O que é corte por jato de água? Como funciona?

Corte a jato de água é um processo de erosão de alta velocidade onde água altamente pressurizada é forçada através de um bico de rubi ou diamante para dentro de uma câmara de mistura. Essa pressão cria um vácuo, atraindo areia granada para o fluxo de água. A mistura resultante é então jateada no material, causando erosão rápida que efetivamente o corta. Esse processo tornou o corte por jato de água uma técnica poderosa e versátil amplamente usada em vários setores globalmente.

O que é corte por jato de água?

O corte por jato de água usa um jato de água de alta pressão misturado com um material abrasivo para cortar uma ampla variedade de materiais.

Uma bomba de água de alta pressão pressuriza a água. Essa água flui através de tubos de alta pressão para dentro da cabeça de corte. Na cabeça de corte, a água flui através de um bico, transformando-a em um fluxo extremamente fino. Esse fluxo corta qualquer material que seja colocado na frente dele.

Uma máquina de corte a jato de água pode produzir pressões de até 100.000 psi ou cerca de 6.900 bars. Para colocar em perspectiva, mangueiras de incêndio geralmente fornecem pressões entre 8 e 20 bars. O bico de jato de água é auxiliado por um sistema de visão para facilitar o corte preciso e eficiente da peça.

É fácil manipular o bico para acomodar o corte de diferentes materiais. Dependendo se uma substância abrasiva é usada ou não, há dois tipos de métodos de corte por jato de água:

• Corte por jato de água abrasivo
• Corte por jato de água puro

Corte por jato de água abrasivo

1. entrada de água de alta pressão; 2. joia (rubi ou diamante); 3. entrada abrasiva; 4. tubo de mistura; 5. proteção; 6. jato de água de corte; 7. material cortado

Ao cortar materiais mais duros, agentes abrasivos são misturados com a água. Isso ocorre em uma câmara de mistura localizada na cabeça de corte, pouco antes do jato abrasivo sair do sistema.

Agentes populares para corte abrasivo por jato de água são granalha suspensa, granada e óxido de alumínio. Conforme a espessura/dureza do material aumenta, a dureza dos abrasivos em uso também deve aumentar.

Com os abrasivos certos, vários tipos de materiais podem ser cortados. Materiais comuns cortados com abrasivos são cerâmicas, metais, pedras e plásticos grossos. Há, no entanto, certas exceções, como vidro temperado e diamantes, que não podem ser cortados com água abrasiva. O vidro temperado quebra quando cortado com jato de água.

Corte por jato de água puro

Os cortadores de jato de água também funcionam sem a adição de abrasivos, principalmente para cortar materiais macios. Um cortador de jato de água projetado apenas para esse propósito não tem uma câmara de mistura ou um bico. Uma bomba de alta pressão força a água pressurizada para fora de um orifício para criar cortes precisos na peça de trabalho. Embora a maioria dos dispositivos de corte industriais que usam tecnologia de jato de água permitam o uso de ambos os métodos.

O processo de corte por jato de água puro é menos invasivo em comparação ao corte por jato de água abrasivo. O jato também é excepcionalmente fino e não exerce nenhuma pressão adicional sobre a peça de trabalho.

O corte com jato de água puro é ideal para materiais mais macios, como espuma, feltro, madeira, borracha, alimentos e plásticos finos.

Os principais componentes de um sistema de corte por jato de água

Para que os sistemas de corte a jato de água funcionem de forma eficaz, vários componentes essenciais trabalham juntos, cada um com uma finalidade específica para garantir precisão e eficiência:

• ‍Bombear - gera água de ultra-alta pressão, normalmente até 6.000 bar, para sistemas avançados como o HyperJet® da Flow.‍
• Cabeça de corte - abriga o orifício, tipicamente feito de rubi, safira ou diamante. O orifício concentra a água de alta pressão em um fluxo fino e de alta velocidade, servindo como a ferramenta de corte primária para cortes precisos e intrincados.‍
• Câmara de mistura - em sistemas abrasivos, areia granada é introduzida no fluxo de água, combinando-se para melhorar a capacidade de corte.‍
• Tabela X/Y - responsável pelo movimento preciso da cabeça de corte durante o processo de corte. Permite a criação de formas e padrões complexos controlando a direção e a velocidade da cabeça de corte, garantindo alta precisão.‍
• Software de controle - programas como o FlowMaster® controlam o processo de corte, garantindo precisão e eficiência.

