Le traitement au jet d'eau est un type de « traitement d'enlèvement » qui coupe le métal avec des jets d'eau. Il est utilisé pour déformer avec précision et facilité diverses pièces, telles que l'uréthane et le verre, notamment les carrosseries et les pare-chocs d'automobiles. En mélangeant des abrasifs avec de l'eau, il est possible de traiter des matériaux difficiles à découper comme le titane, difficile à découper, et de découper des plaques épaisses.
Cet article explique les avantages du traitement au jet d'eau et du « jet d'eau abrasif », un mélange d'abrasifs.
Puisqu’il ne coupe pas d’huile et ne génère pas de poussière, il attire l’attention en tant que processus respectueux de l’environnement !
Qu’est-ce que le traitement au jet d’eau ?
Principe de fonctionnement de la découpe au jet d'eau
Découpe au jet d'eau est une méthode de traitement qui utilise des jets d'eau pour couper le métal. Il utilise le même principe que le nettoyeur haute pression utilisé dans les lave-autos : de l'eau est pulvérisée à haute pression pour couper le métal.
Une énergie de traitement élevée peut être générée en expulsant de l'eau comprimée à 300-600 MPa à partir d'une buse de petit diamètre de φ0.1 mm.
La vitesse de jet de l'eau atteint trois fois la vitesse du son, et n'importe quel matériau peut être utilisé tant que le travail est humide.
Une "machine à jet d'eau" est utilisée pour le traitement, et un traitement 3D par commande NC et un traitement complexe par commande 5 axes sont possibles. Le réglage de la pression de l'eau peut être appliqué à divers processus tels que l'ébavurage, le polissage et le nettoyage.
Le principe de la technologie de traitement des métaux par jet d'eau
Cette méthode de découpe des métaux est apparue au milieu du siècle dernier. Initialement, de l'eau pure était utilisée, mais après quelques années, les ingénieurs ont ajouté du sable abrasif au jet, augmentant ainsi considérablement les propriétés de coupe.
L’essence de cette technologie est d’agir sur le matériau avec un jet d’eau sous pression intense. Aujourd'hui, cette technologie est l'une des plus dynamiques et est considérée comme l'une des meilleures méthodes de découpe.
La découpe des métaux au jet d'eau n'est en aucun cas inférieure en qualité à plasma; laser or découpe mécanique, de plus, un tel gicleur est un outil qui ne subit pas d'usure. Le diamètre du jet utilisé est différent selon le type de matériau. Habituellement, il est de 0.5 à 1.5 mm. En raison du petit diamètre, les déchets de matériau sont très faibles.
Un avantage essentiel de cette technologie est que la découpe peut commencer à partir de n’importe quel point du produit.
Toute machine de découpe au jet d'eau fonctionne comme ceci :
1. Les pompes à haute puissance créent une pression d'eau de 3800 à 6200 bars à l'intérieur de la tête de coupe à centrage automatique.
2. Un mince jet d'eau se forme dans la buse et est introduit dans le mélangeur sous haute pression à une vitesse supérieure à la vitesse du son.
3. L'eau est fournie au mélangeur de l'appareil à partir de la buse et le matériau abrasif est fourni à partir d'une trémie unique pour l'abrasif.
4. Après mélange, l'eau et l'abrasif forment un jet de coupe qui est appliqué sur le matériau coupé.
La table de coupe est en porte-à-faux ou à portique et possède un cadre spécialement conçu pour une stabilité optimale et une absence de distorsion et de vibration à grande vitesse.
Le processus de coupe est contrôlé par un logiciel spécialisé, dont différentes versions permettent de couper n'importe quelle forme, en fonction des capacités de la tête de coupe.
Quels types de matériaux puis-je découper au jet d'eau ?
La première considération lors de la sélection de la découpe au jet d'eau est le type de matériau que vous devez traiter. Pour utiliser cette méthode, le matériau doit être adapté au processus et capable de produire des coupes précises. Vous pouvez utiliser la technologie de découpe au jet d'eau pour les matériaux suivants.
Les alliages de métaux: Presque tous les métaux et alliages sont compatibles avec la découpe au jet d’eau. Les plus connus sont l’acier, l’aluminium, le cuivre, le titane et le laiton. La découpe au jet d’eau peut être utilisée pour couper et façonner des tôles fines et lourdes.
