Tecnologia de corte por jato de água abrasivo: o que você precisa saber

1. Entenda sobre a tecnologia de jato de água

A tecnologia de jato de água é uma nova tecnologia desenvolvida nos últimos 20 anos e suas aplicações estão cada vez mais difundidas. Tem sido aplicado em setores como carvão, maquinaria, petróleo, metalurgia, aviação, construção, conservação de água e indústria leve, principalmente para corte, trituração e materiais de limpeza.

Especialmente nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento de alta tecnologia, feixes de laser, feixes de elétrons, plasma e jatos de água tornaram-se novas ferramentas de corte.

Entre eles, feixes de laser, feixes de elétrons e plasma pertencem ao processamento de corte térmico, enquanto o jato de água é o único método de processamento a frio. No corte, britagem e pré-processamento superficial de muitos materiais, o jato de água tem sua superioridade única.

O desenvolvimento do jato de água pode ser dividido em quatro etapas:

Exploração e fase experimental: No início da década de 1960, a mineração com jato de água de baixa pressão foi estudada principalmente.

Estágio de desenvolvimento de equipamentos: Do início da década de 1960 ao início da década de 1970, foram desenvolvidas principalmente bombas de alta pressão, boosters e acessórios de alta pressão, ao mesmo tempo que se promovia a tecnologia de jato de água.

Estágio de aplicação industrial: Do início da década de 1970 ao início da década de 1980, um grande número de máquinas de mineração a jato de água, máquinas de corte e máquinas de limpeza apareceram sucessivamente.

Estágio de rápido desenvolvimento: Do ​​início da década de 1980 até o presente, a pesquisa sobre a tecnologia de jato de água se aprofundou ainda mais e novos tipos de jatos, como jato abrasivo, jato de cavitação e jato de vibração de autoexcitação, desenvolveram-se rapidamente. Muitos produtos foram comercializados.

As quatro etapas de desenvolvimento do corte por jato de água.

• A quarta etapa: Estágio de desenvolvimento rápido.
• A terceira fase: fase de aplicação industrial
• A segunda etapa: Estágio de desenvolvimento de equipamentos.
• A primeira etapa: Etapa de exploração experimental.

Conceito de jato de água abrasivo:

O jato de água abrasivo é um método de processamento especial que usa água como meio, obtém tremenda energia por meio de um dispositivo gerador de alta pressão, adiciona abrasivos ao jato de água de alta pressão por meio de um dispositivo de alimentação e mistura e forma uma mistura bifásica de líquido e sólido.

Baseia-se no impacto de alta velocidade e na erosão do jato de água abrasivo e de alta pressão para obter a remoção do material.

Princípio de processamento do jato de água abrasivo:

O processamento do jato de água abrasivo é baseado no princípio da pressão hidráulica, que utiliza um gerador de alta pressão ou uma bomba de alta pressão para pressurizar a água a pressão ultra-alta.

O desempenho mecânico do motor elétrico é convertido em energia de pressão, e a água com tremenda energia de pressão é então transformada em energia cinética através de um bico de pequeno orifício. Isto forma um jato de água de alta velocidade e cria um certo grau de vácuo na câmara de mistura.

Sob a ação de seu próprio peso e diferença de pressão, o abrasivo é sugado para dentro da câmara de mistura e violentamente agitado, difundido e misturado com o jato de água, formando um jato de água abrasivo de alta velocidade que impacta a peça em uma velocidade extremamente alta através do bocal abrasivo.

Depois que o jato de água abrasivo impacta a peça de trabalho, um campo de tensão local concentrado e de alta velocidade é produzido no material, que muda rapidamente, levando à erosão, cisalhamento e, finalmente, à falha e remoção do material.

No processo de processamento por jato de água abrasivo, a função principal é desempenhada pelas partículas abrasivas, e o jato de água atua como transportador para acelerar as partículas abrasivas.

Comparado ao jato de água puro, o jato de água abrasivo possui maior energia cinética devido à maior massa e maior dureza das partículas abrasivas, resultando em efeitos de processamento mais fortes.

Dispositivo de jato de água abrasivo

O dispositivo de jato de água abrasivo inclui um sistema de abastecimento de água, um sistema de pressurização, um sistema de hidrovia de alta pressão, um sistema de abastecimento de abrasivo, um dispositivo de cabeça de corte, um dispositivo de recepção, um mecanismo de acionamento e um sistema de controle conforme mostrado na figura abaixo .