Qualidade de borda superior

Nenhum outro método de corte chega perto da qualidade de borda superior que você experimentará usando o corte a jato de água. Bordas lisas, uniformes e sem rebarbas são as razões pelas quais designers e fabricantes escolhem especificamente este método de corte.

A qualidade superior da borda é alcançada usando uma combinação de velocidade da água, pressão, tamanho do bico e taxa de fluxo abrasivo. Em muitos casos, o corte por jato de água elimina a necessidade de acabamento secundário, o que economiza uma quantidade substancial de tempo, custo e melhora a eficiência dentro da sua linha de produção.

Ganhe eficiência e economize custos em sua oficina

O corte a jato de água está se tornando uma das soluções mais econômicas do mercado porque é um processo de corte a frio. Técnicas alternativas de corte a quente enfrentam a probabilidade de suas peças/conexões passarem por zonas de calor, o que frequentemente faz com que as peças se deformem, tornando-as imprecisas e inutilizáveis. O jato de água supera isso facilmente com seu processo de corte a frio, de modo que as chances de você jogar fora o material se tornarão virtualmente inexistentes.

O tempo e a eficiência em sua oficina melhorarão devido ao fato de que o corte a jato de água requer pouco tratamento de borda ou acabamento secundário após o corte ser feito. Isso significa que você pode começar seu próximo corte ou projeto enquanto outros que usam corte alternativo

Recortes internos superprecisos

Com a precisão de corte de ±0,1 a ±0,2 mm, os jatos de água se tornam a ferramenta de escolha ao fazer cortes internos. Arte, padrões personalizados, designs exclusivos e logotipos podem ser facilmente fabricados usando o processo de corte por jato de água. Isso dá à sua empresa a capacidade de fornecer um serviço melhor aos seus clientes.

Material e espessura não importam ao usar uma máquina de corte a jato de água

O jato de corte afiado como agulha, feito de uma mistura de água e solução abrasiva, corta a maioria dos materiais disponíveis na fabricação. Restrições na espessura do material se tornarão uma coisa do passado, pois você poderá cortar produtos como alumínio, materiais multicamadas, compostos e aços endurecidos com mais de 25 mm de espessura.

Nenhuma zona afetada pelo calor

Distorção por calor e bordas endurecidas eram um problema comum enfrentado pelos fabricantes antes da introdução do corte a jato de água. Processos de corte que geravam muito calor eram usados, o que criava problemas significativos para as oficinas. Um dos principais problemas enfrentados era a criação de zonas de calor dentro dos materiais, o que fazia com que a estrutura molecular desse material mudasse. Isso tem efeitos secundários no material, o que frequentemente levava a empenamentos, cortes imprecisos ou pontos fracos sendo criados dentro do material. As oficinas agora podem eliminar todos esses problemas simplesmente escolhendo o corte a jato de água, que usa um processo de corte a frio.

Nenhuma troca de ferramenta necessária

A eficiência operacional é melhorada porque o corte a jato de água permite que você corte materiais diferentes sem trocar nenhuma ferramenta. Não há necessidade de trocar os cabeçotes dos bicos quando um novo material é colocado na mesa, basta ajustar sua taxa de alimentação para a velocidade apropriada para combinar com o tipo e a espessura do material e você estará no caminho certo para fazer seu próximo corte. Em muitos casos, as oficinas melhoram sua lucratividade, pois menos tempo é desperdiçado trocando ferramentas sempre que um novo corte está sendo feito.

Materiais de corte por jato de água

O processo é compatível com uma ampla gama de materiais. Nesta seção, daremos uma olhada nos diferentes tipos de materiais que podem ser cortados efetivamente usando um cortador de jato de água. Abordaremos:

• Metais
• Madeira
• Borracha
• Cerâmica
• Vidro
• Pedra e azulejos
• Comida

Metais

A alta velocidade e pressão em sistemas de jato de água os tornam capazes de cortar metais finos e grossos com relativa facilidade. Este processo é capaz de cortar materiais extremamente duros, como titânio e inconel, juntamente com metais comuns, como alumínio e aço macio.

