Qu'est-ce que la découpe au jet d'eau ? Comment ça marche ?

Découpe au jet d'eau Il s'agit d'un procédé d'érosion à grande vitesse dans lequel de l'eau sous haute pression est forcée à travers une buse en rubis ou en diamant dans une chambre de mélange. Cette pression crée un vide, attirant le sable grenat dans le jet d'eau. Le mélange obtenu est ensuite projeté sur le matériau, provoquant une érosion rapide qui le coupe efficacement. Ce procédé a fait de la découpe au jet d'eau une technique puissante et polyvalente largement utilisée dans diverses industries à travers le monde.

Qu'est-ce que la découpe au jet d'eau ?

La découpe au jet d’eau utilise un jet d’eau à haute pression mélangé à un matériau abrasif pour couper une large gamme de matériaux.

Une pompe à eau haute pression met l'eau sous pression. Cette eau s'écoule à travers un tuyau haute pression jusqu'à la tête de coupe. Dans la tête de coupe, l'eau s'écoule à travers une buse, la transformant en un jet extrêmement fin. Ce jet coupe tout matériau placé devant lui.

Une machine de découpe au jet d'eau peut produire des pressions allant jusqu'à 100 000 psi, soit environ 6 900 bars. Pour mettre les choses en perspective, les tuyaux d'incendie délivrent généralement des pressions comprises entre 8 et 20 bars. La buse à jet d'eau est assistée par un système de vision pour faciliter la découpe précise et efficace de la pièce.

La buse est facile à manipuler pour s'adapter à la découpe de différents matériaux. Selon qu'une substance abrasive est utilisée ou non, il existe deux types de méthodes de découpe au jet d'eau :

• Découpe au jet d'eau abrasif
• Découpe au jet d'eau pure

Découpe au jet d'eau abrasif

1. arrivée d'eau à haute pression ; 2. bijou (rubis ou diamant) ; 3. arrivée d'abrasif ; 4. tube de mélange ; 5. protection ; 6. jet d'eau de coupe ; 7. matériau coupé

Lors de la découpe de matériaux plus durs, des agents abrasifs sont mélangés à l'eau. Cette opération a lieu dans une chambre de mélange située dans la tête de coupe, juste avant la sortie du jet abrasif du système.

Les agents les plus utilisés pour la découpe au jet d'eau abrasif sont les grains en suspension, le grenat et l'oxyde d'aluminium. La dureté des abrasifs utilisés doit augmenter en fonction de l'épaisseur/dureté du matériau.

Avec les abrasifs appropriés, différents types de matériaux peuvent être coupés. Les matériaux couramment coupés avec des abrasifs sont la céramique, les métaux, les pierres et les plastiques épais. Il existe cependant certaines exceptions, comme le verre trempé et les diamants, qui ne peuvent pas être coupés avec de l'eau abrasive. Le verre trempé se brise lorsqu'il est coupé avec un jet d'eau.

Découpe au jet d'eau pure

Les découpeurs à jet d'eau fonctionnent également sans ajout d'abrasifs, principalement pour couper des matériaux tendres. Un découpeur à jet d'eau conçu uniquement à cet effet ne dispose pas de chambre de mélange ni de buse. Une pompe haute pression expulse l'eau sous pression par un orifice pour créer des coupes précises sur la pièce. Cependant, la plupart des appareils de découpe industriels utilisant la technologie du jet d'eau permettent d'utiliser les deux méthodes.

Le procédé de découpe au jet d'eau pur est moins invasif que le procédé de découpe au jet d'eau abrasif. Le jet est également exceptionnellement fin et n'exerce aucune pression supplémentaire sur la pièce.

La découpe au jet d'eau pur est idéale pour les matériaux plus souples comme la mousse, le feutre, le bois, le caoutchouc, les aliments et les plastiques fins.

Les principaux composants d'un système de découpe au jet d'eau

Pour que les systèmes de découpe au jet d'eau fonctionnent efficacement, plusieurs composants essentiels fonctionnent ensemble, chacun avec un objectif spécifique pour garantir précision et efficacité :

• ‍Pompe - génère de l'eau à ultra haute pression, généralement jusqu'à 6 000 bars, pour des systèmes avancés comme HyperJet® de Flow.‍
• Tête de coupe - abrite l'orifice, généralement en rubis, saphir ou diamant. L'orifice concentre l'eau à haute pression en un jet fin et à grande vitesse, servant d'outil de coupe principal pour des coupes précises et complexes.‍
• Chambre de mélange - dans les systèmes abrasifs, le sable grenat est introduit dans le flux d'eau, se combinant pour améliorer la capacité de coupe.‍
• Tableau X/Y - responsable du mouvement précis de la tête de coupe pendant le processus de coupe. Il permet de créer des formes et des motifs complexes en contrôlant la direction et la vitesse de la tête de coupe, garantissant ainsi une grande précision.‍
• Logiciel de contrôle - des programmes comme FlowMaster® contrôlent le processus de coupe, garantissant précision et efficacité.

