Como funciona o corte a jato de água?

Uma introdução ao corte a jato de água CNC

As máquinas de corte a jato de água CNC (Computer Numerical Control, Controle numérico computadorizado) tornaram-se extremamente populares para corte 2D de chapas planas, mesmo em aplicações de chapas pesadas, como centros de serviços de aço, fabricantes de equipamentos e fabricantes. Alguns dos principais benefícios do corte a jato de água são a linha reta do corte e a falta de uma zona afetada pelo calor. Para entender por que ele oferece essas vantagens, vamos dar uma olhada rápida em como funciona o corte a jato de água.

Jato de água é um processo não térmico

Diferentemente de um processo de corte térmico, como plasma, oxicombustível ou laser, o processo de jato de água é um processo de serragem mecânica. Você pode pensar nisso como uma serra de fita, que é uma fina tira de metal com dentes afiados puxados através do material que você está cortando. Da mesma forma, o processo de corte a jato de água utiliza um fino fluxo de água com pedaços pontiagudos de rocha empurrados através do material.

Os pedaços de rocha, ou abrasivos, geralmente são feitos de granada esmagada. Em algumas aplicações, outros materiais são usados, mas a granada é, de longe, o mais comum para o corte de chapas metálicas. A granada também é muito usada em lixa e é uma rocha relativamente dura. Cada grão de abrasivo que passa desgastará um pouco o material.

A velocidade faz funcionar

Porém, só derramar jatos de água abrasivos sobre uma chapa de metal não vai cortá-la. O que faz funcionar é a velocidade com que o abrasivo atinge a chapa. O movimento de um objeto é igual à massa multiplicada pela velocidade. Um grão de abrasivo tem pouca massa, logo, para ter algum efeito sobre uma chapa de aço, ele deve ter uma alta velocidade para acelerar o abrasivo rápido o suficiente a fim de cortar materiais duros, a água é "ultrapressurizada" e, em seguida, liberada por um pequeno orifício. Ao usar uma mangueira de jardim, você sabe que, ao diminuir a abertura do bico, obtém menos volume de água, mas ela sai a uma velocidade mais rápida. Isso é o que acontece na cabeça de corte a jato de água.

A pressão típica de corte a jato de água está entre 50.000 e 60.000 PSI (Per Square Inch, Por polegada quadrada). Muitos sistemas mais novos são pressurizados até 90.000 PSI. A água a essa pressão acaba sendo liberada através de um pequeno orifício usinado em diamante ou safira, geralmente na faixa de 5 a 15 milésimos de polegada de diâmetro. O fluxo de água resultante é supersônico, o que significa que está indo mais rápido do que a velocidade do som. Felizmente, é um volume baixo, apenas cerca de 1/2 galão por minuto.

Adição de abrasivo

A formação do jato de água pelo orifício de joia e a mistura do abrasivo no jato acontecem dentro de um cabeçote de corte a jato de água, como o KMT Autoline™ II. Para colocar o abrasivo na água, o fluxo passa por uma câmara em forma de funil, onde o abrasivo é captado pelo fluxo de água e acelerado. A corrente de água, agora transportando partículas abrasivas, acaba passando por um tubo de foco, ou bico, que envolve todo o abrasivo totalmente na corrente de água e movendo-se na mesma direção.

Assim que ela deixa o tubo de foco, você tem um fluxo supersônico de água e abrasivo que vai se desgastar rapidamente através de qualquer material, inclusive alumínio, aço, aço inoxidável, chapa de blindagem, granito, telha, laminados e até mesmo vidro (embora o vidro temperado seja muito frágil).

Corte de metal sem zona afetada pelo calor

Como cada partícula abrasiva só remove uma pequena quantidade de material por erosão, pouco calor é gerado. Além disso, qualquer calor produzido é rapidamente apagado pela corrente de água antes que tenha tempo de aquecer o material próximo. Assim, o corte de metal não tem zona afetada pelo calor. Isso deixa o corte a jato de água um processo de corte a frio.

Corte preciso extremamente reto

Essas partículas abrasivas de movimento rápido não apenas cortam sem qualquer zona afetada pelo calor, mas o impulso do fluxo de água as mantém se movendo em linha reta por muito tempo depois de saírem do tubo de foco, resultando em uma borda de corte extremamente reta e precisa em vários materiais.