O papel do sistema de abastecimento de água é suavizar a qualidade da água, reduzir a corrosão do curso de água de alta pressão causada pela qualidade da água e melhorar a vida útil da vedação alternativa no sistema de alta pressão.

O componente principal do sistema de pressurização é o intensificador de pressão, que geralmente utiliza reciprocidade hidráulica.

A relação de pressão do intensificador é geralmente selecionada como 10:1 ou 20:1, e a pressão da água de saída do intensificador pode ser ajustada alterando a pressão do óleo do sistema hidráulico de entrada, o que pode aumentar a pressão da água para 100-400MPa , e até 690MPa e 700MPa. O sistema hidroviário de alta pressão conecta o sistema de pressurização e o dispositivo da cabeça de corte.

A fim de transportar água de alta pressão e atender aos requisitos de movimento rápido e flexível da cabeça de corte, a tubulação de água de alta pressão geralmente usa tubos de aço inoxidável flexíveis e resistentes a ultra-alta pressão e é composta por várias juntas de tubos rotativas .

O sistema de fornecimento de abrasivo inclui uma tremonha, uma válvula de fluxo de abrasivo e um tubo de transporte. A cabeça de corte com jato de água pura inclui uma válvula interruptora de água de alta pressão e um bico de joia. A cabeça de corte por jato de água abrasiva também inclui uma câmara de mistura e um bico misturador que mistura o jato de água com o abrasivo.

O bico misturador requer alta resistência ao desgaste e geralmente é feito de metal duro. O dispositivo receptor é colocado abaixo da peça para coletar o jato abrasivo restante e possui funções como absorção de energia, redução de ruído, prevenção de respingos e segurança.

O mecanismo de atuação e o sistema de controle controlam o dispositivo de controle da trajetória de movimento da cabeça de corte, e os métodos de controle incluem manual, motorizado, NC e CNC.

Abrasivo:

Geralmente é dividido em três categorias: à base de minerais, à base de metal e artificial.

Princípio de seleção:

(1) Bom efeito de corte;

(2) Preço baixo e oferta suficiente.

Abrasivos comuns incluem:

Tab.1.2 Vários abrasivos comumente usados

Nome abrasivo	Contagem de malha	Tamanho de partícula (um)	Propósito
Granada	40	420	Usinagem áspera
Granada	50	297	A velocidade de corte é ligeiramente mais rápida que a malha 80, mas a superfície é ligeiramente áspera
Granada	80	178	Uso geral mais comumente usado
Granada	120	124	Produza uma superfície lisa
Areia de quartzo			Abrasivo ideal para jato de areia e remoção de ferrugem para superfícies de aço
alumina			Suprimentos de polimento

 

Bocal:

Consiste em um bico de jato de água, uma câmara de mistura e um bico de jato abrasivo.

Classificação:

(1) De acordo com o número de jatos de água: bico de jato único, bico multijato

(2) De acordo com o método de entrada do abrasivo: bocal de alimentação do lado abrasivo, bocal de alimentação do meio abrasivo, bocal de alimentação tangencial do abrasivo.

1. Bocal de alimentação lateral abrasivo de jato único

1. Câmara de mistura
2. Bocal de jato abrasivo
3. Bocal de jato de água

Vantagens: Estrutura simples, boa concentração e estabilidade do jato.

Desvantagens: Fraco efeito de mistura entre abrasivo e água.

2. Bocal de alimentação tangencial abrasivo de jato único

1. Bocal de jato de água
2. Bocal de jato abrasivo

O abrasivo e o jato de água são totalmente misturados, ao mesmo tempo que reduzem a colisão mútua entre os abrasivos, melhorando assim a capacidade de corte do jato abrasivo.

3. Bocal de alimentação intermediária abrasivo multijato

É usado principalmente para limpeza com jato abrasivo ou remoção de ferrugem.

4. Bocal de jato abrasivo com tubo endireitador

1. Corpo do bico
2. Entrada Abrasiva
3. Bocal de jato de água
4. Base do bico
5. Selo
6. Contraporca
7. Endireitando Tubo

Possui estrutura simples e fácil de operar. É amplamente utilizado na indústria de corte por jato abrasivo.

