Tecnologia de corte por jato de água abrasivo: O que você precisa saber

1. Introdução

A tecnologia de jato de água é uma nova tecnologia desenvolvida nos últimos 20 anos e suas aplicações estão cada vez mais difundidas. Ela tem sido aplicada em setores como carvão, maquinário, petróleo, metalurgia, aviação, construção, conservação de água e indústria leve, principalmente para cortar, triturar e limpar materiais.

Especialmente nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da alta tecnologia, os feixes de laser, feixes de elétrons, plasma e jatos de água se tornaram novas ferramentas de corte.

Entre eles, os feixes de laser, os feixes de elétrons e o plasma pertencem ao processamento de corte térmico, enquanto o jato de água é o único método de processamento a frio. No corte, esmagamento e pré-processamento da superfície de muitos materiais, o jato de água tem sua superioridade exclusiva.

O desenvolvimento do jato de água pode ser dividido em quatro estágios:

Estágio de exploração e experimental: No início da década de 1960, a mineração por jato de água de baixa pressão foi estudada principalmente.

Estágio de desenvolvimento do equipamento: Do início da década de 1960 até o início da década de 1970, foram desenvolvidos principalmente bombas de alta pressão, boosters e conexões de alta pressão, além de promover a tecnologia de jato de água.

Estágio de aplicação industrial: Do início da década de 1970 ao início da década de 1980, um grande número de máquinas de mineração a jato de água, máquinas de corte e máquinas de limpeza surgiram sucessivamente.

Estágio de desenvolvimento rápido: Desde o início da década de 1980 até o presente, as pesquisas sobre a tecnologia de jatos de água se aprofundaram ainda mais, e novos tipos de jatos, como jato abrasivo, jato de cavitação e jato de vibração com autoexcitação, foram desenvolvidos rapidamente. Muitos produtos foram comercializados.

Os quatro estágios de desenvolvimento do corte com jato de água.

• O quarto estágio: Estágio de desenvolvimento rápido.
• O terceiro estágio: estágio de aplicação industrial
• A segunda etapa: Estágio de desenvolvimento do equipamento.
• O primeiro estágio: Estágio de exploração experimental.

Conceito de jato de água abrasivo:

O jato de água abrasivo é um método de processamento especial que usa a água como meio, obtém uma enorme energia por meio de um dispositivo de geração de alta pressão, adiciona abrasivos ao jato de água de alta pressão por meio de um dispositivo de alimentação e mistura e forma uma mistura bifásica de líquido e sólido.

Ele se baseia no impacto e na erosão em alta velocidade do abrasivo e do jato de água de alta pressão para obter a remoção do material.

Princípio de processamento do jato de água abrasivo:

O processamento do jato de água abrasivo é baseado no princípio da pressão hidráulica, que usa um gerador de alta pressão ou uma bomba de alta pressão para pressurizar a água a uma pressão ultra-alta.

O desempenho mecânico do motor elétrico é convertido em energia de pressão, e a água com enorme energia de pressão é então transformada em energia cinética por meio de um bocal de pequeno orifício. Isso forma um jato de água de alta velocidade e cria um certo grau de vácuo na câmara de mistura.

Sob a ação de seu próprio peso e da diferença de pressão, o abrasivo é sugado para dentro da câmara de mistura e violentamente agitado, difundido e misturado com o jato de água, formando um jato de água abrasivo de alta velocidade que impacta a peça de trabalho em uma velocidade extremamente alta através do bico abrasivo.

Após o impacto do jato de água abrasivo na peça de trabalho, um campo de tensão local concentrado de alta velocidade é produzido no material, que muda rapidamente, levando à erosão, ao cisalhamento e, por fim, à falha e à remoção do material.

No processo de processamento de jato de água abrasivo, a função principal é realizada pelas partículas abrasivas, e o jato de água atua como um transportador para acelerar as partículas abrasivas.

