça a cortar e a espessura e o material da peça.
Normalmente, a precisão de posicionamento do sistema da máquina é da ordem de 0,01 mm a 0,03 mm.
O tamanho e a espessura do material a cortar, bem como o bocal utilizado, determinarão a largura da kerf.
Normalmente, o corte abrasivo é de cerca de 1,0 a 1,2 mm. À medida que o diâmetro do bocal abrasivo aumenta, o corte torna-se mais largo.
A qualidade da aresta biselada depende da velocidade de corte, e uma boa qualidade de corte é geralmente de cerca de 0,1 mm.
Os abrasivos utilizados no corte com água incluem areia de quartzo, granada, areia de rio e areia de diamante. O tamanho do grão dos abrasivos situa-se geralmente entre 40-70 mesh, sendo que a dureza do abrasivo afecta o tamanho do grão e a capacidade de corte.
Geralmente, quanto maior for a dureza do abrasivo, maior será o tamanho do grão e maior será a capacidade de corte.
De um modo geral, os materiais com padrões complexos, espessura e dificuldade de corte, para além de serem frágeis e sensíveis ao calor, são os mais adequados para o corte por jato de água.
Para cortar e perfurar as arestas de uma peça de trabalho, a utilização de um cortador abrasivo é muito mais rápida, mais fácil de organizar e mais económica em comparação com os furos cegos, a perfuração e a roscagem.
Isto deve-se ao facto de podermos cortar a peça de trabalho numa única passagem com um jato de água, sem ter de esmerilar o metal em pedaços.
Quando é necessário cortar peças de trabalho precisas, a fresa abrasiva é uma ferramenta que pode ser utilizada para produzir produtos quase acabados numa só passagem sem quaisquer efeitos térmicos.
Além disso, os resíduos produzidos por um cortador abrasivo são frequentemente valiosos, uma vez que se apresentam sob a forma de peças inteiras em vez de aparas e podem ser reciclados.
É evidente que o processo de corte por chama é quente e resulta em efeitos térmicos no produto final. Em contrapartida, o corte abrasivo resulta normalmente num melhor acabamento superficial, sem escória na parte de trás da peça, reduzindo a necessidade de processamento secundário.
Além disso, não há limite para a espessura que pode ser cortada, e o espaçamento do padrão de corte pode ser reduzido para economizar custos de material.
O investimento necessário para corte a laser é substancial. Atualmente, é utilizado principalmente para cortar chapas de aço finas e algumas chapas de aço não inoxidável.materiais metálicos. A velocidade de corte é rápida e a precisão é elevada, no entanto, também provoca uma marca de arco e um efeito térmico na costura de corte.
Além disso, o corte a laser pode não ser adequado para alguns materiais, como o alumínio, o cobre e outros metais não ferrosos e ligas, particularmente para o corte de placas metálicas mais espessas, uma vez que a superfície de corte pode não ser ideal ou mesmo incapaz de ser cortada.
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Atualmente, a investigação sobre geradores laser de alta potência visa resolver o desafio de corte de aço espesso mas o custo do investimento em equipamento, manutenção e funcionamento é significativo.
Em contrapartida, o corte com água tem várias vantagens, incluindo o baixo custo de investimento, o funcionamento económico, a capacidade de cortar uma vasta gama de materiais, a elevada eficiência e a facilidade de operação e manutenção.
O jato de água é melhor do que o laser em alguns aspectos
O corte por jato de água não tem limite de espessura de corte.
Os materiais reflectores, como o latão e o alumínio, também podem ser cortados eficazmente.
Não é necessária energia térmica, pelo que não há risco de queimaduras ou de efeitos térmicos.
Ao ajustar a velocidade de corte, apenas a velocidade de corte precisa de ser alterada, sem necessidade de modificar o gás, o foco ou outros componentes.
A capacidade de produção pode ser facilmente aumentada através da instalação de várias cabeças de corte.
A manutenção do equipamento laser é mais especializada e exigente, enquanto o equipamento de jato de água requer uma manutenção relativamente menor.
