“Cuando se trata de chorro de agua CNC, significa precisión y exactitud en la mano. Es ideal para crear prototipos funcionales 2D y 3D. Ofrece confiabilidad y repetibilidad, y produce piezas desde volúmenes bajos hasta grandes en ciclos de tiempo cortos”.
En ingeniería hidrodinámica, el corte por chorro de agua ha experimentado un aumento significativo de hasta un 6.15% debido a su enfoque económico y rápido para cortar metales abrasivos y de alta densidad. Anteriormente, las técnicas convencionales, como electroerosión por hilo, corte por láserEl corte por plasma y otros métodos se emplearon para cortar materiales duros. Estos métodos eran laboriosos, requerían mucho tiempo y ofrecían una mínima diversidad de materiales.
Por lo tanto, el corte por chorro de agua se posiciona como una solución líder, permitiendo a los fabricantes de equipos originales (OEM) lanzar sus productos al mercado con mayor rapidez y satisfacer las necesidades de sus clientes. Además, este método se adapta a geometrías complejas y diseños 3D, y puede cortar una amplia gama de materiales sin alterar su composición química. Algunos ejemplos incluyen metales, termoplásticos de grado técnico, vidrio y materiales compuestos. Asimismo, beneficia a las industrias automotriz, aeroespacial, electrónica y de defensa, al proporcionar piezas de calidad constante y dimensionalmente estables para un rendimiento óptimo y funcional.
Este artículo destaca el enorme potencial del proceso de corte por chorro de agua, sus aplicaciones, ventajas y desventajas, capacidades de corte y mucho más.
¿Qué es el chorro de agua?
El corte por chorro de agua es un proceso de erosión sin contacto que permite cortar materiales de alta resistencia. No utiliza calor, sino chorros de líquido hipersónicos a alta presión, mezclados con abrasivos, para crear productos con las formas y diseños deseados.
Corte por chorro de agua
Las máquinas de chorro de agua funcionan de manera óptima a una presión nominal de 690 MPa (1000,000 900 Psi). Esta presión se proyecta a través de un orificio o boquilla de tubería especializada a una velocidad de 0.1 m/s, que es tres veces mayor que la velocidad del sonido, para cortar el material para la pieza con la especificación deseada. El diámetro medio de la boquilla suele ser de 0.4 a XNUMX mm. Una boquilla de pequeño diámetro ayuda a concentrar el objeto sin generar excesivo desperdicio de material. Este proceso se logra a través de un conjunto de bomba intensificadora o de cigüeñal. Además, el chorro de agua se aplica a varios materiales, por ejemplo, aleaciones metálicas, materiales semiblandos, plásticos, cerámicas y materiales compuestos.
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¿Cómo funciona el corte por chorro de agua?
Proceso de corte por chorro de agua
El Proceso de mecanizado por chorro de agua se utiliza normalmente para geometrías bidimensionales. A continuación se explica brevemente cómo funciona el corte por chorro de agua.
- Técnicamente, el proceso de corte por chorro de agua funciona mediante el uso de chorros de agua ultrapresurizados expulsados a través de un orificio o boquilla de acero inoxidable. Por lo general, en el proceso se utilizan orificios de diamante, zafiro o rubí para aumentar la velocidad en casi 2500 mph.
- La corriente de agua a alta velocidad se combina con una cámara abrasiva (generalmente colocada debajo del orificio en el conjunto del cabezal de corte) para acelerar la operación de corte. Generalmente el abrasivo utilizado es arena granate, arrastrada junto al chorro de agua.
- Finalmente, la combinación ayuda a replicar contornos precisos y dimensionalmente estables en el material específico. Todo el proceso de corte por chorro de agua está controlado por un software de sistema CNC especializado para eliminar deformaciones y defectos.