Em comparação com o jato de água puro, o jato de água abrasivo tem maior energia cinética devido à maior massa e à maior dureza das partículas abrasivas, resultando em efeitos de processamento mais fortes.

Dispositivo de jato de água abrasivo

O dispositivo de jato de água abrasivo inclui um sistema de abastecimento de água, um sistema de pressurização, um sistema de canal de alta pressão, um sistema de abastecimento de abrasivo, um dispositivo de cabeça de corte, um dispositivo de recepção, um mecanismo de acionamento e um sistema de controle, conforme mostrado na figura abaixo.

A função do sistema de abastecimento de água é suavizar a qualidade da água, reduzir a corrosão do canal de água de alta pressão causada pela qualidade da água e melhorar a vida útil da vedação recíproca no sistema de alta pressão.

O componente principal do sistema de pressurização é o intensificador de pressão, que geralmente usa reciprocidade hidráulica.

A taxa de pressão do intensificador é geralmente selecionada como 10:1 ou 20:1, e a pressão da água de saída do intensificador pode ser ajustada alterando-se a pressão do óleo do sistema hidráulico de entrada, o que pode aumentar a pressão da água para 100-400 MPa, e até mesmo para 690 MPa e 700 MPa. O sistema de canal de água de alta pressão conecta o sistema de pressurização e o dispositivo da cabeça de corte.

Para transportar água de alta pressão e atender aos requisitos de movimento rápido e flexível do cabeçote de corte, a tubulação de água de alta pressão geralmente usa tubos de aço inoxidável flexíveis e resistentes à pressão ultra-alta e é composta de várias juntas de tubos rotativos.

O sistema de abastecimento de abrasivo inclui um funil, uma válvula de fluxo de abrasivo e um tubo de transporte. O abrasivo puro corte por jato de água O cabeçote de corte de jato de água abrasivo inclui uma válvula de interruptor de água de alta pressão e um bico de joia. O cabeçote de corte por jato de água abrasivo também inclui uma câmara de mistura e um bocal de mistura que mistura o jato de água com o abrasivo.

O bocal de mistura requer alta resistência ao desgaste e geralmente é feito de carboneto cimentado. O dispositivo receptor é colocado abaixo da peça de trabalho para coletar o jato abrasivo restante e tem funções como absorção de energia, redução de ruído, prevenção de respingos e segurança.

O mecanismo de acionamento e o sistema de controle controlam o dispositivo de controle da trajetória de movimento da cabeça de corte, e os métodos de controle incluem manual, motorizado, NC e CNC.

Abrasivo:

Em geral, ele é dividido em três categorias: à base de minerais, à base de metais e artificial.

Princípio de seleção:

(1) Bom efeito de corte;

(2) Preço baixo e oferta suficiente.

Os abrasivos comuns incluem:

Tab.1.2 Vários abrasivos comumente usados

Bocal:

Ele consiste em um bocal de jato de água, uma câmara de mistura e um bocal de jato abrasivo.

Classificação:

(1) De acordo com o número de jatos de água: bocal de jato único, bocal de jato múltiplo

(2) De acordo com o método de entrada do abrasivo: bocal de alimentação lateral do abrasivo, bocal de alimentação intermediária do abrasivo, bocal de alimentação tangencial do abrasivo.

1. Bocal de alimentação lateral de abrasivo de jato único

1. Câmara de mistura
2. Bico de jato abrasivo
3. Bico de jato de água

Vantagens: Estrutura simples, boa concentração e estabilidade do jato.

Desvantagens: Efeito de mistura ruim entre o abrasivo e a água.

2. Bocal de alimentação tangencial de jato único abrasivo

1. Bico de jato de água
2. Bico de jato abrasivo

O abrasivo e o jato de água são totalmente misturados, reduzindo a colisão mútua entre os abrasivos e melhorando, assim, a capacidade de corte do jato abrasivo.

3. Bocal de alimentação intermediária de abrasivo multijato

Ele é usado principalmente para limpeza com jato abrasivo ou remoção de ferrugem.