Além disso, a aquisição de um conjunto completo de equipamento de jato de água é menos dispendiosa, custando apenas 1/2 a 1/3 do custo do equipamento de corte a laser.
Corte a plasma tem um impacto térmico significativo, baixa precisão e a superfície de corte não é facilmente reprocessável.
Por outro lado, o corte a água é um processo de corte a frio, que não causa deformação térmica e resulta numa superfície de corte de alta qualidade, sem necessidade de processamento secundário. Se for necessário um processamento adicional, este também é fácil de efetuar.
Para o processamento de metais, a WEDM (Maquinação por Descarga Eléctrica de Fios) proporciona uma elevada precisão, mas é muito lenta na velocidade de corte. Nalguns casos, são necessários métodos adicionais, como a perfuração e a roscagem.
Para além disso, o tamanho do corte é limitado com a WEDM. Por outro lado, o corte por água é capaz de perfurar e cortar qualquer material a uma velocidade mais rápida, com a flexibilidade adicional de ter um tamanho de processamento variável.
O processo de puncionamento e cisalhamento pode ser utilizado para cortar de forma eficiente e rápida algumas peças metálicas, mas requer matrizes e cortadores especiais.
Por outro lado, o corte com água é mais flexível e pode ser utilizado para cortar qualquer forma de peça de trabalho em qualquer altura. Isto é particularmente vantajoso para o corte de materiais espessos e duros, uma vez que a tecnologia de puncionamento e cisalhamento pode ser difícil ou impossível de alcançar nestes casos.
O corte por chama é um processo de corte comum na indústria metalúrgica, mas tem uma grande gama de espessuras de corte e um efeito térmico significativo, má qualidade da superfície de corte e precisão.
O corte com água, por outro lado, pode ser utilizado para cortar materiais especiais como ligas com elevado ponto de fusão e compósitos, e é altamente precisa no corte de chapas de espessura normal nas indústrias do vidro, pedra e cerâmica.
É de salientar que, quando o laser, o plasma, a chama, o corte com fio, a serragem, a fresagem e outros métodos de processamento são capazes de satisfazer os requisitos de processamento, o corte com água não é normalmente adequado.
O custo operacional do corte por água é elevado, sendo os consumíveis importados, como bicos, mangas de guia e vedantes de alta pressão, caros.
Em conclusão, embora o corte de água tenha as suas vantagens, pode não ser adequado em certos casos.
Um conjunto completo de equipamento de corte por jato de água deve incluir, pelo menos, os seguintes componentes: uma bomba de pressão ultra-elevada, um dispositivo de cabeça de corte por jato de água, a CNC mesa de corte e um armário de controlo informático.
Os pormenores são os seguintes:
Devido ao efeito de gradiente de energia, o laser, a oxicorte, o plasma, o jato e outros métodos de corte têm uma capacidade de corte decrescente à medida que o plano de corte se torna mais profundo (mais afastado do bocal).
Como resultado, a superfície de corte formada não é frequentemente perpendicular à superfície da peça de trabalho, criando uma inclinação de corte, que é uma falha inerente a todos os métodos de corte.
Foram feitas tentativas para reduzir a inclinação do corte através do aumento da energia de corte ou da redução da velocidade de corte, no entanto, a questão do corte não vertical não pode ser completamente resolvida.
Em 1997, foi proposta a ideia de uma cabeça de corte inclinável. Atualmente, existem produtos comercialmente disponíveis no mercado. Este método é a solução mais direta e eficaz para o problema da inclinação do corte e para melhorar a precisão.
A cabeça de corte inclinável funciona através da adição de dois eixos de rotação à plataforma original de três eixos. O sistema utiliza um modelo de inclinação pré-definido e cálculos em tempo real da trajetória de corte.
Com base no material e na espessura da peça que está a ser cortada, a cabeça de corte oscila continuamente durante o processo de corte, permitindo que a peça atinja um estado de inclinação perfeito sem interferência.