O processo é usado principalmente para cortar peças de trabalho mais grossas que não podem ser cortadas com laser ou plasma. Para metais mais finos, o corte a laser tem uma vantagem sobre o jato de água em termos de velocidade de corte. Um cortador de jato de água com uma bomba de 30 HP pode cortar 12 mm de titânio a uma taxa de 180 mm/min.

Para metais, o jato de água fornece a vantagem de não haver formação de HAZ, o que melhora significativamente a qualidade final de uma peça. Também não há necessidade de acabamento secundário na maioria dos casos, pois esse processo fornece bordas suaves como cetim.

As peças metálicas cortadas por jato de água possuem alta qualidade e por isso são utilizadas nos setores mais exigentes como o aeroespacial que não tem margem de erro.

Madeira

Uma máquina de corte a jato de água decente pode cortar efetivamente madeira de até 125 mm de espessura a uma taxa de até 15 m/min. Ela pode ser usada para rachar madeira, bem como para esculpir formas intrincadas. Além disso, o jato passa pela madeira em uma velocidade tão alta que praticamente não causa umidade na superfície. Isso evita que a madeira absorva a água. A alta pressão também causa delaminação mínima.

No entanto, a máquina pode ter que ser recalibrada se houver nós na madeira. Podemos usar uma pressão maior que pode cortar os nós junto com áreas sem nós ou usar pressões diferentes para áreas diferentes. Usar qualquer uma das opções pode afetar a qualidade final da peça.

Borracha

A tecnologia de jato de água também é cada vez mais usada para cortar borracha com espessuras variadas. Uma vantagem fundamental de um cortador de jato de água é que ele não cria bordas côncavas, diferentemente do corte por matriz.

A tecnologia também não é limitada pela espessura da borracha. A máquina de jato de água abrasiva pode cortar borracha de dureza e espessura variadas até a qualidade final desejada.

Em muitos casos, o corte a jato de água pura pode ser suficiente para atender às especificações do produto para produtos de borracha. O corte a jato de água pura pode facilmente cortar borracha esponjosa de até 50 mm de espessura e borracha dura com mais de 25 mm de espessura até uma tolerância bidirecional de 0,25 mm.

Cerâmica

A tecnologia de jato de água é comumente usada em dispositivos de corte industrial para cerâmica. Cerâmicas são duras, quebradiças e difíceis de usinar. Elas não podem suportar a pressão excessiva à qual uma peça de trabalho é submetida em outros métodos de corte mecânico.

No corte a jato de água, nenhuma pressão excessiva é aplicada à peça de trabalho, exceto no ponto de corte. Isso o torna ideal para cortar cerâmica. O cortador pode perfurar seu próprio furo inicial e cortar precisamente formas complexas.

A tecnologia CNC (controle numérico computadorizado) é usada em conjunto com o corte por jato de água abrasivo para garantir precisão repetível e boa qualidade de borda.

Vidro

O corte por jato de água pode cortar uma variedade de vidros com detalhes incríveis. Ele pode cortar o vidro mais delicado sem rachaduras ou crateras. Na outra ponta do espectro, você pode usá-lo para cortar vitrais.

Cortar com jato de água não requer gravação ou quebra. Mas os furos iniciais são perfurados a uma pressão menor devido à tendência de rachar. Um jato de água pode cortar até 50 mm de vidro à prova de balas, esse número é ainda maior para outros tipos de vidros.

Pedra e azulejos

Pedra e ladrilhos são outra aplicação comum para cortadores de jato de água. Com as configurações técnicas corretas, podemos usar um cortador de jato de água para ladrilhos de cimento, cerâmica, vidro, granito, calcário, mosaico, metal, porcelana, travertino e pedreira.