4. Bocal de jato abrasivo com um tubo de endireitamento

1. Corpo do bocal
2. Entrada de abrasivo
3. Bico de jato de água
4. Base do bocal
5. Selo
6. Porca de travamento
7. Endireitamento de tubos

Tem uma estrutura simples e é fácil de operar. É amplamente utilizado no setor de corte a jato abrasivo.

Classificação da tecnologia de processamento de jato de água abrasivo:

De acordo com o método de mistura de abrasivo e água, ele pode ser classificado em dois tipos:

• Jato de água abrasivo híbrido frontal.
• Jato de água abrasivo híbrido traseiro.

Jato de água abrasivo híbrido frontal:

O abrasivo e a água são misturados uniformemente em uma pasta de água abrasiva na tubulação de alta pressão e, em seguida, o jato formado pelo bico abrasivo é chamado de jato abrasivo de mistura frontal. Esse efeito de mistura é bom, exigindo baixa pressão, mas o dispositivo é complexo e o bocal se desgasta muito.

Jato de água abrasivo híbrido traseiro:

A adição de abrasivos ao jato de água após sua formação é chamada de jato de água abrasivo com mistura posterior. O efeito da mistura é um pouco pior, exigindo alta pressão, mas o desgaste do bocal é menor. A pesquisa teórica e a tecnologia de aplicação do jato de água abrasivo com mistura traseira estão relativamente maduras e têm sido amplamente utilizadas em muitos setores industriais.

Classificação da tecnologia de usinagem por jato de água abrasivo.

• Jato de água abrasivo submerso.
• Jato de água abrasivo não submerso.

O jato de água submerso refere-se ao jato que está na água desde a saída até a peça de trabalho, que tem as características de difusão rápida do jato, distribuição uniforme da velocidade e pressão dinâmica.

Jato de água não submerso significa que o jato está no estado natural de ar da saída para a peça de trabalho. Em comparação com o jato submerso, ele tem um alcance maior e um comprimento de núcleo mais longo, mas a distribuição de velocidade não é uniforme.

2. Mecanismo de corte e lei de corte do jato de água abrasivo.

Mecanismo de corte do jato de água abrasivo:

Ao cortar um material alvo com um jato de água abrasivo em uma determinada velocidade transversal do jato, uma parte do jato de água dispara em direção ao material alvo a uma velocidade constante, enquanto outra parte enfraquece sua força de corte à medida que penetra mais profundamente no material.

Como resultado, a superfície de corte parece se dobrar na direção oposta à do deslocamento do jato, conforme mostrado na Figura a abaixo. O ângulo entre o eixo da superfície de corte curvada e o eixo original do jato aumenta gradualmente a partir do ponto em que o jato entra no material-alvo, e o jato se desvia cada vez mais ao longo da direção oposta da trajetória.

No entanto, devido à grande inércia das próprias partículas abrasivas, elas não se desviam com o transportador do jato de água, levando à separação das partículas abrasivas do jato de água e à erosão da concentração local das partículas abrasivas.

Quanto maior for a aceleração das partículas abrasivas, maior será o ângulo refratado na separação e mais grave será a erosão por concentração. A erosão de concentração local das partículas abrasivas causa um aumento significativo na quantidade de esmerilhamento ao longo da superfície de corte, formando um degrau na superfície de corte.

Portanto, durante a erosão que forma o degrau, o ângulo de deflexão do fluxo de água acima do degrau aumenta continuamente, a deflexão do jato de água da superfície de corte aumenta e a quantidade de retificação abaixo do degrau diminui até que o degrau superior se torne perpendicular à direção original do jato, conforme mostrado na Figura b abaixo.

À medida que a trajetória do jato continua, a superfície de corte retorna ao corte suave e ao esmerilhamento, conforme mostrado na Figura c abaixo. Desse ponto em diante, o ciclo de corte começa novamente com a transição do corte e esmerilhamento suave para a erosão por deformação e esmerilhamento.