Pulsação: a pressão é instável, por exemplo, de 150MPa a 230MPa
Solução:
Para resolver o problema, verifique primeiro a pulsação do tubo transparente de entrada de água para garantir que está normal. Depois de determinar qual o cilindro de alta pressão que está a causar problemas, desmonte-o e inspeccione o núcleo da válvula de entrada de água, a sede da válvula de saída de água e a mola.
Normalmente, a reparação destas peças resolve o problema, mas se não for possível repará-las, podem ter de ser substituídas. A mola é um problema comum nesta situação.
A pressão é estável a uma pressão, mas não num estado normal.
Por exemplo: o normal 230MPa, agora 170Mpa ou 140MPa.
Solução:
Verificar o impulso do tubo de entrada de água para determinar se existe alguma impureza a bloquear o núcleo da válvula de entrada de água num dos cilindros de alta pressão.
Inspecionar a válvula de descompressão quanto a fugas e verificar se está a devolver água ao pequeno depósito de água.
Examinar todas as partes do motor principal para detetar eventuais fugas de água.
A pressão é de apenas dezenas de Mpa, ou sem pressão
① Verificar se o fornecimento de água, eletricidade e gás é normal
② Verifique se a correia está a deslizar ou solta
③ Verificar se o abrasivo diamantado foi adicionado
④ Determine se algum dos três cilindros de alta pressão não está funcionando, pois quando dois cilindros não estão funcionando simultaneamente, a pressão será significativamente reduzida ou inexistente.
O ruído anormal do cilindro de alta pressão do cárter, a grande amplitude de salto do amperímetro e a pressão instável.
Existem duas causas potenciais para o ruído:
Soluções:
O vidro cortado estala
Tubo de pedras preciosas e areia
A vida útil normal das pedras preciosas é de 17 horas a 7-14 dias. Quando são utilizadas durante um período prolongado, a qualidade de corte pode deteriorar-se e apresentar sintomas como uma maior quantidade de nevoeiro à volta da cabeça de corte, setas de água dispersas, saltos de arestas, dentes afiados e diferenças no valor do visor de pressão em comparação com a frequência normal.
Quanto ao tubo de areia, a vida útil normal é de 3-8 meses, dependendo da sua qualidade e tempo de utilização. Com o tempo, o bocal pode tornar-se maior ou ter um orifício excêntrico ou uma forma elíptica, fazendo com que a peça de trabalho de corte tenha uma inclinação elevada, arestas em forma de sino, colapso do ângulo e outros problemas. Isto pode resultar numa redução do tamanho da peça de trabalho ou numa diminuição da velocidade de corte.
A pressão é normal, a linha de água é normal, mas a capacidade de corte é fraca
Causa da falha:
Método de tratamento:
A pressão do sistema é normal, mas a capacidade de corte é fraca
Causa da falha:
Método de tratamento:
Quando a alta pressão é ligada, não há ejeção de água do tubo de areia, mas há ejeção de água do tubo de entrada de areia
Causa da falha:
Método de tratamento:
A linha de água sem adição de areia é normal, e a água é divergente após a adição de areia, e a capacidade de corte é diminuída
Causa da falha:
Método de tratamento:
"Cortar Areia Voar"
"A válvula direcional não funciona"
Se os factores acima mencionados estiverem presentes, verifique se o relé está solto e se o percutor do lado 2 da válvula direcional está preso.
"Funcionamento anormal do motor principal"
Se a máquina arrancar e parar repetidamente num padrão triangular, verificar se a pressão limite superior definida pelo controlador de temperatura foi ultrapassada.
"Alarme do manómetro"
"Falha do Gabinete"
Depois de excluir as condições acima referidas, tente acionar a paragem de emergência, soltando-a de 15 em 15 segundos, para verificar se a situação foi resolvida.
Caso contrário, cortar a alimentação e reiniciar a máquina. Se o problema persistir, contactar o fabricante.
"Corpo de válvula grande"
“Interruptor da cabeça de corte“
Incapacidade de selar a água: Após o corte, quando o interrutor é deslocado para a segunda posição, a alta pressão não pára. Isto pode resultar na moagem da peça de trabalho se a máquina continuar a funcionar.
