Lección 6.4CortarCapítulo 6 · Corte y mecanizado no convencional

Corte por chorro de agua

Agua a muy alta presión, normalmente con abrasivo, erosiona un corte

El corte por chorro de agua rebana el material con un chorro de agua tan fino como un cabello, empujado a través de una diminuta joya a una presión enorme. Mezclado con arena fina de granate, el chorro corta acero, titanio, piedra y vidrio; el agua pura sola corta espuma, caucho e incluso alimentos. Como nada se calienta, el borde conserva sus propiedades originales, lo que hace del chorro de agua la herramienta de corte para materiales que el calor dañaría.

Foto: Public domain, vía Wikimedia Commons

Cabezal de corte por chorro de agua abrasivo sobre una pieza, sección lateral a lo largo del corteLa figura es una sección lateral a lo largo del corte, con el cabezal cortado por la mitad; el cabezal avanza hacia la derecha. Los números en círculo coinciden con los pasos de abajo.

Cómo funciona

Presuriza. Una bomba, normalmente un intensificador (una bomba de pistón que multiplica la presión), eleva el agua a unos 4.000 bar (60.000 psi), y algunas máquinas aún más.
Crea el chorro. El agua pasa por un orificio: una joya de zafiro, rubí o diamante con un agujero de unas pocas décimas de milímetro de ancho. La presión se convierte en velocidad, de hasta unos 900 m/s.
Añade abrasivo. El chorro rápido cruza una cámara de mezcla y aspira arena de granate de una tolva, igual que un pulverizador aspira líquido.
Apunta y erosiona. Un tubo de mezcla largo y duro (o tubo de enfoque) endereza la mezcla en un chorro de aproximadamente 1 mm de ancho. Millones de granos golpean la pieza y erosionan en ella una estrecha ranura de corte.
Detén el chorro. Bajo la pieza, un depósito de agua profunda frena el chorro agotado y recoge la arena usada y los residuos.
Sigue la trayectoria. El CNC mueve el cabezal a lo largo del contorno. El chorro se curva hacia atrás en el fondo de los cortes gruesos, así que la máquina frena en las esquinas para mantenerlas afiladas.

Datos clave

Materiales: Casi cualquier cosa: acero, titanio, aluminio, piedra, vidrio, cerámicas, materiales compuestos (abrasivo); espuma, caucho, textiles, papel, alimentos (agua pura)
Piezas típicas: Perfiles planos, juntas, encimeras e incrustaciones de piedra, paneles de vidrio, soportes aeroespaciales
Tamaño de pieza: Mesas de hasta varios metros; metal de hasta aproximadamente 150 mm de espesor
Precisión: A menudo unos ±0,1 mm; las piezas gruesas muestran una ligera conicidad
Acabado superficial: Aspecto mate, como chorreado con arena; lisa cerca de la parte superior, con tenues líneas onduladas cerca de la inferior; sin zona afectada por el calor
Tamaño de lote adecuado: De una pieza a series medias
Coste de utillaje y máquina: Sin utillaje; máquinas de decenas a varios cientos de miles de dólares, más el granate y el mantenimiento de la bomba
Velocidad: Más lento que el láser o el plasma; el metal grueso puede llevar minutos por metro de corte

Ventajas y límites

Ventajas

Sin calor: sin deformaciones, endurecimientos ni bordes quemados
Corta casi cualquier material, incluidos piedra, vidrio y materiales compuestos
Piezas gruesas, de hasta aproximadamente 150 mm de metal
Una máquina corta muchos materiales sin cambiar de herramienta

Límites

Más lento y más caro por metro de corte que los métodos térmicos
El granate, los sellos de la bomba y los orificios son consumibles costosos
Ranura de corte de aproximadamente 1 mm y una ligera conicidad en piezas gruesas
Mojado y ruidoso; las piezas deben secarse y hay que limpiar el lodo del depósito

Dónde se usa

AeroespacialPiezas de titanio y de materiales compuestos que el calor dañaría
Piedra y vidrioEncimeras de cocina, incrustaciones de suelo, paneles de vidrio y mosaicos
Talleres de mecanizadoPiezas en bruto de chapa gruesa, prototipos, piezas de aleaciones duras
AutomociónAlfombrillas interiores, techos y juntas (agua pura)
AlimentaciónPorcionado de tartas, barritas de caramelo y pescado congelado (agua pura)
Juntas y espumaJuntas de caucho, insertos de espuma para embalaje

Cómo reconocerlo

Una cara de corte mate, finamente chorreada con arena, sin ningún tinte de calor.
Tenues líneas curvas cerca del fondo de los cortes gruesos, que se doblan hacia atrás respecto a la dirección de corte.
Una ligera conicidad: el corte suele ser algo más ancho arriba que abajo.
Formas intrincadas en piedra o vidrio, como incrustaciones de suelo, que ninguna sierra podría hacer.

Compáralo con

Corte por láser6.2más rápido y preciso en chapa fina, pero calienta el borde y no puede cortar piedra ni vidrio grueso.Corte por plasma6.3mucho más rápido y barato en acero grueso, pero deja un borde biselado y afectado por el calor y solo corta metal.Mecanizado ultrasónico6.9también erosiona con granos abrasivos, pero perfora formas en materiales muy duros y quebradizos en lugar de cortar contornos.

Míralo

Fireball Tool · Lo básico de una mesa de chorro de agua, para principiantes

Waterjet Channel - Daniel Adair · La bomba, el orificio, el tubo de mezcla y el depósito colector, explicados

Secrets of Everyday Things · Por qué la presión sola no basta para cortar acero

OMAXCorp · Un cabezal inclinable que corrige la conicidad, de cerca

Ver fotos reales

Wikipedia: Cortadora por chorro de agua — visión general con un esquema de un cabezal de corte abrasivo (orificio, granate, tubo de mezcla)
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

La presión se convierte en velocidad en un diminuto orificio de joya; la arena de granate da al chorro su poder de corte.
Sin calor, así que corta con limpieza piedra, vidrio, materiales compuestos y metales sensibles al calor.
Más lento y más mojado que el láser o el plasma, con una ranura de unos 1 mm y ligera conicidad.