Qualité de bord supérieure

Aucune autre méthode de découpe ne peut égaler la qualité de coupe supérieure que vous obtiendrez avec la découpe au jet d'eau. Des bords lisses et uniformes sans bavures sont les raisons pour lesquelles les concepteurs et les fabricants choisissent spécifiquement cette méthode de découpe.

La qualité supérieure des bords est obtenue en utilisant une combinaison de vitesse de l'eau, de pression, de taille de buse et de débit d'abrasif. Dans de nombreux cas, la découpe au jet d'eau élimine le besoin de finition secondaire, ce qui permet de gagner beaucoup de temps et d'argent et d'améliorer l'efficacité de votre ligne de production.

Gagnez en efficacité et économisez sur les coûts de votre atelier

La découpe au jet d'eau est en passe de devenir l'une des solutions les plus rentables du marché car il s'agit d'un procédé de découpe à froid. Les techniques alternatives de découpe à chaud sont confrontées au risque que leurs pièces/accessoires soient confrontés à des zones de chaleur qui provoquent souvent une déformation des pièces, les rendant imprécises et inutilisables. Le jet d'eau surmonte ce problème assez facilement grâce à son procédé de découpe à froid, de sorte que les risques de jeter du matériau deviennent pratiquement inexistants.

Le temps et l'efficacité de votre atelier s'amélioreront grâce au fait que la découpe au jet d'eau nécessite peu de traitement des bords ou de finition secondaire après la découpe. Cela signifie que vous pouvez commencer votre prochaine découpe ou votre prochain projet pendant que d'autres utilisent une découpe alternative

Découpes internes ultra précises

Avec une précision de découpe de ±0,1 à ±0,2 mm, les jets d'eau deviennent l'outil de choix pour la réalisation de découpes internes. Des illustrations, des motifs personnalisés, des designs et des logos uniques peuvent tous être fabriqués facilement à l'aide du processus de découpe au jet d'eau. Cela donne à votre entreprise la possibilité de fournir un meilleur service à vos clients.

Le matériau et l'épaisseur n'ont pas d'importance lors de l'utilisation d'une machine de découpe au jet d'eau

Le jet de coupe très tranchant composé d'un mélange d'eau et de solution abrasive coupe la plupart des matériaux disponibles dans le secteur manufacturier. Les contraintes d'épaisseur des matériaux deviendront une chose du passé puisque vous pourrez couper des produits tels que l'aluminium, les matériaux multicouches, les composites et les aciers trempés de plus de 25 mm d'épaisseur.

Aucune zone affectée par la chaleur

Avant l'introduction de la découpe au jet d'eau, les fabricants étaient souvent confrontés à des problèmes de déformation thermique et de durcissement des bords. Les procédés de découpe générant une chaleur élevée étaient utilisés, ce qui créait des problèmes importants pour les ateliers. L'un des principaux problèmes rencontrés était la création de zones de chaleur dans les matériaux, ce qui entraînait une modification de la structure moléculaire de ces derniers. Cela avait des effets secondaires sur le matériau, qui entraînait souvent des déformations, des coupes imprécises ou la création de points faibles dans le matériau. Les ateliers peuvent désormais éliminer tous ces problèmes en choisissant simplement la découpe au jet d'eau, qui utilise un procédé de découpe à froid.

Aucun changement d'outil requis

L'efficacité opérationnelle est améliorée car la découpe au jet d'eau vous permet de découper différents matériaux sans changer d'outils. Pas besoin de changer les têtes de buse lorsqu'un nouveau matériau est placé sur la table, il suffit d'ajuster votre vitesse d'avance à la vitesse appropriée pour correspondre au type et à l'épaisseur du matériau et vous êtes prêt à réaliser votre prochaine découpe. Dans de nombreux cas, les ateliers améliorent leur rentabilité car ils perdent moins de temps à changer d'outils à chaque nouvelle découpe.

Matériaux de découpe au jet d'eau

Le procédé est compatible avec une large gamme de matériaux. Dans cette section, nous allons examiner les différents types de matériaux qui peuvent être découpés efficacement à l'aide d'un découpeur à jet d'eau. Nous aborderons les points suivants :

• Métaux
• Bois
• Caoutchouc
• Céramique
• Verre
• Pierre et tuiles
• Nourriture

Métaux

La vitesse et les pressions élevées des systèmes à jet d'eau leur permettent de découper des métaux fins et épais avec une relative facilité. Ce procédé est capable de découper des matériaux extrêmement durs tels que le titane et l'inconel ainsi que des métaux courants tels que l'aluminium et l'acier doux.