Les matières plastiques: Les plastiques tels que l'acrylique, le PVC, le Delrin, le polystyrène et bien d'autres peuvent être traités avec la technologie au jet d'eau. Il est propre et ne laisse aucune fonte ni aucun autre dommage matériel à la pièce.
Céramique: Il peut fournir des solutions de découpe et de façonnage pour divers matériaux céramiques, tels que les carreaux, la porcelaine, le carbure de silicium, l'alumine, etc., sans se fissurer.
Matériaux composites: La technique du jet d'eau est idéale pour couper et façonner matériau composite. D'autres approches, Découpe au plasma, le sciage et la coupe traditionnelle, peuvent provoquer la fissuration des composites. Néanmoins, le jet d'eau crée des coupes nettes et précises sur plusieurs composites, tels que la fibre de verre, les fibres d'aramide, le Kevlar et la fibre de carbone.
Les autres matériaux sont mousse, caoutchouc, pierre, granit, verre, cuir et tissu.
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Les principaux avantages de la découpe au jet d'eau
Coupe froide: La découpe au jet d'eau est un processus "à froid", car il ne nécessite pas d'apport de chaleur supplémentaire. L'eau et l'abrasif sont impliqués dans le processus de coupe, l'échauffement du matériau coupé reste insignifiant et il n'y a pas de déformations thermiques et mécaniques.
De plus, l’avantage d’une coupe « à froid » est l’absence de bavures, de déformations et de tartre. Par conséquent, les produits obtenus, en raison de la haute qualité de la coupe, ne nécessitent pas de préparation préalable avant les opérations ultérieures (par exemple, peinture ou soudage).
De plus, la découpe à froid augmente la productivité puisque l'installation des pièces n'a pas besoin d'être fixée et refroidie avant le processus technologique suivant.
Haute précision de coupe (± 0.1mm): La combinaison d'une haute pression et d'une petite zone de coupe vous permet d'obtenir le résultat souhaité sans opérations supplémentaires.
La découpe au jet d'eau est activement utilisée pour obtenir une découpe de haute qualité, par exemple pour obtenir des formes géométriques précises. De plus, la découpe au jet d’eau peut être utilisée pour divers matériaux et types de surfaces non standard.
Grande polyvalence d'application: La découpe au jet d'eau est aujourd'hui l'un des systèmes de découpe les plus polyvalents. Il est utilisé dans un large éventail d’applications, de la production en série de pièces en tôle à la sculpture tridimensionnelle du marbre.
L'épaisseur admissible pour les aciers découpés est de 300 mm. L'introduction des têtes de coupe à 5 axes a conduit à une croissance rapide de la découpe au jet d'eau : lors de la coupe de pièces plates, la tête peut effectuer des coupes continues, se déplacer autour de la pièce et également effectuer des coupes en biseau dans la plage de ±55 °.
Caractéristiques de l'usinage par jet d'eau
Étant donné que l'usinage par jet d'eau utilise de l'eau, il présente divers avantages que les autres méthodes d'usinage n'ont pas.
1. Non affecté par la chaleur
Puisque « l'eau » est utilisée, il n'y a pas de génération de chaleur dans jet d'eau ou laser et le traitement de coupe.
Par conséquent, la précision du traitement est élevée et il est possible de traiter des matériaux vulnérables à la chaleur.
2. La force d'usinage peut être ajustée
Étant donné que «l'eau» est utilisée, la force appliquée au traitement peut être ajustée en ajustant la pression de l'eau.
Il est donc possible de traiter des matériaux souples tels que le caoutchouc, l'uréthane et les circuits imprimés.
3. Faible coût
Parce qu'il utilise « de l'eau », il est facile à entretenir et son coût de fonctionnement est faible.
4. Eco-friendly
Puisque « de l’eau » est utilisée, aucune poussière n’est générée pendant le traitement. De plus, le « liquide de refroidissement », utilisé en grande quantité lors de la découpe, n’est pas nécessaire.
Principe de l'usinage par jet d'eau
Le traitement au jet d'eau est divisé en « traitement au jet d'eau », qui utilise uniquement de l'eau, et en « traitement au jet d'eau abrasif », qui mélange des abrasifs avec de l'eau.
Cette méthode de traitement coupe la pièce uniquement par jet d'eau à haute pression. Il convient à la coupe de matériaux souples tels que l'uréthane, le bois et la résine.
En raison de son haut respect de l’environnement, il est largement utilisé dans les sites de transformation des métaux, la transformation des aliments et les industries médicales.