Classificação da tecnologia de processamento de jato de água abrasiva:

De acordo com o método de mistura do abrasivo e da água, pode ser classificado em dois tipos:

• Jato de água abrasivo híbrido frontal.
• Jato de água abrasivo híbrido traseiro.

Jato de água abrasivo híbrido frontal:

O abrasivo e a água são misturados uniformemente em uma lama abrasiva na tubulação de alta pressão e, em seguida, o jato formado pelo bico abrasivo é chamado de jato abrasivo misto frontal. Esse efeito de mistura é bom, exigindo baixa pressão, mas o dispositivo é complexo e o bico se desgasta muito.

Jato de água abrasivo híbrido traseiro:

Adicionar abrasivos ao jato de água após sua formação é chamado de jato de água abrasivo com mistura traseira. O efeito de mistura é um pouco pior, exigindo alta pressão, mas o bico desgasta menos. A pesquisa teórica e a tecnologia de aplicação do jato de água abrasivo com mistura traseira são relativamente maduras e têm sido amplamente utilizadas em muitos setores industriais.

Classificação da Tecnologia de Usinagem por Jato de Água Abrasiva.

• Jato de água abrasivo submerso.
• Jato de água abrasivo não submerso.

Jato de água submerso refere-se ao jato que está na água desde a saída até a peça, que possui características de rápida difusão do jato, distribuição uniforme de velocidade e pressão dinâmica.

Jato de água não submerso significa que o jato está no estado natural do ar desde a saída até a peça de trabalho. Comparado com o jato submerso, tem maior alcance e maior comprimento do núcleo, mas a distribuição de velocidade não é uniforme.

2. Mecanismo de corte e lei de corte do jato de água abrasivo.

Mecanismo de corte de jato de água abrasivo:

Ao cortar um material alvo com um jato de água abrasivo a uma determinada velocidade de deslocamento do jato, uma parte do jato de água dispara em direção ao material alvo a uma velocidade constante, enquanto outra parte enfraquece sua força de corte à medida que penetra mais profundamente no material.

Como resultado, a superfície de corte parece dobrar na direção oposta da travessia do jato, conforme mostrado na Figura a abaixo. O ângulo entre o eixo da superfície de corte dobrada e o eixo do jato original aumenta gradualmente a partir de onde o jato entra no material alvo, e o jato desvia cada vez mais ao longo da direção oposta da travessia.

No entanto, devido à grande inércia das próprias partículas abrasivas, elas não desviam com o transportador de jato de água, levando à separação das partículas abrasivas do jato de água e à erosão da concentração local das partículas abrasivas.

Quanto maior a aceleração das partículas abrasivas, maior será o ângulo refratado na separação e mais severa será a erosão da concentração. A erosão por concentração local das partículas abrasivas provoca um aumento significativo na quantidade de retificação ao longo da superfície de corte, formando um degrau na superfície de corte.

Portanto, durante a erosão que forma o degrau, o ângulo de deflexão do fluxo de água acima do degrau aumenta continuamente, a deflexão do jato de água da superfície de corte aumenta e a quantidade de retificação abaixo do degrau diminui até que o degrau superior se torne perpendicular a a direção original do jato, conforme mostrado na Figura b abaixo.

À medida que a passagem do jato continua, a superfície de corte retorna ao corte e retificação suaves, conforme mostrado na Figura c abaixo. A partir deste ponto, o ciclo de corte começa novamente com a transição do corte e retificação suave para a erosão por deformação e retificação.

Durante este processo, toda a superfície de corte continua a se transformar em um intervalo de percurso e, como a deflexão do jato de água abrasivo se aproxima de um arco, ele forma uma seção transversal de corte com um intervalo semelhante a uma onda ao longo da direção da travessia do jato.

 

• a- A superfície de corte pode ficar dobrada devido ao processo suave de corte e retificação.
• b- A fase de formação da superfície de corte se deve principalmente à erosão, deformação e retificação.
• c- A superfície de corte é transformada novamente em uma superfície lisa de corte e retificação ao longo da direção de avanço.

Modelo matemático de usinagem com jato de água abrasivo:

M. Hashish, baseado na teoria da erosão por partículas sólidas de Finnie e Bitter, e em uma série de experimentos de visualização, propõe que o processo de remoção de material por jato de água abrasivo consiste em duas regiões: desgaste de corte e desgaste de deformação, conforme mostrado na figura abaixo.