Durante esse processo, toda a superfície de corte continua a se transformar em um intervalo de deslocamento e, como a deflexão do jato de água abrasivo se aproxima de um arco, ele forma uma seção transversal de corte com um intervalo semelhante a uma onda ao longo da direção do deslocamento do jato.

• a- A superfície de corte pode se curvar devido ao processo de corte e esmerilhamento suave.
• b- O estágio de formação da superfície de corte se deve principalmente à erosão, à deformação e ao esmerilhamento.
• c- A superfície de corte é transformada novamente em uma superfície lisa de corte e retificação ao longo da direção de avanço.

Modelo matemático de usinagem com jato de água abrasivo:

M. Hashish, com base na teoria de erosão de partículas sólidas de Finnie e Bitter e em uma série de experimentos de visualização, propõe que o processo de remoção de material por um jato de água abrasivo consiste em duas regiões: desgaste de corte e desgaste de deformação, conforme mostrado na figura abaixo.

Na região de desgaste de corte, ou seja, antes de a profundidade de corte atingir hC, as partículas abrasivas impactam o material em um pequeno ângulo, e o material é removido em um modo de microcorte. Quando a profundidade de corte atinge hC, a velocidade de impacto das partículas abrasivas sobre o material diminui, e o modo de remoção de material muda.

As partículas abrasivas impactam o material em um grande ângulo, e o material é removido em um modo de desgaste por deformação.

Com base nisso, M. Hashish obtém os modelos matemáticos para a profundidade de corte na região de desgaste de corte e a profundidade de corte na região de desgaste de deformação:

onde

• h_c é a profundidade de corte (mm) para o modo de desgaste de corte;
• h_d é a profundidade de corte (mm) para o modo de desgaste por deformação;
• C_k é a velocidade característica (m/s);
• d_j é o diâmetro do jato (mm);
• m é a taxa de fluxo de massa das partículas abrasivas (g/s);
• V_e é a velocidade crítica (m/s) das partículas abrasivas;
• V_o é a velocidade inicial (m/s) das partículas abrasivas;
• ρ_p é a densidade (g/cm3) das partículas abrasivas;
• u é a velocidade transversal (mm/s) do bocal;
• C_f é o coeficiente de atrito;  
• σ é a tensão de cisalhamento (MPa).

Esse modelo inclui quase todos os parâmetros envolvidos na usinagem com jato de água abrasivo. No entanto, alguns parâmetros, como Vo e Ve, precisam ser determinados experimentalmente. Portanto, os resultados obtidos por diferentes operadores podem variar.

Fatores que afetam o desempenho de corte do jato de água abrasivo:

Como o corte com jato de água abrasivo é um processo muito complexo, há muitos parâmetros que podem afetar seu desempenho de corte.

Esses parâmetros incluem parâmetros dinâmicos (diâmetro do bocal de água, pressão da água), parâmetros abrasivos (material abrasivo, tamanho, taxa de fluxo), parâmetros do bocal abrasivo (diâmetro do bocal abrasivo, comprimento, material), parâmetros de corte (velocidade de corte, distância de afastamento, ângulo de impacto, número de cortes), parâmetros da peça de trabalho (dureza) e assim por diante. No entanto, os parâmetros do processo que são fáceis de controlar incluem principalmente a pressão da água, os parâmetros do abrasivo, a velocidade de corte e a distância de afastamento.

Os principais indicadores para avaliar o desempenho do corte incluem a profundidade do corte, o formato do corte (largura das partes superior e inferior do corte e conicidade do corte) e a qualidade da superfície (rugosidade e ondulação).