Passos para a resolução de problemas: Em primeiro lugar, verificar se existe ar livre. Em seguida, verificar se a válvula de ar está a funcionar corretamente.
Se o problema persistir após a resolução de problemas, desmonte a válvula de alívio da cabeça de corte e inspeccione a agulha e a sede quanto a desgaste ou desajuste. Substitua as peças gastas, se necessário.
“Computador“
Não funciona: Se o computador não estiver a funcionar, consulte a secção 5 para a resolução de problemas. Se o problema não puder ser resolvido, procure a assistência de um especialista em manutenção de computadores.
Cópia de segurança: Em caso de paralisação do sistema, existe uma cópia de segurança disponível no disco rígido, que pode ser restaurada utilizando a funcionalidade "restauro fantasma com um clique".
Reparação: Para outras falhas, o computador pode ser levado a uma oficina de reparação. No entanto, certifique-se de que o novo sistema instalado inclui o software Auto CAD e o software de corte Ncstudio para garantir a funcionalidade correcta.
Ligação à rede: O departamento de informática deve ligar o cabo de rede à Internet para evitar qualquer potencial contaminação.
Limpeza de poeiras: Recomenda-se a limpeza regular do computador para remover qualquer acumulação de pó.
"Software de corte“
1-1) Se, ao abrir o software de corte, aparecer a mensagem de erro "Erro de auto-verificação do hardware", siga estes passos para atualizar o controlador:
Nota: Não passe para a etapa seguinte enquanto a etapa atual não estiver concluída.
1-2) Se a atualização do controlador não resolver o problema, tente reinstalar o software de corte. Se o problema persistir, tente novamente numa altura posterior.
1-3) Se os passos anteriores não tiverem sido bem sucedidos, poderá ser necessário desmontar o computador para resolver o problema.
Se o problema persistir, tente mudar a posição da ranhura e tente novamente os passos.
2) Se não houver nenhuma mensagem de erro ao abrir o software, mas não conseguir premir nenhum botão ou instalar o software de corte, tente os seguintes passos:
Nota: Antes de tentar instalar um novo sistema, certifique-se de que faz uma cópia de segurança dos dados e ficheiros importantes.
3) Se o software não conseguir controlar a máquina, siga estes passos para solucionar o problema:
Nota: Se não conseguir resolver o problema, procure a assistência de um técnico qualificado.
4) Se o software ainda não estiver a funcionar, desligue a alimentação e tente novamente.
5) Se não for possível abrir o desenho, verificar se este está atualmente aberto no CAD. Fechar o CAD e abrir o desenho pretendido.
6) Posição de origem:
Ao verificar o funcionamento correto, premir o botão de paragem de emergência pode fazer com que a origem se mova.
Se o eixo XY estiver a ser testado quanto aos seus limites, isso também pode provocar o deslocamento da origem. Verificar se a peça de trabalho está em movimento ou se não está corretamente fixada.
7) Se o eixo XY estiver inativo:
Nota: Se o problema persistir, procure a assistência de um técnico qualificado.
10. Manutenção
Melhorar a fiabilidade e a longevidade
Deve ser dada especial atenção à melhoria da vida útil dos componentes-chave, como a bomba de alta pressão, a mangueira de alta pressão, o conetor e o bocal.
Isto aumentará a eficiência, reduzirá o consumo de abrasivos e diminuirá o consumo de energia, tornando o custo mais competitivo.
Adoção de um controlo inteligente
Os parâmetros do processo podem ser ajustados em tempo real durante a maquinagem para aumentar a precisão. Esta abordagem pode ser utilizada para produzir peças com requisitos de precisão específicos, e os seus efeitos técnicos e económicos são comparáveis aos da maquinação a plasma e a laser.
Alargar o âmbito da aplicação
O âmbito da maquinação por jato de água está em constante expansão, desde o corte bidimensional e rebarbação até à maquinação de furos e maquinação de superfícies tridimensionais.
Melhorar a investigação teórica
Deve ser dada especial ênfase ao estabelecimento de um modelo de maquinagem por jato de água e ao estudo da teoria do fluxo multifásico para fazer avançar o campo.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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