Na região de desgaste de corte, ou seja, antes que a profundidade de corte atinja hC, as partículas abrasivas impactam o material em um pequeno ângulo, e o material é removido no modo de microcorte. Quando a profundidade de corte atinge hC, a velocidade de impacto das partículas abrasivas no material diminui e o modo de remoção do material muda.

As partículas abrasivas impactam o material em um grande ângulo e o material é removido em um modo de desgaste por deformação.

Com base nisso, M. Hashish obtém os modelos matemáticos para a profundidade de corte na região de desgaste de corte e a profundidade de corte na região de desgaste por deformação:

onde

• h_c é a profundidade de corte (mm) para o modo de desgaste de corte;
• h_d é a profundidade de corte (mm) para o modo de desgaste por deformação;
• C_k é a velocidade característica (m/s);
• d_j é o diâmetro do jato (mm);
• m é a vazão mássica de partículas abrasivas (g/s);
• V_e é a velocidade crítica (m/s) das partículas abrasivas;
• V_ó é a velocidade inicial (m/s) das partículas abrasivas;
• ρ_p é a densidade (g/cm3) das partículas abrasivas;
• u é a velocidade de deslocamento (mm/s) do bico;
• C_f é o coeficiente de atrito;
• σ é a tensão de cisalhamento (MPa).

Este modelo inclui quase todos os parâmetros envolvidos na usinagem abrasiva com jato de água. No entanto, alguns parâmetros como Vo e Ve precisam ser determinados experimentalmente. Portanto, os resultados obtidos por diferentes operadores podem variar.

Fatores que afetam o desempenho de corte do jato de água abrasivo:

Como o corte por jato de água abrasivo é um processo muito complexo, existem muitos parâmetros que podem afetar o seu desempenho de corte.

Esses parâmetros incluem parâmetros dinâmicos (diâmetro do bico de água, pressão da água), parâmetros abrasivos (material abrasivo, tamanho, vazão), parâmetros do bico abrasivo (diâmetro do bico abrasivo, comprimento, material), parâmetros de corte (velocidade de corte, distância de impasse, ângulo de impacto , número de cortes), parâmetros da peça (dureza) e assim por diante. No entanto, os parâmetros do processo que são fáceis de controlar incluem principalmente pressão da água, parâmetros abrasivos, velocidade de corte e distância de afastamento.

Os principais indicadores para avaliar o desempenho de corte incluem profundidade de corte, formato do corte (largura das partes superior e inferior do corte e conicidade do corte) e qualidade da superfície (rugosidade e ondulação).

Leis de corte do jato de água abrasivo:

(1) A profundidade de corte aumenta com o aumento da pressão da água, da dureza abrasiva e do número de cortes, enquanto diminui com o aumento da velocidade de corte. Existe uma relação de valor ideal entre profundidade de corte, distância de afastamento, fornecimento de abrasivo e tamanho de partícula abrasiva. À medida que a profundidade de corte aumenta, a altura do pico e o ângulo de deflexão das estrias na seção de corte aumentam gradualmente, enquanto a frequência de ocorrência das estrias diminui.

(2) A largura do corte tem uma relação de valor ideal com a velocidade de corte, e a velocidade de corte ideal é cerca de 1/5 da velocidade máxima de corte. Em um único corte, a velocidade de corte é determinada pelas propriedades do material, espessura e requisitos de qualidade da seção. Quando a velocidade transversal é constante, quanto maior a pressão, mais lisa é a superfície de corte; quando a rugosidade da superfície é a mesma, quanto maior a pressão, maior a velocidade transversal.

(3) Com o aumento da pressão do jato ou a diminuição da velocidade de corte, a qualidade da seção de corte melhora significativamente. Em comparação com materiais frágeis, a seção de corte de materiais plásticos é mais lisa e sua morfologia é mais afetada pela pressão do jato e pela velocidade de corte.

(4) A velocidade da área de corte do jato de água abrasivo diminui com o aumento do valor da energia de fratura do material, aumenta com o aumento da pressão e diminui com o aumento da distância de impasse. Existe uma relação de valor ideal entre a velocidade da área de corte e o fornecimento de abrasivo. Quando a velocidade transversal e a espessura do material são constantes, existe um valor de distância ideal que resulta na profundidade de corte mais profunda. À medida que a distância de afastamento aumenta, a largura da ranhura aumenta gradualmente. Quando a pressão é constante, quanto menor for a velocidade transversal, maior será a profundidade de corte.