Leis de corte do jato de água abrasivo:

(1) A profundidade de corte aumenta com o aumento da pressão da água, da dureza do abrasivo e do número de cortes, enquanto diminui com o aumento da velocidade de corte. Há uma relação de valor ideal entre a profundidade de corte, a distância de afastamento, o suprimento de abrasivo e o tamanho das partículas abrasivas. À medida que a profundidade de corte aumenta, a altura do pico e o ângulo de deflexão das estrias na seção de corte aumentam gradualmente, enquanto a frequência de ocorrência das estrias diminui.

(2) O largura do corte tem uma relação de valor ideal com a velocidade de corte, e a velocidade de corte ideal é cerca de 1/5 da velocidade de corte máxima. Em um único corte, a velocidade de corte é determinada pela propriedades do materialespessura e requisitos de qualidade da seção. Quando a velocidade transversal é constante, quanto maior a pressão, mais lisa é a superfície de corte; quando a velocidade transversal é constante, quanto maior a pressão, mais lisa é a superfície de corte. rugosidade da superfície é a mesma, quanto maior a pressão, maior a velocidade de deslocamento.

(3) Com o aumento da pressão do jato ou a diminuição da velocidade de corte, a qualidade da seção de corte é significativamente melhorada. Em comparação com os materiais frágeis, a seção de corte dos materiais plásticos é mais suave, e sua morfologia é mais afetada pela pressão do jato e pela velocidade de corte.

(4) A velocidade da área de corte do jato de água abrasivo diminui com o aumento do valor da energia de fratura do material, aumenta com o aumento da pressão e diminui com o aumento da distância de afastamento. Há uma relação de valor ideal entre a velocidade da área de corte e o fornecimento de abrasivo. Quando a velocidade de deslocamento e a espessura do material são constantes, há um valor ideal de distância de afastamento que resulta na maior profundidade de corte. À medida que a distância de afastamento aumenta, a largura do sulco aumenta gradualmente. Quando a pressão é constante, quanto menor a velocidade transversal, maior a profundidade de corte.

3. Status atual das pesquisas sobre a tecnologia de usinagem por jato de água abrasiva.

Corte por jato de água abrasivo.

M. Hashish é um dos primeiros pesquisadores a estudar a usinagem com jato de água abrasivo. Por meio de experimentos com o corte por jato de água abrasivo, ele descobriu que ele pode ser usado para cortar feltro, cerâmica, metais, vidro e compostos sinterizados de grafite sem delaminação.

Além disso, ele observou que não há estresse térmico nem estresse de deformação na zona de corte. Ele também discutiu o efeito de diferentes parâmetros de corte no desempenho do processamento de material e na taxa de remoção de material, e destacou que a otimização dos parâmetros de corte melhorará muito o desempenho do corte.

Desde então, uma grande quantidade de pesquisas e aplicações nacionais e estrangeiras de usinagem com jato de água abrasivo tem se concentrado principalmente no corte. O diagrama esquemático do corte com jato de água abrasivo e a seção transversal da amostra após o corte são mostrados na Figura 3.

Em uma perspectiva micro, a essência do corte com jato de água abrasivo é o efeito cumulativo de um grande número de partículas abrasivas que fazem um microcorte no material da peça. A principal questão que precisa ser resolvida é o controle do formato da borda de corte e da profundidade de corte.

O desenvolvimento e o aprimoramento dos principais equipamentos de corte por jato de água abrasivo e o modelo matemático do mecanismo de corte preciso permitem que essa tecnologia corte materiais metálicos com espessura de 100 a 200 mm e materiais duros e frágeis com espessura de cerca de 50 mm.

No entanto, durante o processo de corte com jato de água abrasivo de componentes estruturais espessos, o feixe de jato produzirá um fenômeno de "cauda oscilante" devido à atenuação da energia, conforme mostrado na Figura 4.

A área de corte suave está localizada na borda superior da incisão. Quanto mais se aproxima da parte inferior da peça de trabalho, mais óbvio se torna o fenômeno de "cauda esvoaçante", o que afeta muito a rugosidade da superfície, a forma e a precisão posicional da peça de trabalho cortada.