Huit scénarios pour choisir le procédé de découpe au jet d'eau
Nous avons discuté des matériaux qui peuvent être traités avec la découpe au jet d'eau. Explorons les nombreux scénarios où un jet d'eau est une option viable pour couper et façonner le matériau.
1. Quand les matériaux sont sensibles à la chaleur
Comme mentionné précédemment, la découpe au jet d'eau n'utilise pas de chaleur intense et génère une chaleur presque négligeable, ce qui la rend idéale pour la découpe de matériaux sensibles à la chaleur, tels que certains plastiques ou composites.
La découpe de matériaux sensibles à la chaleur avec d'autres approches, comme la découpe au plasma et au laser, peut provoquer des dommages importants, tels qu'une fusion au point de découpe, une dégradation des propriétés physiques et une déformation. Le traitement de ces matériaux par découpe au jet d'eau élimine ces risques et crée des coupes nettes et précises.
De plus, il existe plusieurs applications où la dégradation des propriétés physiques et thermiques affecte la fonctionnalité des pièces, telles que les cartes de circuits imprimés, les applications thermiques et les pièces électriquement conductrices. Dans ce scénario, la découpe au jet d'eau maintient l'intégrité du matériau et coupe la pièce sans risque de dommages liés à la chaleur.
2. Lorsque vous avez besoin de géométries complexes
La découpe au jet d'eau est une technologie de fabrication pratique car elle permet de créer avec précision des formes complexes et complexes. Il est réputé pour ses coupes précises le long de lignes courbes ou arquées, lui permettant de générer des cercles, des ovales et des ellipses.
- Il peut créer des motifs complexes pour des objets d'intérieur et de décoration et n'exige qu'un design pratique (3D).
- La découpe au jet d’eau permet de réaliser de minuscules trous, canaux, cavités et autres éléments internes complexes.
- La découpe au jet d'eau permet de créer plusieurs pièces à partir d'une seule pièce de matériau et facilite les assemblages complexes.
En conclusion, c'est un bon choix pour de nombreuses applications nécessitant de la précision et des formes complexes. L'usinage par jet d'eau maintient facilement une tolérance d'environ 0.12 mm (Dey, 2020).
3. Chaque fois qu'un matériau est extrêmement dur
Il est difficile de couper des matériaux extrêmement durs, tels que l'acier trempé, le titane, le carbure de silicium, les superalliages à base de nickel, les composites de carbone, la pierre, la céramique, etc. Le traitement de ces matériaux avec le fraisage CNC et d'autres technologies traditionnelles provoque une usure outils de coupe et des dommages physiques à la pièce.
La découpe au jet d'eau permet de couper presque tous les matériaux durs (sauf le diamant) avec précision et sans risque de dommage. Une autre raison de choisir la découpe au jet d’eau pour les matériaux durs est qu’elle ne comporte pas de risque de pièces dispersées. Il peut couper des matériaux durs d’une épaisseur allant de 10 à 12 pouces (Dey, 2020).
4. Chaque fois que vous devez traiter des feuilles de matériau minces
La découpe de feuilles minces avec le fraisage CNC, la découpe plasma, la découpe laser et d'autres techniques provoquent une déformation et une distorsion au niveau de la position de découpe. En comparaison, la découpe au jet d’eau peut créer des coupes précises dans des feuilles de matériau minces sans ces effets.
La zone affectée constitue un autre inconvénient lors de la découpe et du façonnage de la pièce fine. La feuille mince peut être fortement endommagée par rapport aux feuilles épaisses, entraînant ainsi sa fonte. Par conséquent, le jet d’eau étroit à pression contrôlée est une option idéale dans ce scénario.
5. Matériau d’épaisseur incohérente
Lors du traitement de la pièce, une épaisseur incohérente avec le fraisage CNC, la découpe laser, la découpe plasma et d'autres approches nécessite plusieurs passes de coupe. En revanche, la découpe au jet d'eau peut le couper en un seul passage.
Il peut y avoir de nombreuses applications où les pièces doivent avoir un niveau d'épaisseur différent. Il est possible de créer de telles pièces avec la technologie du jet d'eau CNC. D'autres méthodes pourraient encore le faire; cependant, ils pourraient être moins précis et plus désordonnés.