3. Status atual da pesquisa da tecnologia de usinagem com jato de água abrasiva.

Corte abrasivo com jato de água.

M. Hashish é um dos primeiros pesquisadores a estudar a usinagem abrasiva com jato de água. Através de experiências com corte abrasivo por jato de água, ele descobriu que ele pode ser usado para cortar feltro, cerâmica, metais, vidro e compósitos sinterizados de grafite sem delaminação.

Além disso, ele observou que não há tensão térmica ou tensão de deformação na zona de corte. Ele também discutiu o efeito de diferentes parâmetros de corte no desempenho do processamento de material e na taxa de remoção de material, e destacou que a otimização dos parâmetros de corte melhorará muito o desempenho de corte.

Desde então, uma grande quantidade de pesquisas e aplicações nacionais e estrangeiras de usinagem com jato de água abrasivo concentrou-se principalmente no corte. O diagrama esquemático do corte com jato de água abrasivo e a seção transversal da amostra após o corte são mostrados na Figura 3.

Do ponto de vista micro, a essência do corte abrasivo com jato de água é o efeito cumulativo de um grande número de partículas abrasivas microcortando o material da peça. A principal questão que precisa ser resolvida é o controle do formato da aresta de corte e da profundidade de corte.

O desenvolvimento e melhoria do equipamento chave de corte por jacto de água abrasivo e o modelo matemático do mecanismo de corte preciso permitem que esta tecnologia corte materiais metálicos com uma espessura de 100-200 mm e materiais duros e quebradiços com uma espessura de cerca de 50 mm.

No entanto, durante o processo de corte por jato de água abrasivo de componentes estruturais espessos, o feixe de jato produzirá um fenômeno de “movimento da cauda” devido à atenuação de energia, conforme mostrado na Figura 4.

A área de corte lisa está localizada na borda superior da incisão. Quanto mais próximo ele chega da parte inferior da peça de trabalho, mais óbvio se torna o fenômeno de “movimento da cauda”, o que afeta muito a rugosidade da superfície, o formato e a precisão do posicionamento da peça cortada.

Ao otimizar o processo de corte e usar a tecnologia de cabeça de corte oscilante com controladores de tolerância, é possível fazer uma compensação inteligente para a precisão do corte da incisão, melhorando assim a qualidade do processamento.

Fresagem com jato de água abrasivo

O método de controlar os parâmetros de usinagem com jato de água abrasivo para remover apenas o material da superfície da peça sem penetrá-la é chamado de fresamento com jato de água abrasivo. O esquema de usinagem e o produto são mostrados na Figura 5.

Embora esta tecnologia ainda esteja em fase de pesquisa experimental, muitos pesquisadores estudaram o mecanismo e o processo desta nova tecnologia de usinagem por jato de água abrasiva.

Em termos de fresagem com jato de água abrasivo de materiais plásticos, M. Hashish e outros propuseram a viabilidade da fresagem com jato de água abrasivo e descobriram que a velocidade de deslocamento do bocal é um parâmetro importante que afeta a uniformidade da fresagem.

Hocheng H estudou a viabilidade da fresagem com jato de água abrasivo de plásticos reforçados com fibra. Ao estudar o mecanismo de formação de detritos em fresamento único, fresamento duplo e fresamento múltiplo, eles previram que o desgaste por deformação é o principal mecanismo de corte para fresamento de plásticos reforçados com fibra. Eles também analisaram os efeitos da pressão do jato, da distância alvo, da velocidade de deslocamento do bocal e da vazão do abrasivo na taxa de remoção de material, profundidade de fresamento e largura de fresamento.

Fowler e Shipway estudaram as características superficiais de materiais fresados ​​por jato de água abrasivo e apontaram que alta velocidade de movimento do bico, abrasivos de partículas finas, baixa pressão do jato e pequenos ângulos de erosão podem obter superfícies de fresagem com menor ondulação. Paulo e outros. estudaram o efeito de diferentes parâmetros de fresamento na profundidade do canal e na taxa de remoção de material da fresagem com jato de água abrasivo e estabeleceram um modelo empírico usando análise de regressão.