Tipos de corte por chorro de agua
En las industrias manufactureras, se manipulan dos tipos para cortar materiales abrasivos. Éstas incluyen;
- Corte por chorro de agua abrasivo
- Corte por chorro de agua pura
Corte por chorro de agua abrasivo
El corte por chorro de agua abrasivo es un proceso no térmico. Se realiza acompañando material abrasivo (normalmente granate, arena u óxido de aluminio) con agua. Esta combinación da como resultado una corriente más poderosa, invisible y coherente para crear propulsiones y cortes en materiales duros y laminados.
Por lo general, los diseñadores OEM utilizan granate para cortar debido a su bajo costo y perspectivas de disponibilidad. Garnet ofrece dos productos para elegir; triturados y aluviales. Entre los dos, el granate proviene de canteras mineras, mientras que el granate aluvial es un depósito natural que se encuentra en los lechos de los ríos y que se filtra para que sea útil para el proceso de chorro de agua. Es relativamente más barato y menos agresivo, y facilita el mecanizado que el granate triturado. Esto lo convierte en una opción ideal cuando se requieren bordes finos y lisos.
En general, el corte por chorro de agua abrasivo se aplica, por ejemplo, a materiales de alta resistencia, gruesos y resistentes a la tracción; cerámica, piedras decorativas, rocas, metales y plásticos. Además, se pueden obtener bordes de agregado afilados utilizando un proceso de corte abrasivo.
Corte por chorro de agua pura
El corte por chorro de agua pura generalmente utiliza corrientes de agua pura a alta presión. Esta corriente libre de abrasivo pasa presurizada a través de un pequeño diámetro de aproximadamente 0.1 mm por un orificio de diamante. Este orificio tiende a aumentar la velocidad de la corriente en casi 3 veces la velocidad del sonido. Este método es especialmente ideal para cortar materiales blandos; como; caucho, espuma, juntas, alimentos y textiles. A diferencia de los métodos tradicionales, el plasma CNC y el corte por láser, el corte con agua pura se considera una técnica de corte en frío, lo que significa que no produce calor durante el proceso.
¿Avances en el proceso de corte por chorro de agua?
Los sistemas CNC utilizados actualmente en el corte por chorro de agua han revolucionado este proceso. Dos tecnologías de gran utilidad se están popularizando en este aspecto. Estos son;
- Corte por chorro de agua de 5 ejes
- Compensación cónica
Corte por chorro de agua de 5 ejes
Un avance que se encuentra en el chorro de agua es el corte por chorro de agua de 5 ejes como enfoque multieje. Anteriormente, las máquinas de 5 ejes se utilizaban para piezas o productos detallados extremadamente especializados debido a su inmensa programación y especificaciones exactas. Por lo tanto, se consideró un método costoso para el corte por chorro de agua.
Pero, en esta época, es reconocido por tomar con precisión modelos 3D de CAM y cortarlos rápidamente en componentes de características exactas. Estas máquinas se utilizan principalmente para materiales blandos como caucho, fibras y aleaciones. Además, las máquinas de 5 ejes automatizan el proceso añadiendo mecanizado valioso al corte de piezas. Por tanto, reduce notablemente la necesidad de mano de obra manual.
Compensación cónica
La compensación de conicidad es otro avance que surge para lograr dimensiones de corte precisas y exactas. Se ha popularizado para dar forma a cortes uniformes en materiales más gruesos, eliminando el riesgo de formación de conicidad en la superficie del material. La causa de la formación de conicidad son las altas velocidades de corte y la divergencia natural de los chorros de agua. Generalmente se utilizan tres métodos para erradicar su formación: compensación geométrica, en la que se ajustan y modifican los diseños CAD iniciales; compensación dinámica de conicidad, donde el operario ajusta la posición del cabezal de corte durante su movimiento alrededor del material; y, al desplazar la trayectoria de corte, se puede minimizar la formación de conicidad. Además, la compensación de conicidad es notablemente beneficiosa para lograr tolerancias óptimas de hasta 0.005 pulgadas.
