O documento discute a tecnologia de corte por jato de água, incluindo sua versatilidade para cortar diferentes materiais, vantagens como corte a frio sem deixar zona afetada pelo calor, e como a Flow Corporation oferece uma variedade de soluções de jato de água.

1. O jato de água moderno
FlowWaterjet.com
Chip Burnham
Vice presidente
Flow Corporação Internacional
A tecnologia de corte por jato de água é um dos principais processos de máquinas-ferramenta que mais cresce no mundo.
Praticamente não há limites para o que os jatos de água podem cortar, e é por isso que empresas de todos os tipos e
tamanhos estão obtendo maior eficiência e produtividade implementando jatos de água em suas operações.
O guia definitivo para
jato de água
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2. Noções básicas de jato de água
Basicamente, a água flui de uma bomba, passando pelo encanamento e saindo por um cabeçote de corte. É simples
de explicar, operar e manter. O processo, no entanto, incorpora materiais, tecnologia e design extremamente complexos.
Quanto maior a pressão, maior a velocidade do fluxo. A 60 psi, a água da torneira está viajando a 64 milhas por
hora (103 km/h). A 94.000 psi, o jato de água viaja a quase 2.500 milhas por hora (4.000 km/h) - mais de três vezes
a velocidade do som.
Os jatos de água entraram no cenário da manufatura no início dos anos 1970, cortando materiais macios
como papelão. Em meados da década de 1980, o jato de água abrasivo foi inventado por uma equipe liderada pelo
Dr. Mohamed Hashish na Flow, expandindo as capacidades da ferramenta para cortar materiais duros. A tecnologia
básica é simples, mas complicada ao mesmo tempo.
As bombas de jato de água atualmente são normalmente classificadas para pressões entre 60.000 e 94.000 psi
(~ 4.100 a 6.400 bar). Para colocar em perspectiva, a pressão da água em sua casa é de cerca de 60 libras por
polegada quadrada (~ 4 bar) e uma mangueira de incêndio fornece cerca de 200 psi (~ 14 bar). Na máquina-
ferramenta a jato de água, a água pressurizada corre com segurança para o cabeçote de corte através de um
encanamento de ultra-alta pressão composto por T's, cotovelos, articulações e linhas flexíveis de aço inoxidável com
diâmetros de ¼" DE a 9/16" DE (6,35 a 14,3 mm diâmetro externo). Na cabeça de corte, uma válvula liga/desliga
acionada por ar de alta velocidade permite que a água passe pelo orifício da joia, criando um jato de água supersônico.
Apesar do alto psi, os jatos de água na verdade não cortam com pressão, mas dependem da velocidade. A
pressão da água é trocada por velocidade quando a água sai pelo orifício da cabeça de corte.
O processo de jato de água oferece muitos recursos e vantagens exclusivos que podem ser eficazes em sua batalha
contínua para reduzir custos, aumentar a eficiência e manter a qualidade em sua oficina. Quanto mais você souber
sobre a tecnologia de jato de água, melhor poderá entender os benefícios que ela pode trazer para sua operação.
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3. Jato de água puro
Jato de água abrasivo
Um jato de água abrasivo adiciona um abrasivo de granada alimentado na cabeça de corte, misturado com o jato de
água puro e usado para cortar materiais duros como metal, cerâmica, pedra, vidro e compostos. Em um jato de água
Flow, leva apenas dois minutos para mudar do corte por jato de água puro de materiais macios para o corte por jato de
água abrasivo de quase qualquer material duro - seja fino ou com mais de 10 polegadas de espessura.
Um jato de água abrasivo, portanto, é uma pasta de água, abrasivo e um pouco de ar. O processo usa
aproximadamente um galão por minuto de água (3,8 l/min) e uma libra por minuto de abrasivo (0,45 kg/min.). Os
tamanhos dos grãos abrasivos variam de granada de 50 a 220 mesh, mas o mais comum é o de 80 mesh.
Adicionar abrasivo ao jato de água supersônico aumenta mil vezes o poder de corte.
Para evitar a passagem de lama pela bomba, o abrasivo é mantido limpo e seco em uma tremonha de
transferência a granel e adicionado ao cabeçote de corte no último segundo. Uma vez na cabeça de corte, o abrasivo
é acelerado pela água e atirado para fora do tubo de mistura como uma bala de um rifle.
