Lição 6.4CortarCapítulo 6 · Corte e usinagem não convencional

Corte por jato de água

Água em altíssima pressão, geralmente com abrasivo, erode um corte

O corte a jato de água fatia o material com um filete de água fino como um fio de cabelo, empurrado por uma minúscula gema sob pressão enorme. Misturado com areia fina de granada, o jato corta aço, titânio, pedra e vidro; a água pura sozinha corta espuma, borracha e até alimentos. Como nada esquenta, a borda mantém suas propriedades originais, o que faz do jato de água o corte para materiais que o calor danificaria.

Foto: Public domain, via Wikimedia Commons

Cabeçote de corte abrasivo a jato de água sobre uma peça, seção lateral ao longo do corteA figura é uma seção lateral ao longo do corte, com o cabeçote aberto; o cabeçote se move para a direita. Os números em círculo correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Pressurize. Uma bomba, geralmente um intensificador (uma bomba de pistão que multiplica a pressão), eleva a água a cerca de 4.000 bar (60.000 psi), algumas máquinas até mais.
Faça o jato. A água passa por um orifício: uma gema de safira, rubi ou diamante com um furo de alguns décimos de milímetro. A pressão vira velocidade, de até cerca de 900 m/s.
Adicione abrasivo. O jato rápido atravessa uma câmara de mistura e suga areia de granada de um funil, como um borrifador aspira líquido.
Mire e erode. Um tubo de mistura longo e duro (ou tubo de focalização) endireita a mistura em um jato de cerca de 1 mm de largura. Milhões de grãos atingem a peça e erodem um estreito kerf (o rasgo do corte) através dela.
Capture o jato. Abaixo da peça, um tanque de água profunda desacelera o jato gasto e recolhe a areia usada e os resíduos.
Siga o caminho. O CNC move o cabeçote ao longo do contorno. O jato se curva para trás no fundo de cortes grossos, então a máquina desacelera nos cantos para mantê-los vivos.

Dados-chave

Materiais: Quase qualquer coisa: aço, titânio, alumínio, pedra, vidro, cerâmica, compósitos (abrasivo); espuma, borracha, têxteis, papel, alimentos (água pura)
Peças típicas: Perfis planos, juntas, bancadas e incrustações de pedra, painéis de vidro, suportes aeroespaciais
Tamanho da peça: Mesas de até vários metros; metal de até cerca de 150 mm de espessura
Precisão: Muitas vezes cerca de ±0,1 mm; peças grossas mostram uma leve conicidade
Acabamento superficial: Fosca, com aparência jateada; lisa perto do topo, com leves linhas onduladas perto do fundo; sem zona afetada pelo calor
Tamanho de lote adequado: De uma peça a séries médias
Custo de ferramental e máquinas: Sem ferramental; máquinas de dezenas a várias centenas de milhares de dólares, mais granada e manutenção da bomba
Velocidade: Mais lenta que laser ou plasma; metal grosso pode levar minutos por metro de corte

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Sem calor: sem empenamento, endurecimento nem bordas queimadas
Corta quase qualquer material, inclusive pedra, vidro e compósitos
Peças grossas, de até cerca de 150 mm de metal
Uma máquina corta muitos materiais sem trocar ferramentas

Limites

Mais lenta e mais cara por metro de corte que os métodos térmicos
Granada, vedações da bomba e orifícios são consumíveis caros
Kerf de cerca de 1 mm e leve conicidade em peças grossas
Molhada e barulhenta; as peças precisam ser secas e o tanque limpo de lama

Onde é usado

AeroespacialPeças de titânio e de compósito que o calor danificaria
Pedra e vidroBancadas de cozinha, incrustações em pisos, painéis de vidro e mosaicos
Oficinas de usinagemBlanks de chapa grossa, protótipos, peças de ligas duras
AutomotivoCarpetes internos, forros de teto e vedações (água pura)
AlimentosPorcionamento de bolos, barras de doce e peixe congelado (água pura)
Juntas e espumaJuntas de borracha, encartes de espuma para embalagens

Como reconhecê-lo

Uma face de corte fosca, finamente jateada, sem nenhuma cor de calor.
Leves linhas curvas perto do fundo de cortes grossos, curvando-se para trás em relação à direção do corte.
Uma leve conicidade: o corte costuma ser um pouco mais largo no topo que no fundo.
Formas intrincadas em pedra ou vidro, como incrustações de piso, que nenhuma serra faria.

Compare com

Corte a laser6.2mais rápido e mais preciso em chapa fina, mas aquece a borda e não corta pedra nem vidro grosso.Corte a plasma6.3muito mais rápido e barato em aço grosso, mas deixa uma borda chanfrada e afetada pelo calor e corta só metal.Usinagem ultrassônica6.9também erode com grãos abrasivos, mas fura formas em materiais muito duros e frágeis em vez de cortar contornos.

Assista

Fireball Tool · O básico de uma mesa de jato de água, para iniciantes

Waterjet Channel - Daniel Adair · A bomba, o orifício, o tubo de mistura e o tanque coletor explicados

Secrets of Everyday Things · Por que só pressão não basta para cortar aço

OMAXCorp · Um cabeçote inclinável que corrige a conicidade, de perto

Veja fotos reais

Wikipédia: Corte a jato de água — visão geral com um diagrama de um cabeçote de corte abrasivo (orifício, granada, tubo de mistura)
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A pressão vira velocidade em um minúsculo orifício de gema; a areia de granada dá ao jato seu poder de corte.
Sem calor, então corta pedra, vidro, compósitos e metais sensíveis ao calor de forma limpa.
Mais lento e mais molhado que laser ou plasma, com kerf de cerca de 1 mm e leve conicidade.