Etapas de trabalho do corte por jato de água

1) Sistema de reforço

No início da operação, a água comum é impulsionada por uma bomba de alta pressão de alta potência acionada por um motor elétrico, elevando a pressão da água para centenas ou mesmo milhares de megapascals (MPa). Este processo é alcançado por meio de um sistema de transmissão hidráulica, que inclui uma bomba de alta pressão de êmbolo que pode converter a pressão do óleo em pressão da água.

2) Conversão de energia

O motor elétrico emite energia elétrica e aciona a bomba de óleo por meio de um sistema de transmissão por correia, gerando, assim, pressão de óleo de alta pressão. O óleo de alta pressão empurra o pistão no booster para alternar, convertendo a energia da pressão do óleo em energia da pressão da água.

3) Geração de jato de água

Após a água pressurizada passar pelo acumulador para estabilizar a pressão, ela é ejetada através de um bico feito de pedra preciosa ou carboneto com diâmetro muito pequeno (geralmente entre 0,1 e 0,4 mm), formando um jato de água extremamente rápido e altamente focado, cuja velocidade pode atingir mais de 3 vezes a velocidade do som.

4) Abrasivos mistos

Para cortar materiais mais duros, partículas abrasivas finas (como areia granada, corindo, etc.) podem ser adicionadas ao jato de água de alta pressão. Esses abrasivos são acelerados a uma velocidade muito alta para formar um jato de água contendo abrasivos, o que aumenta muito a capacidade de corte e pode cortar materiais duros como pedras, metais e vidro.

5) Sistema de controle CNC

Todo o processo de corte a jato de água pode ser controlado com precisão por um sistema de controle numérico computadorizado (CNC), que pode cortar formas complexas e contornos planos e realizar processamento automatizado.

6) Corte subaquático

Em alguns casos, o jato de água também pode ser cortado debaixo d'água em um tanque de água. Este modo de trabalho pode reduzir o fenômeno de atomização causado pelo jato de água cortando no ar, reduzir o ruído e manter o ambiente de trabalho limpo.

 Aplicação do corte por jato de água

Como os cortadores de jato de água suportam uma ampla gama de materiais, eles são usados por muitas indústrias diferentes. O principal fator que leva à popularidade desse método é que o jato de água oferece inúmeros benefícios em relação a outras alternativas, como o corte a laser. Aqui está uma breve descrição das várias aplicações desse método:

Equipamentos para corte e processamento de alimentos

• O corte por jato de água é o método preferível na indústria de processamento de alimentos. Isso ocorre porque esse método de corte envolve alta sanidade e preserva a integridade do alimento sem contaminá-lo.
• Este método é muito utilizado para processamento de carne, fatiamento de vegetais e fabricação de salgadinhos e bolos.
• Como o corte a jato de água elimina a necessidade de ferramentas manuais, como facas, ele aumenta significativamente a segurança dos trabalhadores na unidade de processamento de alimentos.

Indústria aeroespacial

• A indústria aeroespacial envolve trabalhar com substâncias endurecidas que exigem cortes precisos. O corte por jato de água é usado na indústria aeroespacial para todos esses requisitos, especialmente ao fazer lâminas de turbina, peças de um motor a jato ou cortar materiais compostos para aeronaves.

Indústria automotiva

• Cortadores de jato de água são instalados na linha de produção da indústria automotiva. Esses cortadores fazem as incisões necessárias para componentes finos de motor de peças automotivas e outras peças de engrenagens.

Defesa e Militar

• Os componentes complexos usados nos setores de defesa e militar são criados por cortadores de jato de água. Normalmente, cortadores de 5 ou 6 eixos são empregados para esse propósito. Materiais extraduros como compostos de kevlar também são cortados por esse método.

Corte de borracha e compósitos

• O corte por jato de água é usado para cortar borracha e materiais compostos para cascos de barcos, isolamentos de painéis, isolamentos residenciais, carrocerias de embarcações pessoais, etc.
• O benefício que esse método oferece é que o corte pode ser feito sem derreter a peça de trabalho e sem liberar gases tóxicos.