O jato de água puro é o método original de corte por jato de água. Possui um jato fino (0,004 a 0,010 de
diâmetro), geometria extremamente detalhada, velocidade de corte rápida e é capaz de funcionar 24 horas por dia. Os
maiores usos para o corte por jato de água puro hoje envolvem materiais macios como vedação, espuma, fraldas
descartáveis, papel de seda, plástico, carpete e alimentos.
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4. As vantagens do corte por jato de água
O jato de água abrasivo remove o material de uma maneira diferente de outros processos, pois é um processo
de corte a frio. Uma quantidade muito pequena de material é removida com a ponta de um grão de areia em
velocidade extremamente alta usando um processo de erosão supersônico. Há tão pouco calor gerado que,
mesmo ao cortar os detectores de calor termopar pela metade, não existe calor suficiente para mudar um material.
O material removido é tão pequeno e o grão de areia se move tão rápido que não há TEMPO para o calor penetrar
no material deixado para trás. O calor precisa de tempo para ser transferido (mova o dedo pela chama de uma vela
rápida e lentamente para entender como o calor precisa de tempo para afetar). O calor sai com a pequena lasca de
material retirada: corte o material não afetado.
O processo de jato de água é reconhecido como um dos processos de corte mais versáteis e de crescimento
mais rápido usados em aplicações de produção em todo o mundo. O jato de água complementa ou substitui
outras tecnologias, como fresagem, laser, EDM, plasma e roteadores. Nenhum gás ou líquido nocivo é usado no
corte com jato de água, e os jatos de água não criam materiais ou vapores perigosos. Nenhuma zona afetada
pelo calor (HAZ) ou tensões mecânicas são deixadas em uma superfície de corte com jato de água. É
verdadeiramente um processo de corte a frio versátil e produtivo.
Processo de Corte a Frio
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5. O Dr. Hashish diz: “Em um estudo de doutorado realizado na Flow em conjunto com a
Michigan Tech, foi realizado o corte AWJ através de termopares embutidos em amostras
de alumínio. Os dados mostraram que o aumento da temperatura local é da ordem de algumas
dezenas de graus, não o suficiente para causar efeitos mecânicos, metalúrgicos ou térmicos”.
Os benefícios de um processo de corte a frio podem ser vistos imediatamente quando você retira sua peça da
máquina. Como não há geração de calor, não há zona afetada pelo calor (HAZ) e a borda de corte deixada para
trás é material virgem, mantendo suas propriedades originais. Este é um benefício significativo para os engenheiros,
pois eles podem ter certeza de que o material se comportará conforme previsto e pretendido. Por exemplo,
componentes aeroespaciais críticos geralmente são especificados para serem cortados sem calor ou, se cortados
com calor, a borda deve ser “acabada” onde uma fina camada de material afetado pelo calor é removida de maneira
suave. O HAZ também costuma endurecer e tornar as superfícies quebradiças, dificultando a conclusão de operações
secundárias, como rosqueamento ou chanfro.
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6. Por outro lado, outros processos de corte usam calor ou produzem calor ao cortar o material. Lasers e plasmas
usam calor para derreter o material alvo, fazendo com que o material suporte grandes quantidades de calor. O
material é derretido pelo feixe e soprado por um gás auxiliar. Wire EDM (usinagem de eletrodescarga) remove o
material por pequenos raios. O relâmpago salta do fio para o material alvo para derreter o material e depois é
lavado com o fluido de lavagem. Mesmo serras e usinagem (fresas/tornos) produzem calor e encruamento na
interface ferramenta/cavaco devido às altas forças de cisalhamento em jogo.
A máquina mais comum usada para segurar ou mover um jato de água puro ou abrasivo é a máquina-ferramenta de
corte de forma - semelhante a máquinas que cortam com plasma, laser ou roteador.
O jato de água mostrou que pode fazer coisas que outras tecnologias simplesmente não podem. Desde o corte de
detalhes finos em pedra, vidro e metais até a perfuração rápida de furos e corte de titânio grosso para cortar alimentos,
o jato de água provou ser excepcionalmente flexível.