Corte por láser vs. Corte por chorro de agua: diferencias clave
El corte por láser y el corte por chorro de agua son ampliamente aplicables para varias aplicaciones industriales. Se utilizan para perforar con precisión materiales de alta resistencia de un amplio espectro. A continuación se muestran algunas diferencias técnicas mencionadas en la siguiente tabla;
Mesa: Análisis comparativo de láser vs. Corte por chorro de agua
| Aspecto | Corte por láser | Corte por chorro de agua |
| Enfoque de corte | Utiliza un rayo láser de alta potencia para tallar el material. | Utiliza agua combinada con abrasivos para cortar piezas y darles forma. |
| Velocidad | Generalmente puede cortar 70 pulgadas por minuto. | Normalmente, corta a un ritmo de 20 pulgadas por minuto. |
| Zona afectada por el calor | Crea zonas afectadas por el calor. | No produce calor en la zona afectada. |
| Precisión de corte | Generalmente, 0.15 mm. | Normalmente, 0.5 mm |
| Espesor del material | 30 mm – 40 mm depende de la potencia del láser | Generalmente, 250 – 300 mm |
| Sonido o Ruido | 75 dB | Normalmente, frecuencia de sonido de 90 dB. |
| Compatibilidad de materiales | Metales, plásticos, composites, vidrios. | Metales, cerámicas, abrasivos, vidrios excepto templados y diamantes. |
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Ventajas del corte por chorro de agua
El Ventajas del corte por chorro de agua Están muy extendidas en diversos sectores de la fabricación. Estas máquinas son conocidas por su alta repetibilidad y precisión. Algunos de los beneficios más comunes que las distinguen de otras técnicas tradicionales incluyen:
- Prácticamente cualquier material se puede cortar a la forma deseada mediante la técnica de corte por chorro de agua.
- Produce bordes de calidad superior sin desperdicio de material durante el proceso.
- El corte por chorro de agua es una técnica de corte en frío que no produce zonas afectadas por el calor durante la operación.
- Esta técnica supera a otras convencionales al no tener limitaciones en cuanto al grosor de los materiales. Por ejemplo, una lámina de 30 metros (100 pies) se puede cortar con precisión mediante corte por chorro de agua.
- Ofrece un enfoque multieje para perforar materiales. Un ejemplo común es una máquina de 5 ejes. Además, no requiere herramientas ni fresas adicionales.
- Una de las principales ventajas es que produce piezas de alta calidad sin necesidad de procesamiento adicional.
- Una máquina de corte por chorro de agua estándar puede lograr una tolerancia muy ajustada, de hasta 0.005 pulgadas. Además, con este proceso es más fácil crear formas 3D.
- Además, se trata de un proceso ambientalmente sostenible debido a la posibilidad de reciclar el agua utilizada durante el corte.
Limitaciones del corte por chorro de agua
Además, tiene algunas desventajas para iniciarte en tus proyectos de corte; Éstas incluyen;
- Ciertos riesgos; por ejemplo, el daño del orificio, los conos (en forma de V, invertidos y de barril) y formaciones de vacíos debido al bajo ancho de los cortes. Por lo tanto, según la regla general, el tamaño de la ranura debe ser 11.25 veces el chorro de agua.
- El chorro de agua puede causar hendiduras y problemas de delaminación en las piezas que se perforan.
- Los abrasivos utilizados para el corte pueden suponer costes adicionales al proceso. Pero, principalmente, depende del tipo de material, la especificación de la pieza y el uso previsto.
- Para obtener piezas con especificaciones exactas, a menudo se recomienda mantener los radios interiores del orificio a 2x del chorro de agua; de lo contrario, se producirían cortes ciegos y desiguales en el material.
- El uso excesivo de abrasivos podría provocar desgaste en los equipos, lo que podría suponer costes adicionales al proceso.
- La configuración de corte por chorro de agua adquiere una inversión inicial mayor.