Equipamentos Médicos e Cirúrgicos

• A ampla versatilidade e alta precisão de corte do corte a jato de água o tornam o ajuste perfeito para cortar materiais para equipamentos médicos e cirúrgicos. Esses materiais evoluem constantemente com os avanços da engenharia, então os cortes podem ser feitos e modificados conforme os requisitos.
• Devido à possibilidade de cortes angulares, é utilizado para confeccionar equipamentos complexos para aplicadores de lipoaspiração, ressecção hepática, divisões ósseas, etc.

Trabalhos arquitetônicos e artísticos

• O corte por jato de água é comumente usado para cortar fibra de vidro, metais, placas de cimento e outros materiais usados em trabalhos de arquitetura e construção.
• Obras de arte arquitetônicas complexas em tetos falsos e outras instalações também são criadas por cortadores a jato de água.
• Como o corte com jato de água não causa bordas irregulares, ele também é usado para cortar papéis de parede.

Eletrônica

• Componentes eletrônicos e microeletrônicos são altamente sensíveis ao calor. Suas propriedades elétricas podem mudar se zonas afetadas pelo calor forem criadas. É por isso que um processo de corte a frio altamente preciso, como a tecnologia de corte por jato de água abrasivo, é perfeito para a indústria eletrônica.

Oficinas de Emprego

• As oficinas de trabalho geralmente lidam com muitos materiais diferentes e muitos requisitos de corte diferentes. Portanto, cortadores de jato de água abrasivos são usados em oficinas de trabalho porque oferecem a maior versatilidade entre qualquer processo de corte profissional.

Centros de Serviços de Metal

• Os centros de serviços de metal exigem um método de corte que possa trabalhar em uma grande área de material com alta velocidade de corte. É por isso que o corte por jato de água é usado extensivamente na indústria.
• Outro benefício do corte por jato de água é que ele pode funcionar perfeitamente em metais que são maus condutores de eletricidade. Para tecnologias de corte baseadas em arco, esse não é o caso.

Educação e Pesquisa

• O corte por jato de água também é usado para fazer protótipos e modelos de produtos na fase de pesquisa. Com cortes angulares e alta precisão, os protótipos criados com o corte por jato de água podem ser feitos para parecer como pretendido pela imaginação.

Ambientes Experimentais e Laboratoriais

• O corte por jato de água abrasivo funciona muito bem para equipamentos comuns de laboratório, como aço inoxidável e ligas. Ele pode lidar com todos os materiais usados para fazer equipamentos experimentais.
• A integridade estrutural do componente é preservada e as tolerâncias são conhecidas de antemão. Portanto, esse método de corte também pode ser usado para fazer equipamentos graduados, como paquímetros e réguas.

Óleo e Gás

• O corte por jato de água abrasivo é utilizado para cortar materiais como Inconel, Hastelloy e aço inoxidável para equipamentos submarinos de petróleo e gás.
• Um dos principais benefícios é que, como não há zonas afetadas pelo calor, o equipamento de corte por jato de água abrasivo é mais confiável do que outras alternativas de corte térmico.

Mineração

• O corte por jato de água abrasivo é amplamente usado para mineração de carvão e outras substâncias naturais. Na verdade, cortadores de jato de água especializados para mineração podem cortar pedras com espessura de até 100 pés!

Corte a jato de água versus métodos tradicionais: como escolher o método certo para mim?

Costumamos dizer a essas pessoas que cada método é diferente, mas para facilitar a escolha, pensamos em comparar diretamente o corte a jato de água com os métodos tradicionais. Nesta seção, responderemos a algumas das perguntas mais frequentes para que você possa tomar uma decisão informada sobre qual método seria mais adequado para você.

Conclusão

Como pode ser observado nas respostas anteriores, KRRASS Corte a jato de água surge como a técnica de corte mais adaptável e segura disponível no mercado. Sua capacidade de lidar com uma gama mais espessa e mais extensa de materiais, mantendo um ambiente operacional seguro, a estabeleceu como a principal abordagem de corte em diversos setores. Se você estiver ansioso para adquirir mais detalhes sobre nossas máquinas, você tem a oportunidade de assistir à nossa demonstração ao vivo da máquina de corte a jato de água KRRASS.