Há menos pesquisas sobre fresamento com jato de água abrasivo de materiais duros e quebradiços. Zeng JY estudou o efeito do ângulo de impacto do jato na fresagem com jato de água abrasivo de cerâmicas policristalinas e descobriu que a taxa ideal de remoção de material pode ser obtida quando o ângulo do jato é de 90 graus durante o impacto da fresagem. Eles também estabeleceram e verificaram um modelo matemático da taxa de erosão.

Perfuração com jato de água abrasivo

A perfuração com jato de água abrasivo pode ser dividida em dois métodos de processamento: bucha e perfuração. Bucha é o processo de corte do material ao longo de uma curva circular para formar um furo de maior diâmetro. Este processo evoluiu a partir do corte de contorno com jato de água abrasivo, conforme mostrado na figura a seguir (furo #9).

 

Furação é o processo de usinagem de furos de menor diâmetro sem furos, conforme mostrado na figura à direita (furos #3-#8). Guo Z et al. estudaram o mecanismo de usinagem e o processo de perfuração com jato de água abrasivo de materiais cerâmicos como A12 O3, Si3 N4 e SiC, e concluíram que a remoção de material é obtida principalmente por meio de microfratura, microcorte e erosão.

Yong Z et al. estabeleceram a relação entre a profundidade da perfuração com jato de água abrasivo e parâmetros de processo baseados em fenômenos caóticos em processos de erosão. Xing Xizhe introduziu diferentes métodos de processamento de furos para jato de água abrasivo e apontou as muitas vantagens da perfuração com jato de água abrasivo, incluindo furos em materiais duros e quebradiços e materiais compósitos laminados que podem fazer furos profundos, furos pequenos e furos irregulares sem impacto térmico zona, obtendo maior precisão dimensional e menor rugosidade superficial, e conseguindo facilmente o processamento de furos em superfícies inclinadas.

Torneamento com jato de água abrasivo.

O torneamento com jato de água abrasivo é semelhante ao corte de ponto único em um torno convencional, usando a rotação da peça e o movimento linear ou curvilíneo da cabeça de corte para remover material da peça. O esquema de usinagem e o produto são mostrados na Figura 7. As vantagens do torneamento com jato de água abrasivo incluem baixa força de corte, nenhum dano térmico à peça de trabalho e cavacos finos sem problemas de quebra de cavacos.

M. Hashish propôs pela primeira vez o conceito de torneamento com jato de água abrasivo em 1987 e apontou que o jato de água abrasivo pode ser usado para tornear materiais especiais difíceis de usinar, como compósitos de carbono/metal, vidro e cerâmica, para obter formas complexas.

Ansari et al. demonstraram que o torneamento abrasivo com jato de água é superior ao torneamento convencional para materiais difíceis de usinar, com velocidades 5 a 10 vezes mais rápidas para usinagem de cerâmica SiC. Zhang ZW estudou o efeito dos parâmetros do processo na qualidade da superfície quando o jato de água abrasivo gira o vidro e descobriu que a qualidade ideal da superfície pode ser alcançada com baixas velocidades de deslocamento do bico. Manu et al. estudaram o efeito do ângulo de inclinação do bico no formato do produto durante o torneamento com jato de água abrasivo.

Jato de água abrasivo e outros métodos de usinagem.

Além da tecnologia de usinagem com jato de água abrasivo descrita acima, pesquisadores nacionais e estrangeiros realizaram algumas pesquisas e relataram técnicas de usinagem de compósitos usando jatos de água abrasivos.

Por exemplo, a microusinagem a laser guiada por jato microabrasivo é uma tecnologia de usinagem composta de jatos de água e lasers que utiliza totalmente as características da tecnologia de jato de água e resolve efetivamente problemas como a pequena faixa de processamento efetiva e efeitos térmicos no processamento a laser tradicional, o que faz com que tenha amplas perspectivas de aplicação na área de microusinagem; a usinagem com jato de água abrasivo assistida por ultrassom é um método viável e eficiente de processamento de materiais frágeis que combina jatos de água com ondas ultrassônicas; O shot peening por jato de água é um novo tipo de método de tratamento de superfície para melhorar a vida útil à fadiga de componentes metálicos por meio de processos de trabalho a frio, que apresenta vantagens como alta resistência ao martelamento, baixa pressão de martelamento e bom efeito de fortalecimento.