Ao otimizar o processo de corte e usar a tecnologia de cabeçote de corte oscilante com controladores de tolerância, é possível fazer uma compensação inteligente da precisão de corte da incisão, melhorando assim a qualidade do processamento.

Fresamento por jato de água abrasivo

O método de controle dos parâmetros de usinagem com jato de água abrasiva para remover apenas o material da superfície da peça de trabalho sem penetrar nela é chamado de fresamento com jato de água abrasiva. O esquema de usinagem e o produto são mostrados na Figura 5.

Embora essa tecnologia ainda esteja em fase de pesquisa experimental, muitos pesquisadores estudaram o mecanismo e o processo dessa nova tecnologia de usinagem com jato de água abrasivo.

Em termos de fresagem com jato de água abrasivo de materiais plásticos, M. Hashish e outros propuseram a viabilidade da fresagem com jato de água abrasivo e descobriram que a velocidade transversal do bocal é um parâmetro importante que afeta a uniformidade da fresagem.

Hocheng H estudou a viabilidade da fresagem com jato de água abrasivo de plásticos reforçados com fibra. Ao estudar o mecanismo de formação de detritos do fresamento simples, duplo e múltiplo, eles previram que o desgaste por deformação é o principal mecanismo de corte para o fresamento de plásticos reforçados com fibra. Eles também analisaram os efeitos da pressão do jato, da distância do alvo, da velocidade transversal do bocal e da taxa de fluxo abrasivo sobre a taxa de remoção de material, a profundidade e a largura do fresamento.

Fowler e Shipway estudaram as características da superfície de materiais fresados por jato de água abrasivo e apontaram que a alta velocidade de movimento do bico, abrasivos de partículas finas, baixa pressão do jato e pequenos ângulos de erosão podem obter superfícies de fresamento com menor ondulação. Paul et al. estudaram o efeito de diferentes parâmetros de fresagem sobre a profundidade do sulco e a taxa de remoção de material do fresamento com jato de água abrasivo e estabeleceram um modelo empírico usando análise de regressão.

Há menos pesquisas sobre o fresamento com jato de água abrasivo de materiais duros e frágeis. Zeng JY estudou o efeito do ângulo de impacto do jato no fresamento com jato de água abrasivo de cerâmicas policristalinas e descobriu que a taxa ideal de remoção de material pode ser obtida quando o ângulo do jato é de 90 graus durante o impacto do fresamento. Eles também estabeleceram e verificaram um modelo matemático da taxa de erosão.

Jato de água abrasivo perfuração

A perfuração com jato de água abrasivo pode ser dividida em dois métodos de processamento: bucha e perfuração. Bucha é o processo de cortar o material ao longo de uma curva circular para formar um furo de diâmetro maior. Esse processo evoluiu do corte de contorno do jato de água abrasivo, conforme mostrado na figura a seguir (furo #9).

A perfuração é o processo de usinagem de furos de menor diâmetro sem furos, conforme mostrado na figura à direita (furos #3-#8). Guo Z et al. estudaram o mecanismo de usinagem e o processo de perfuração com jato de água abrasivo de materiais cerâmicos, como A12 O3, Si3 N4 e SiC, e concluíram que a remoção de material é obtida principalmente por meio de microfratura, microcorte e erosão.

Yong Z et al. estabeleceram a relação entre a profundidade da perfuração com jato de água abrasivo e os parâmetros do processo com base em fenômenos caóticos nos processos de erosão. Xing Xizhe apresentou diferentes métodos de processamento de furos com jato de água abrasivo e apontou as muitas vantagens da perfuração com jato de água abrasivo, incluindo a perfuração de furos em materiais duros e frágeis e materiais compostos laminados que podem fazer furos profundos, pequenos e irregulares sem zona de impacto térmico, obtendo maior precisão dimensional e menor rugosidade da superfície, além de realizar facilmente o processamento de furos em superfícies inclinadas.