Le procédé est principalement utilisé pour découper des pièces plus épaisses qui ne peuvent pas être découpées au laser ou au plasma. Pour les métaux plus fins, la découpe au laser présente un avantage par rapport au jet d'eau en termes de vitesse de découpe. Une découpeuse à jet d'eau équipée d'une pompe de 30 CV peut découper du titane de 12 mm à une vitesse de 180 mm/min.

Pour les métaux, le jet d'eau présente l'avantage de ne pas former de HAZ, ce qui améliore considérablement la qualité finale d'une pièce. Dans la plupart des cas, il n'est pas non plus nécessaire de procéder à une finition secondaire, car ce procédé permet d'obtenir des bords lisses et satinés.

Les pièces métalliques découpées au jet d'eau sont de haute qualité et sont donc utilisées dans les secteurs les plus exigeants tels que l'industrie aérospatiale qui n'ont aucune marge d'erreur.

Bois

Une bonne machine de découpe au jet d'eau peut découper efficacement du bois jusqu'à 125 mm d'épaisseur à une vitesse allant jusqu'à 15 m/min. Elle peut être utilisée pour fendre le bois ainsi que pour sculpter des formes complexes. De plus, le jet traverse le bois à une vitesse si élevée qu'il ne provoque pratiquement aucune humidité de surface. Cela empêche le bois d'absorber l'eau. La haute pression provoque également une délamination minimale.

Cependant, il peut être nécessaire de recalibrer la machine s'il y a des nœuds dans le bois. Soit nous utilisons une pression plus élevée qui peut couper les nœuds ainsi que les zones sans nœuds, soit nous utilisons des pressions différentes pour différentes zones. L'utilisation de l'une ou l'autre option peut affecter la qualité finale de la pièce.

Caoutchouc

La technologie du jet d'eau est également de plus en plus utilisée pour découper du caoutchouc d'épaisseurs variables. L'un des principaux avantages d'une découpeuse à jet d'eau est qu'elle ne crée pas de bords concaves, contrairement à la découpe à l'emporte-pièce.

La technologie ne se limite pas non plus à l'épaisseur du caoutchouc. La machine à jet d'eau abrasif peut couper du caoutchouc de dureté et d'épaisseur variables pour obtenir la qualité finale souhaitée.

Dans de nombreux cas, la découpe au jet d'eau pure peut suffire à répondre aux spécifications des produits en caoutchouc. La découpe au jet d'eau pure peut facilement couper du caoutchouc spongieux d'une épaisseur maximale de 50 mm et du caoutchouc dur d'une épaisseur supérieure à 25 mm jusqu'à une tolérance bidirectionnelle de 0,25 mm.

Céramique

La technologie du jet d'eau est couramment utilisée dans les appareils de découpe industriels pour la céramique. La céramique est dure et cassante et difficile à usiner. Elle ne peut pas résister à la pression excessive à laquelle une pièce est soumise dans d'autres méthodes de découpe mécanique.

Lors de la découpe au jet d'eau, aucune pression excessive n'est exercée sur la pièce, sauf au niveau du point de coupe. Cette méthode est donc idéale pour la découpe de céramique. La fraise peut percer son propre trou de départ et découper avec précision des formes complexes.

La technologie CNC (commande numérique par ordinateur) est utilisée en conjonction avec la découpe au jet d'eau abrasif pour garantir une précision répétable et une bonne qualité des bords.

Verre

La découpe au jet d'eau permet de découper une grande variété de verres avec des détails incroyables. Elle peut couper le verre le plus délicat sans fissures ni cratères. À l'autre extrémité du spectre, vous pouvez l'utiliser pour couper des vitraux.

La découpe au jet d'eau ne nécessite ni gravure ni cassage. Mais les trous de départ sont percés à une pression plus faible en raison de la tendance à la fissuration. Un jet d'eau peut couper jusqu'à 50 mm de verre pare-balles, ce chiffre est encore plus élevé pour d'autres types de verres.

Pierre et tuiles

La pierre et le carrelage sont une autre application courante des découpeuses à jet d'eau. Avec les bons réglages techniques, nous pouvons utiliser une découpeuse à jet d'eau pour les carreaux de ciment, de céramique, de verre, de granit, de calcaire, de mosaïque, de métal, de porcelaine, de travertin et de carrière.