Aplicaciones industriales del corte por chorro de agua
Las aplicaciones de mecanizado por chorro de agua están muy extendidas en varias industrias. Algunos consumidores principales de esta técnica incluyen los sectores aeroespacial, automotriz, textil, electrónica de consumo y fabricación industrial.
Industria aeroespacial:
Las industrias aerodinámicas utilizan predominantemente el corte por chorro de agua para dar forma a las piezas interiores y exteriores de los motores de aviones. Por lo general, estas piezas requieren cortes precisos y exactos para el funcionamiento y la movilidad de los productos. Por lo tanto, Corte por chorro de agua en el sector aeroespacial juega un papel importante en el corte o la forma de productos; incluido; partes de motores a reacción, álabes de turbinas, paneles interiores de cabina y trenes de aterrizaje.
Industria automotriz:
Esta fascinante técnica se utiliza para crear múltiples piezas de automóviles. Los fabricantes de diseños utilizan cortadores automatizados por chorro de agua para realizar las incisiones necesarias en diferentes componentes del automóvil. Algunos ejemplos incluyen; revestimientos de techo, parachoques, juntas de culata de cobre y bridas para sistemas de escape personalizados, soportes decorativos para automóviles.
industria arquitectónica
Corte por chorro de agua abrasivo de piedra
La tecnología de corte por chorro de agua es muy popular en la industria del arte y la arquitectura. Se pueden perforar con precisión diferentes murales, mármoles y piedras para convertirlos en obras de arte mediante un cortador de chorro de agua. Además, los ingenieros de diseño pueden utilizarlo para obras de arte en metal, por ejemplo; obras de arte de museo, actividades al aire libre, parques temáticos y maravillosas luces.
Industria electrónica
El corte por chorro de agua beneficia a los fabricantes al reducir los costos de producción de componentes electrónicos. Estas piezas son muy sensibles a las operaciones térmicas. Por lo tanto, una cortadora por chorro de agua sirve como solución para crear piezas, por ejemplo; placas de circuitos poblados, componentes de generadores, paneles de control de ascensores y corte de perfiles para ascensores. Además, ayuda a crear dispositivos electrónicos de protección de alta calidad como Las cajas herméticas para exteriores.
Industria médica y quirúrgica
Las herramientas médicas de tamaño micro y miniatura requieren perfiles finos para un funcionamiento constante. De esta manera, el corte por chorro de agua es extremadamente útil para crear estas piezas angulares y que exigen precisión. A continuación se muestran algunos componentes que adquieren forma mediante este proceso de corte por chorro de agua; formas de extremidades artificiales, tallado de aparatos ortopédicos de carbono, aparatos ortopédicos, piezas quirúrgicas y resecciones hepáticas.
Industria del vidrio
La industria del vidrio es uno de los principales usuarios de la técnica de corte por chorro de agua. Mejora la productividad y la calidad de los bordes al dar forma a varias piezas complejas a partir de vidrio teñido, cuarzo, vidrio óptimo, borosilicato, sílice fundida y vidrio plano sin necesidad de tratamientos adicionales en un tiempo de entrega rápido.
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¿Es mejor el corte por chorro de agua para su proyecto?
La compatibilidad del proceso depende de varios factores. Por ejemplo; especificaciones de la pieza, complejidad geométrica, espesor y propiedades del material como conductividad, resistencia a la corrosión y durabilidad, que usted puede cortar y adaptar a la forma de su proyecto específico.
Ejemplos de aplicaciones de corte por chorro de agua
En general, un mecanizado por chorro de agua estándar puede cortar múltiples materiales sin afectar las propiedades de su superficie. Además, la utilización da como resultado la producción de zonas pequeñas o nulas afectadas por el calor junto con un acabado de textura fina y suave. A diferencia del corte por láser y plasma, no produce humos peligrosos.