6. Chaque fois que le matériau est extrêmement épais
Les pièces épaisses sont compliquées à traiter avec d'autres approches. Par exemple, la découpe plasma et laser nécessite beaucoup d’énergie, ce qui peut s’avérer très coûteux. Pendant ce temps, la découpe au jet d'eau peut traiter des pièces épaisses en ajustant la pression et les particules abrasives. Cependant, la limite d'épaisseur dépend de la dureté d'un matériau particulier. Les matériaux durs comme le titane sont acceptables jusqu'à 10 à 12 pouces d'épaisseur, tandis que les matériaux souples comme la mousse sont facilement traitables jusqu'à 2 à 3 pieds d'épaisseur (Schlick, 2022).
De plus, l’épaisseur du matériau pouvant être découpé est déterminée par la pression du jet d’eau. La pression de l'eau est modifiable grâce à une simple commande de pompe à pression (jusqu'à 900 MPa). Ensuite, des particules hautement abrasives peuvent être mélangées à de l’eau pour couper des pièces épaisses, ou l’augmentation de la concentration de particules abrasives fonctionne également de la même manière.
7. Lorsque vous avez besoin d’une production en grand volume
La découpe au jet d'eau ne pourrait pas être aussi rentable dans fabrication à faible volume que les procédures traditionnelles, en particulier lorsqu'une grande précision n'est pas une exigence cruciale. Cependant, cela réduit considérablement le coût de la production à grand volume. Vous pouvez traiter le matériau pour plusieurs applications avec une répétabilité et une cohérence dimensionnelle élevées.
8. Découpe de matériaux non conducteurs
La découpe au jet d’eau peut être une bonne solution pour découper des matériaux non conducteurs car elle ne génère pas de chaleur pendant le processus de découpe. En revanche, la conductivité du matériau influence la qualité de la découpe laser et plasma. Lors du traitement de matériaux non conducteurs avec ces techniques, les coupes peuvent être grossières et incohérentes.
Quand ne pas utiliser l'approche de découpe au jet d'eau ?
Nous avons discuté de divers scénarios où la découpe au jet d'eau est l'option idéale pour couper et façonner les matériaux. Il existe quelques scénarios où il serait inapproprié d'utiliser cette approche.
- Les matériaux sensibles à l'eau et à l'humidité, tels que les produits en bois et en papier, peuvent absorber l'eau et altérer leurs propriétés physiques.
- La découpe au jet d’eau n’est peut-être pas adaptée à l’application, car elle nécessite une extrême précision. Dans de tels cas, la découpe au laser peut faire un meilleur travail.
- Les productions à faible volume peuvent être plus coûteuses en raison de l'équipement spécialisé et du temps d'installation.
Usinage jet d'eau abrasif
Usinage jet d'eau abrasif
Il s'agit d'une méthode de traitement dans laquelle un abrasif est mélangé à de l'eau pour couper la pièce.
Les abrasifs sont aspirés par la pression négative de l'eau à haute pression et pulvérisés sous forme de liquide mélangé à partir de la buse.
Il a une capacité de coupe élevée et convient à la coupe de matériaux difficiles à traiter tels que le titane, la céramique et les métaux. Il est également utilisé pour traiter des pièces automobiles et de nouveaux matériaux aéronautiques. Les machines de traitement au jet d'eau à commande numérique appelées « machines à jet d'eau » sont utilisées pour le traitement au jet d'eau.
Relatif à: Top 5 des industries tirant parti de la technologie de découpe au jet d’eau
Configuration de la machine à jet d'eau
- Générateur d'eau ultra haute pression
- buse de traitement
- Dispositif d'alimentation en abrasif
Générateur d'eau ultra haute pression
Cette pompe émet une très haute pression de 300 à 600 MPa.
Buse de traitement
Il est fait de matériaux tels que le carbure cémenté et le diamant pour éviter l'usure du jet.
- Pour le traitement au jet d'eau, utilisez une buse d'un diamètre d'environ 0.1 à 0.3 mm.
- Dans le traitement par jet d'eau abrasif, utilisez une buse d'environ φ1mm
Dispositif d'alimentation en abrasif
Équipement pour mélanger des abrasifs avec de l'eau dans le traitement par jet d'eau abrasif.
Résumé
Dans cet article, nous avons expliqué les avantages du traitement par jet d'eau et diverses méthodes de mélange des abrasifs. L'usinage par jet d'eau attire l'attention en tant que méthode d'usinage respectueuse de l'environnement car elle n'utilise pas d'huile de coupe et respectueuse des travailleurs car elle ne génère pas de poussière. En plus du traitement des métaux, il est également utilisé pour les activités de sauvetage en cas de catastrophe car il est ininflammable.
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