Nenhuma dessas mudanças indutoras de calor e estresse ocorre durante a ação de erosão supersônica do processo
de jato de água.
Um jato de água pode ser conectado a uma variedade de
máquinas: ÿ Bastões de jato de água portáteis com pontas rotativas usadas para
remover tinta ÿ Jatos estacionários usados para corte de papel de seda em alta
velocidade ÿ Sistemas de eixo único usados para cortar produtos assados, placas de fibrocimento ou
outros produtos saindo de um rolo e outros presos a robôs de pedestal de 7 eixos usados para aparar
interiores de automóveis.
Versatilidade
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7. 2. O sistema de controle com interface do operador, motores, sistema de feedback (para garantir que você
saiba onde o cabeçote está o tempo todo) e o software usado para programar e operar a máquina (a IHM –
interface homem-máquina).
Outro benefício significativo do corte com jato de água é que ele não induz empenamento no material alvo. Se o
seu material estiver livre de tensões quando você começar, ele estará livre de tensões depois que você terminar
de cortar com um jato de água.
O sistema de corte de forma é composto por: 1. O
sistema de ultra-alta pressão com bomba, cabeçote de corte e encanamento.
3. A máquina com eixos X, Y, Z, eixos de pulso opcionais e coletor de suporte de material.
No entanto, existem alguns materiais com os quais você pode trabalhar que já contêm tensões quando você os
coloca na mesa de trabalho do jato de água. Por exemplo, o vidro temperado tem, por design, alto estresse, de
modo que, se quebrar, se estilhaçará em milhares de pequenos pedaços. Jamais se deve cortar vidro temperado,
nem mesmo com jato d'água.
Com a máquina de corte de formas, o material é colocado (ou fixado) em uma mesa de trabalho e a cabeça de
corte é movida em um plano XY por cima. Às vezes, a cabeça tem cinco eixos de movimento para chanfro ou corte 3D.
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8. Outro exemplo é a indução de alívio de tensão cortando do lado de fora a borda de uma peça de metal conformado
a frio. Chapas de aço inoxidável geralmente contêm tensões causadas durante as sequências de laminação a frio.
Nesses casos, o material já pode estar cheio de tensão e, quando o jato de água corta essa borda externa, o material
pode empenar. O jato de água abrasivo não induziu a tensão, aliviou, mas foi isso que causou o empenamento. Por
esta razão, muitos usuários simplesmente iniciam o corte apenas dentro da borda do material estressado, nunca
cortando a borda da moldura e minimizando o empenamento causado pelo alívio de tensão.
Além disso, as máquinas de jato de água de hoje são muitas vezes equipadas com dispositivos de acompanhamento
de contorno que sobem e descem uma peça deformada de material de placa. Isso pode ajudar, mas lembre-se de que
não é possível cortar uma peça precisa de uma placa empenada sem achatar a placa durante o corte e garantir que
ela também fique plana em sua aplicação final. Se o seu material estiver seriamente deformado, sua peça nunca
poderá ser realmente precisa.
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9. Há muitas razões para a crescente adoção da tecnologia de corte por jato de água. Sua versatilidade, configuração
rápida, operação fácil e produção de peças de alta qualidade o tornam a escolha ideal para qualquer organização de
manufatura que busca reduzir custos e melhorar a eficiência.
Como fornecedora líder mundial de máquinas-ferramenta para jato de água, a Flow International Corporation
oferece a mais ampla gama de produtos para atender às suas necessidades de corte com jato de água. Fabricamos
máquinas pequenas e de nível básico para produção simples e de baixo custo, jatos de água de ponta superior para corte
intrincado de cinco eixos em empresas de alta produção e equipamentos especializados para empresas como Boeing e
Kimberly-Clark.
Nossos engenheiros de aplicação estão disponíveis para responder a quaisquer perguntas ou revisar seus
problemas atuais de fabricação para ver se o jato de água pode ser adequado para você. Visite nosso site para saber
mais ou entre em contato conosco para um corte de teste: www.FlowWaterjet.com.
Tel: 253.850.3500
LINHA GRATUITA:
800.446.3569 FlowWaterjet.com
Solução Versátil
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A Flow reserva-se o direito de fazer alterações nas especificações e no projeto. Versão 2015_06.
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