Étapes de travail de la découpe au jet d'eau

1) Système de surpression

Au début de l'opération, l'eau ordinaire est amplifiée par une pompe haute pression de grande puissance entraînée par un moteur électrique, ce qui augmente la pression de l'eau à des centaines voire des milliers de mégapascals (MPa). Ce processus est réalisé grâce à un système de transmission hydraulique, qui comprend une pompe haute pression à piston qui peut convertir la pression d'huile en pression d'eau.

2) Conversion d'énergie

Le moteur électrique produit de l'énergie électrique et entraîne la pompe à huile par l'intermédiaire d'un système d'entraînement par courroie, générant ainsi une pression d'huile à haute pression. L'huile à haute pression pousse le piston du surpresseur à effectuer un mouvement alternatif, convertissant l'énergie de la pression d'huile en énergie de la pression d'eau.

3) Génération de jet d'eau

Après que l'eau sous pression ait traversé l'accumulateur pour stabiliser la pression, elle est éjectée à travers une buse en pierre précieuse ou en carbure de très petit diamètre (généralement entre 0,1 et 0,4 mm), formant un jet d'eau extrêmement rapide et très focalisé, dont la vitesse peut atteindre plus de 3 fois la vitesse du son.

4) Abrasifs mixtes

Pour couper des matériaux plus durs, des particules abrasives fines (comme du sable grenat, du corindon, etc.) peuvent être ajoutées au jet d'eau haute pression. Ces abrasifs sont accélérés à une vitesse très élevée pour former un jet d'eau contenant des abrasifs, ce qui améliore considérablement la capacité de coupe et peut couper des matériaux durs tels que les roches, les métaux et le verre.

5) Système de contrôle CNC

L'ensemble du processus de découpe au jet d'eau peut être contrôlé avec précision par un système de commande numérique par ordinateur (CNC), qui peut découper des formes complexes et des contours plans et réaliser un traitement automatisé.

6) Découpe sous-marine

Dans certains cas, le jet d'eau peut également être coupé sous l'eau dans un réservoir d'eau. Ce mode de fonctionnement peut réduire le phénomène d'atomisation provoqué par la découpe au jet d'eau dans l'air, réduire le bruit et maintenir l'environnement de travail propre.

 Application de la découpe au jet d'eau

Les découpeuses à jet d'eau sont utilisées dans de nombreux secteurs industriels, car elles prennent en charge une large gamme de matériaux. Le principal facteur qui explique la popularité de cette méthode est que le jet d'eau offre d'innombrables avantages par rapport à d'autres alternatives telles que la découpe au laser. Voici une brève description des différentes applications de cette méthode :

Équipement de découpe et de transformation des aliments

• La découpe au jet d'eau est la méthode privilégiée dans l'industrie agroalimentaire. En effet, cette méthode de découpe implique un niveau d'hygiène élevé et préserve l'intégrité des aliments sans les contaminer.
• Cette méthode est largement utilisée pour la transformation de la viande, le tranchage des légumes et la fabrication de collations et de gâteaux.
• Étant donné que la découpe au jet d’eau élimine le besoin d’outils manuels tels que les couteaux, elle augmente considérablement la sécurité des travailleurs dans l’usine de transformation des aliments.

Industrie aérospatiale

• L'industrie aéronautique implique de travailler avec des matériaux durcis qui nécessitent des découpes précises. La découpe au jet d'eau est utilisée dans l'industrie aéronautique pour toutes ces exigences, notamment pour la fabrication d'aubes de turbine, de pièces de réacteur ou la découpe de matériaux composites pour les avions.

Industrie automobile

• Les découpeuses à jet d'eau sont installées dans les lignes de production de l'industrie automobile. Ces découpeuses réalisent les incisions nécessaires pour les composants fins des moteurs automobiles et d'autres pièces d'engrenages.

Défense et Militaire

• Les composants complexes utilisés dans les secteurs de la défense et de l'armée sont fabriqués à l'aide de découpeuses à jet d'eau. En général, on utilise des découpeuses à 5 ou 6 axes. Des matériaux particulièrement durs comme les composites en kevlar sont également découpés grâce à cette méthode.

Découpe de caoutchouc et composites

• La découpe au jet d'eau est utilisée pour découper le caoutchouc et les matériaux composites pour les coques de bateaux, les isolations de panneaux, les isolations de maisons, les carrosseries de motomarines, etc.
• L’avantage de cette méthode est que la découpe peut être réalisée sans faire fondre la pièce et sans dégager de fumées toxiques.