Torneamento com jato de água abrasivo.

O torneamento com jato de água abrasivo é semelhante ao corte de ponto único em um torno convencional, usando a rotação da peça de trabalho e o movimento linear ou curvilíneo do cabeçote de corte para remover o material da peça de trabalho. O esquema de usinagem e o produto são mostrados na Figura 7. As vantagens do torneamento com jato de água abrasivo incluem baixa força de corte, nenhum dano térmico à peça de trabalho e cavacos finos sem problemas de quebra de cavacos.

M. Hashish propôs pela primeira vez o conceito de torneamento com jato de água abrasivo em 1987 e destacou que o jato de água abrasivo pode ser usado para torneamento de materiais especiais difíceis de usinar, como compostos de carbono/metal, vidro e cerâmica, para obter formas complexas.

Ansari et al. demonstraram que o torneamento com jato de água abrasivo é superior ao torneamento convencional para materiais difíceis de usinar, com velocidades de 5 a 10 vezes mais rápidas para a usinagem de cerâmicas de SiC. Zhang ZW estudou o efeito dos parâmetros do processo sobre a qualidade da superfície no torneamento de vidro com jato de água abrasivo e descobriu que a qualidade ideal da superfície pode ser obtida com baixas velocidades de deslocamento do bico. Manu et al. estudaram o efeito do ângulo de inclinação do bocal no formato do produto durante o torneamento com jato de água abrasiva.

Jato de água abrasivo e outros métodos de usinagem.

Além da tecnologia de usinagem com jatos de água abrasivos descrita acima, pesquisadores nacionais e estrangeiros realizaram algumas pesquisas e relataram técnicas de usinagem de compostos usando jatos de água abrasivos.

Por exemplo, a microusinagem a laser guiada por jato abrasivo é uma tecnologia de usinagem composta de jatos de água e lasers que utiliza totalmente as características da tecnologia de jato de água e resolve com eficácia problemas como a pequena faixa de processamento efetiva e os efeitos térmicos na usinagem tradicional. processamento a laserA usinagem com jato de água abrasivo assistida por ultrassom é um método de processamento de materiais frágeis viável e eficiente que combina jatos de água com ondas ultrassônicas; o shot peening com jato de água é um novo tipo de método de tratamento de superfície para melhorar a vida útil à fadiga de componentes metálicos por meio de processos de trabalho a frio, com vantagens como alta resistência ao peening, baixa pressão de peening e bom efeito de fortalecimento.

4. Características, aplicações e desenvolvimento da tecnologia de usinagem por jato de água abrasiva.

As vantagens da usinagem com jato de água abrasivo incluem:

• Em comparação com os jatos de água pura, os jatos abrasivos reduzem muito a pressão necessária para o corte com a mesma finalidade de corte, destacando as vantagens de segurança e confiabilidade.
• Quando corte de metal com jatos de água abrasivos, geralmente não são geradas faíscas, evitando acidentes de ignição ou explosão de gases nocivos próximos à área de corte.
• Durante o corte, pouco ou nenhum calor é gerado, e qualquer calor gerado pode ser rapidamente removido pelo jato de água, resultando em quase nenhuma zona afetada pelo calor na superfície de corte.
• A força de corte na superfície de corte é pequena, portanto, mesmo ao cortar chapas finas em peças moldadas, a borda de corte não será danificada.
• O corte é estreito, a perda de material é pequena, a superfície de corte é lisa e não há rebarbas (uma pequena quantidade de rebarbas pode ser produzida se a velocidade de corte for muito rápida).
• Quase não há poeira durante o corte, e nenhum gás tóxico é gerado, o que torna as condições de trabalho relativamente limpas.
• A força de reação de corte é pequena, de modo que o bocal pode ser facilmente movido por um braço mecânico.
• É possível fazer cortes em toda a volta, e o corte de superfícies curvas tridimensionais é fácil, possibilitando o corte de peças de trabalho de vários formatos.
• As condições de corte são fáceis de controlar, facilitando o ajuste automático e o controle por meio de computadores.