Además, cada corte de la cortadora de chorro de agua se controla mediante sistemas CNC. Sigue códigos G para crear contornos precisos. Sin embargo, existen riesgos de deformación y roturas asociadas. Por lo tanto, para tomar la decisión correcta, siempre se recomienda consultar a profesionales de fabricación experimentados. Su orientación puede ayudarle a seleccionar el proceso más adecuado en función de los requisitos de la pieza, el tipo de material y Costes de corte por chorro de agua. Si aún no estás seguro, consulta nuestra guía: ¿Cuándo utilizar el proceso de corte por chorro de agua? Para obtener información más práctica.
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Recapitulación
Mecanizado por chorro de agua se ha convertido en la técnica más rápida en la industria manufacturera. Ofrece piezas con alta repetibilidad y precisión dimensional en un corto período de tiempo. Muchas industrias de fabricación, como la agrícola, médica, del vidrio, aeroespacial y automotriz, lo utilizan por sus perspectivas económicas y ecológicas.
Sin embargo, el proceso de corte por chorro de agua es fundamental y requiere ciertas consideraciones para obtener especificaciones exactas porque las piezas cortadas a veces quedan marcas y enfrentan problemas de deformación durante el proceso. Por lo tanto, se debe mantener un control preciso de los parámetros del proceso y del flujo de alta presión. Además, también hay muchas otras opciones. Por ejemplo corte por láser y plasma. Estas técnicas también son bien conocidas para proyectos que exigen precisión. Así, para tomar una decisión adecuada es necesario adquirir conocimientos básicos sobre sus capacidades y limitaciones. Este artículo contiene todos los detalles esenciales sobre el corte por chorro de agua desde una perspectiva amplia. Al leer, los usuarios pueden obtener información valiosa sobre las capacidades del proceso y otros aspectos.
FAQ’s
P1. ¿Cuánto cuesta una máquina de corte por chorro de agua?
El factor de costo depende de la marca y las características de la máquina. Una máquina de corte por chorro de agua estándar cuesta alrededor de $ 60,000-450,000.
P2. ¿Algún proceso alternativo para el corte por chorro de agua?
Existen otros procesos que se pueden utilizar en lugar del corte por chorro de agua. Éstas incluyen;
- Máquina de electroerosión por hilo
- Corte de plasma
- Corte con oxicombustible
- Corte por láser
P3. ¿Qué aleación de metales se puede perforar mediante corte con chorro de agua?
Se pueden moldear varios grados de aleación mediante un cortador por chorro de agua. Las aleaciones de aluminio: 5052, 6061 y 7075; Cobre: 260 y C110; El acero inoxidable 304, 316 y el acetol se consideran los materiales adecuados para el corte por chorro de agua.
P4. ¿Cuáles son los problemas comunes que se encuentran en el corte por chorro de agua?
Los fabricantes pueden encontrar diversos problemas como deformaciones, delaminaciones, cortes cónicos, calidad del chorro de agua, abrasivos y desgaste de las boquillas.
P5. ¿Qué abrasivo se añade al chorro de agua?
Por lo general, los abrasivos (normalmente granate) almacenados en tolvas tienen una capacidad de aprox. 2 toneladas. El llenado automático y controlado de la cantidad de abrasivo se realiza a través de una tolva dosificadora ubicada en la parte superior de la máquina de chorro de agua. Como resultado, un chorro de agua pasa a través de una cámara abrasiva mixta creando un efecto venturi. Este efecto hace que los abrasivos se adhieran al chorro de agua. Luego, esta mezcla se guía hacia la boquilla de enfoque para realizar la operación de corte por chorro de agua.
Recursos
- Predrag Jankovic(2019) Aplicaciones de la técnica del chorro de agua abrasivo en ingeniería civil; Obtenido de: Puerta de la investigación.
- Andrés J. Jefferson, Hom Nath Dhakal, (2018), Corte con chorro de agua abrasivo: obtenido de: Ciencia directa.
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