Équipement médical et chirurgical

• La grande polyvalence et la haute précision de la découpe au jet d'eau en font la solution idéale pour la découpe de matériaux destinés aux équipements médicaux et chirurgicaux. Ces matériaux évoluent constamment avec les progrès de l'ingénierie, de sorte que les découpes peuvent être réalisées et modifiées selon les besoins.
• En raison de la possibilité de coupes angulaires, il est utilisé pour fabriquer des équipements complexes pour les applicateurs de liposuccion, la résection du foie, les divisions osseuses, etc.

Œuvres d'architecture et d'art

• La découpe au jet d'eau est couramment utilisée pour couper la fibre de verre, les métaux, les panneaux de ciment et d'autres matériaux utilisés dans les travaux d'architecture et de construction.
• Des œuvres d'art architecturales complexes dans des faux plafonds et d'autres installations sont également créées par des découpeuses à jet d'eau.
• Étant donné que la découpe au jet d'eau ne provoque pas de bords irréguliers, elle est également utilisée pour la découpe de papiers peints.

Électronique

• Les composants électroniques et microélectroniques sont extrêmement sensibles à la chaleur. Leurs propriétés électriques peuvent changer si des zones affectées par la chaleur sont créées. C'est pourquoi un procédé de découpe à froid de haute précision comme la technologie de découpe au jet d'eau abrasif est parfait pour l'industrie électronique.

Ateliers d'emploi

• Les ateliers de fabrication traitent souvent de nombreux matériaux différents et ont des exigences de découpe très différentes. C'est pourquoi les découpeurs à jet d'eau abrasifs sont utilisés dans les ateliers de fabrication car ils offrent la plus grande polyvalence parmi tous les processus de découpe professionnels.

Centres de service de métaux

• Les centres de service de métaux ont besoin d'une méthode de découpe capable de travailler sur une grande surface de matériau avec une vitesse de coupe élevée. C'est pourquoi la découpe au jet d'eau est largement utilisée dans l'industrie.
• Un autre avantage de la découpe au jet d’eau est qu’elle peut parfaitement fonctionner sur des métaux qui sont de mauvais conducteurs d’électricité. Ce n’est pas le cas pour les technologies de découpe à l’arc.

Éducation et recherche

• La découpe au jet d'eau est également utilisée pour la fabrication de prototypes et de modèles de produits en phase de recherche. Grâce à des coupes angulaires et à une grande précision, les prototypes créés avec la découpe au jet d'eau peuvent être réalisés selon l'imagination.

Environnements expérimentaux et de laboratoire

• La découpe au jet d'eau abrasif fonctionne très bien pour les équipements de laboratoire courants tels que l'acier inoxydable et les alliages. Elle peut traiter tous les matériaux utilisés pour fabriquer des équipements expérimentaux.
• L'intégrité structurelle du composant est préservée et les tolérances sont connues à l'avance. Par conséquent, cette méthode de découpe peut également être utilisée pour fabriquer des équipements gradués tels que des pieds à coulisse et des règles.

Pétrole et gaz

• La découpe au jet d'eau abrasif est utilisée pour couper des matériaux tels que l'Inconel, l'Hastelloy et l'acier inoxydable pour les équipements sous-marins pétroliers et gaziers.
• L’un des principaux avantages est que, comme il n’y a pas de zones affectées par la chaleur, l’équipement de découpe au jet d’eau abrasif est plus fiable que les autres alternatives de découpe thermique.

Exploitation minière

• La découpe au jet d'eau abrasif est largement utilisée pour l'extraction du charbon et d'autres substances naturelles. En fait, les découpeuses au jet d'eau spécialisées pour l'exploitation minière peuvent couper de la pierre jusqu'à une épaisseur de 100 pieds !

Découpe au jet d'eau ou méthodes traditionnelles : comment choisir la méthode qui me convient ?

Nous disons souvent à ces personnes que chaque méthode est différente, mais afin de faciliter le choix, nous avons pensé comparer directement la découpe au jet d'eau avec les méthodes traditionnelles. Dans cette section, nous répondrons à certaines des questions les plus fréquemment posées afin que vous puissiez prendre une décision éclairée sur la méthode qui vous conviendrait le mieux.

Conclusion

Comme on peut le constater à partir des réponses précédentes, KRRASS Découpe au jet d'eau La découpe au jet d'eau KRRASS est la technique de découpe la plus adaptable et la plus sûre disponible sur le marché. Sa capacité à traiter des matériaux plus épais et plus variés tout en maintenant un environnement opérationnel sûr en a fait la première approche de découpe dans diverses industries. Si vous souhaitez obtenir plus de détails sur nos machines, vous avez la possibilité de regarder notre démonstration en direct de la machine de découpe au jet d'eau KRRASS.