As desvantagens da usinagem com jato de água abrasivo incluem:

• O equipamento requer alta potência.
• O bocal se desgasta rapidamente.
• Ele não é adequado para o processamento de peças grandes ou para a remoção de rebarbas muito grandes.
• Há uma falta de software projetado especificamente para a usinagem por jato de água.

As aplicações da tecnologia de jato de água abrasivo incluem:

• Setor aeroespacial: Corte de materiais especiais, como liga de alumínio, estruturas alveolares, compostos de fibra de carbono, metais em camadas ou vidro plástico reforçado, corte de lâminas de aeronaves com jatos de água sem zonas afetadas pelo calor e endurecimento por trabalho, eliminando a necessidade de processamento posterior.
• Setor de fabricação e reparos automotivos: Corte de vários não metálico materiais e componentes compostos, como painéis de instrumentos, carpetes, pastilhas de freio de amianto, molduras de portas, vidro do teto do carro, painéis de decoração interna, borracha, tanques de gás de plástico e outros componentes internos e externos.
• Indústria de armas: Corte de placas de blindagem, trilhos, vidros à prova de balas, carrocerias de veículos, torres, armas e desmontagem segura de vários projéteis de sucata.
• Engenharia florestal, agrícola e municipal: Usado para extração de madeira, remoção de cascas, irrigação, processamento de ração, manutenção de estradas, corte de artesanato e outras tarefas.
• Indústria eletrônica e de energia: Pode ser usado para moldar e cortar placas de circuito impresso e filmes finos, discos rígidos de computador, disquetes, componentes eletrônicos, ligas amorfas, núcleos de transformadores e cabos especiais que são difíceis de cortar por métodos convencionais.
• Indústria de fabricação de máquinas: O uso do corte com água sob alta pressão em vez dos processos de puncionamento e cisalhamento pode não apenas economizar custos de molde, mas também reduzir o ruído e a vibração e melhorar a utilização do material. Além disso, pode remover alumina externa em peças de trabalho, núcleos de areia em peças fundidas e revestimentos de cerâmica, rebarbas de corteAlém disso, também pode cortar peças de ferro cinzento difíceis de serem cortadas por métodos convencionais.
• Outros setores: Corte de mármore, granito, ladrilhos, cerâmica etc. no setor de decoração de edifícios, processamento de rolos de papel acabados, papel higiênico etc. no setor de papel e processamento de compensado, placas de madeira etc. no setor de madeira.

As perspectivas de desenvolvimento da tecnologia de usinagem com jato de água abrasivo são:

Melhorar a confiabilidade e a vida útil da usinagem com jato de água, especialmente a vida útil dos principais componentes, como bombas de alta pressão, mangueiras de alta pressão, juntas e bicos.

Otimização dos parâmetros do processo para melhorar ainda mais a eficiência, reduzir o consumo de abrasivos e diminuir o consumo de energia, tornando os custos mais competitivos.

Desenvolvimento de controle inteligente para permitir que os parâmetros do processo sejam ajustados de forma adaptativa durante o processamento, melhorando a precisão da usinagem e usados para fabricar peças com determinados requisitos de precisão, obtendo um efeito técnico e econômico comparável à usinagem a plasma e a laser.

Tendências de desenvolvimento da tecnologia de usinagem por jato de água abrasiva:

Expansão contínua do escopo de aplicação da usinagem por jato de água, desde o corte e rebarbação 2D até a usinagem de furos e o processamento de superfícies 3D.

Pesquisa teórica sobre usinagem por jato de água, especialmente o estabelecimento de modelos para usinagem por jato de água e o estudo da teoria de fluxo multifásico.

Pesquisa sobre a usinagem de peças de precisão em miniatura usando a tecnologia de jato de água abrasivo, bem como o uso de jato de água abrasivo para torneamento e fresamento.