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Automatización de corte
El uso de las máquinas de corte por chorro de agua CNC (control numérico por computadora) para el corte 2D de placa plana está muy extendido, incluso en aplicaciones de chapa gruesa como centros de servicio de acero, constructores de equipos y fabricantes. Algunos de los beneficios clave del corte por chorro de agua son la rectitud del corte y la ausencia de una zona afectada térmicamente. Para comprender por qué proporciona estas ventajas, echemos un vistazo rápido al funcionamiento del corte por chorro de agua.
A diferencia de un proceso de corte térmico, como el de plasma, oxicombustible o láser, el proceso con chorro de agua es un proceso de serrado mecánico. Casi puede considerarse como una sierra de cinta, que es una tira fina de metal con dientes afilados que pasan a presión a través del material que se está cortando. De manera similar, el proceso de corte por chorro de agua utiliza una fina corriente de agua con trozos afilados de roca que pasan a través del material.
Los trozos de roca, o abrasivos, suelen ser granate triturado. En algunas aplicaciones se utilizan otros materiales, pero el granate es, con mucho, el más utilizado para el corte de chapas metálicas. El granate también se usa comúnmente en el papel de lija y es una roca relativamente dura. Cada grano de abrasivo que pasa, desgasta un poco el material.
Pero simplemente vertiendo chorros de agua abrasivos sobre una chapa metálica no se consigue cortarla. Lo que hace que funcione es la velocidad a la que el abrasivo golpea la chapa. La cantidad de movimiento de un objeto es igual a su masa multiplicada por su velocidad. Un grano de abrasivo tiene poca masa, por lo que para causar algún efecto sobre una chapa de acero, debe alcanzar una alta velocidad para acelerar el abrasivo lo suficiente como para que corte materiales duros, el agua se presuriza a "ultra alta presión" y luego se libera a través de un pequeño orificio. Cuando se juega con una manguera de jardín, se sabe que a medida que se reduce la abertura de la boquilla, se obtiene menos volumen de agua pero sale a mayor velocidad. Eso es lo que sucede en el cabezal de corte por chorro de agua.
La presión típica en el corte por chorro de agua está entre 3447 y 4137 bar. Muchos sistemas más recientes están presurizados hasta 6205 bar. Después se libera el agua a esta presión a través de un pequeño orificio mecanizado en un diamante o zafiro, generalmente con un diámetro del orden de 0,13 a 0,38 mm. La corriente de agua resultante es supersónica, lo que significa que va más rápido que la velocidad del sonido. Afortunadamente, es un volumen bajo, solo alrededor de 32 ml/s.
La formación del chorro de agua por el orificio de joya y la mezcla del abrasivo en el chorro ocurren dentro de un cabezal de corte por chorro de agua, como el KMT Autoline™ II. Para incorporar el abrasivo al agua, el chorro pasa a través de una cámara con forma de embudo, donde el chorro de agua recoge el abrasivo y lo acelera. El chorro de agua, que entonces ya transporta partículas abrasivas, pasa a través de un tubo de enfoque o una boquilla, que integra por completo el abrasivo en el chorro de agua y lo mueve en la misma dirección.
Una vez en el tubo de enfoque, se dispone de una corriente supersónica de agua y abrasivo que desgasta rápidamente el material y lo atraviesa, incluido el aluminio, el acero, el acero inoxidable, la placas de blindaje, el granito, los azulejos, los laminados e incluso el vidrio (aunque el vidrio templado es demasiado frágil).
Como cada partícula abrasiva solo elimina una pequeña cantidad de material por erosión, se genera poco calor. Además, cualquier calor que se produzca se sofoca rápidamente por la acción de la corriente de agua antes de que tenga tiempo de calentar el material circundante. Por lo tanto, al cortar metal no hay una zona afectada térmicamente. Esto convierte al corte por chorro de agua en un proceso de corte en frío.
Estas partículas abrasivas de movimiento rápido, no solo cortan sin que el calor afecte a ninguna zona, sino que la cantidad de movimiento de la corriente de agua las mantiene en movimiento en línea recta mucho después de que salgan por el tubo de enfoque, con lo que se obtiene un borde de corte extremadamente recto y preciso en diversos materiales.