Como os jatos de água se comparam à funcionalidade tradicional de metalurgia

Oct 04, 2023

Um jato de água pode fornecer peças com precisões que rivalizam com um processo de usinagem. Em alguns casos, essas tolerâncias de corte podem ser de +/- 0,0005 pol.

Um jato de água é uma ferramenta versátil, com um nome versátil.

A maioria dos leitores do FABRICADOR está acostumada a ler sobre jatos de água e até mesmo vê-los na FABTECH. As máquinas podem cortar formas complexas em uma variedade de metais – e não metais. A tecnologia realmente se destaca como a única opção de corte em algumas aplicações porque o fluxo de água de alta pressão e granada abrasiva usado para cortar o metal não altera as propriedades do metal base durante o processo de corte. (Os processos de corte térmico podem criar uma zona afetada pelo calor ao redor da área de corte que altera a microestrutura do metal, introduzindo assim variabilidade no processo, o que não é bem-vindo em atividades altamente controladas, como a fabricação aeroespacial. Os jatos de água são um processo de corte a frio.)

Mas o jato de água pode fazer muito mais do que cortar chapas metálicas 2D, placas e estruturas tubulares. Ele pode oferecer funcionalidade de usinagem que só é duplicada por dispositivos como máquinas de descarga elétrica (EDMs) e moinhos.

Quando o corte por jato de água às vezes é chamado de “usinagem por jato de água”, as pessoas que usam essa frase estão mais corretas do que seus colegas no mundo da manufatura reconhecem. Os jatos de água removem o material em um processo de erosão controlado, mas acelerado. Chips não são produzidos, mas ainda é um processo subtrativo. E em alguns casos, é um processo subtrativo muito mais eficiente do que outras tecnologias tradicionais de metalurgia.

Uma máquina a jato de água pode cortar geometria rapidamente, muitas vezes mais rápido que uma fresadora CNC. Como exemplo, vamos considerar um trabalho envolvendo alumínio, mais especificamente uma placa de montagem de motor de 1,25 pol. de espessura feita de alumínio 6061 T6 (veja a Figura 1).

Demora 18 minutos para cortar todo o prato com jato de água. (Para efeitos desta conversa, estas peças estão sendo fabricadas com uma tolerância média em mente.) A preparação para o trabalho é de 15 minutos.

Para cortar a mesma peça em uma fresadora CNC tradicional, o processo leva aproximadamente 30 minutos. O grande desafio desta aplicação é que a peça precisa ser invertida para concluir o trabalho. Como a peça precisa ser presa em uma morsa, ela precisa ser removida, virada e fixada antes que a ferramenta de corte possa remover o excesso de espessura do material que a morsa prendeu durante a remoção inicial do material.

Além disso, o tempo de configuração para este tipo de trabalho é muito maior do que o tempo de configuração para um trabalho de corte por jato de água. São aproximadamente 2,5 horas.

As coisas ficam ainda mais interessantes se a mesma peça for feita de titânio, o que pode ser difícil de usinar. A baixa condutividade térmica do material permite que a temperatura suba rapidamente na área de trabalho, o que prejudica as ferramentas de corte. Em particular, com o aumento das temperaturas, o titânio torna-se mais maleável, o que alguns também chamam de “gomoso”, e pode aderir ao ferramental.

Com tudo isso em mente, a placa de montagem do motor de 1,5 pol. de espessura feita de titânio é processada no jato de água em 36 minutos. A mesma peça em uma fresadora CNC precisa de 390 minutos.

FIGURA 1. Um jato de água precisa de apenas 18 minutos para cortar esse formato em alumínio 6061 T6 de 1,25 pol. de espessura. Para cortar a mesma peça em uma fresadora CNC tradicional, o processo leva aproximadamente 30 minutos e a peça precisa ser virada para finalizar o trabalho.

Como qualquer oficina sabe, o tempo de inatividade da máquina é desaprovado na maioria dos casos porque, se a máquina não estiver criando peças, ela não estará envolvida em atividades lucrativas. É aí que o jato de água realmente brilha quando comparado ao moinho.

Em média, uma oficina pode preparar um jato de água para um trabalho em 15 minutos. Nenhum dispositivo pesado e incômodo precisa ser carregado sobre a mesa. A peça de trabalho só precisa ser colocada nas ripas da mesa. Além disso, é necessário apenas um dispositivo de corte.

Enquanto isso, uma oficina mecânica pode precisar de cerca de 2,5 horas por trabalho para configuração. Cada fresadora utiliza dispositivos de fixação que são pesados ​​e demorados para serem instalados antes do trabalho de corte. Esses tipos de trabalhos de lascamento também utilizam diversas ferramentas de corte, todas as quais precisam ser carregadas na máquina e referenciadas à peça de trabalho.