4. Características, aplicações e desenvolvimento de tecnologia de usinagem com jato de água abrasiva.

As vantagens da usinagem com jato de água abrasivo incluem:

• Comparados aos jatos de água pura, os jatos abrasivos reduzem bastante a pressão necessária para cortar sob a mesma finalidade de corte, destacando as vantagens de segurança e confiabilidade.
• Ao cortar metal com jatos de água abrasivos, geralmente não são geradas faíscas, evitando acidentes de ignição ou explosão de gases nocivos próximos à área de corte.
• Durante o corte, pouco ou nenhum calor é gerado, e qualquer calor gerado pode ser rapidamente retirado pelo jato de água, resultando em quase nenhuma zona afetada pelo calor na superfície de corte.
• A força de corte na superfície de corte é pequena, portanto, mesmo ao cortar chapas finas em peças moldadas, a aresta de corte não será danificada.
• O corte é estreito, a perda de material é pequena, a superfície de corte é lisa e não há rebarbas (uma pequena quantidade de rebarbas pode ser produzida se a velocidade de corte for muito rápida).
• Quase não há poeira durante o corte e nenhum gás tóxico é gerado, tornando as condições de trabalho relativamente limpas.
• A força de reação de corte é pequena, portanto o bico pode ser facilmente movido por um braço mecânico.
• O corte completo é possível e o corte de superfícies curvas tridimensionais é fácil, tornando possível cortar peças de vários formatos.
• As condições de corte são fáceis de controlar, facilitando o ajuste e controle automático por meio de computadores.

As desvantagens da usinagem com jato de água abrasivo incluem:

• O equipamento requer alta potência.
• O bico se desgasta rapidamente.
• Não é adequado para processar peças grandes ou para remover rebarbas muito grandes.
• Há uma falta de software projetado especificamente para usinagem com jato de água.

As aplicações da tecnologia de jato de água abrasivo incluem:

• Indústria aeroespacial: Corte de materiais especiais como liga de alumínio, estruturas em favo de mel, compósitos de fibra de carbono, metais em camadas ou vidro plástico reforçado, corte de pás de aeronaves com jatos de água sem zonas afetadas pelo calor e endurecimento por trabalho, eliminando a necessidade de processamento posterior.
• Indústria de fabricação e reparo automotivo: Corte de vários materiais não metálicos e componentes compostos, como painéis, carpetes, pastilhas de freio de amianto, molduras de portas, vidros de teto de automóveis, placas de decoração de interiores, borracha, tanques de gás de plástico e outros componentes internos e externos.
• Indústria de armas: Corte de placas de blindagem, trilhos, vidros à prova de balas, carrocerias de veículos, torres, armas e desmontagem segura de vários projéteis de sucata.
• Silvicultura, agricultura e engenharia municipal: Usado para extração de madeira, remoção de cascas, irrigação, processamento de rações, manutenção de estradas, corte artesanal e outras tarefas.
• Indústria eletrônica e de energia: Pode ser usado para moldar e cortar placas de circuito impresso e filmes finos, discos rígidos de computador, disquetes, componentes eletrônicos, ligas amorfas, núcleos de transformadores e cabos especiais que são difíceis de cortar por métodos convencionais.
• Indústria de fabricação de máquinas: O uso de corte com água de alta pressão em vez de processos de puncionamento e cisalhamento pode não apenas economizar custos de molde, mas também reduzir ruído, vibração e melhorar a utilização do material. Além disso, pode remover alumina externa em peças de trabalho, núcleos de areia em peças fundidas, revestimentos cerâmicos, rebarbas de corte, risers de portão e outras peças, e também pode cortar peças de ferro fundido cinzento que são difíceis de cortar por métodos convencionais.
• Outras indústrias: Corte de mármore, granito, ladrilhos, cerâmica, etc. na indústria de decoração de edifícios, processamento de rolos de papel acabados, papel higiênico, etc.

As perspectivas de desenvolvimento da tecnologia de usinagem com jato de água abrasivo são:

Melhorar a confiabilidade e a vida útil da usinagem a jato de água, especialmente a vida útil de componentes importantes, como bombas de alta pressão, mangueiras de alta pressão, juntas e bicos.

Otimização dos parâmetros do processo para melhorar ainda mais a eficiência, reduzir o consumo de abrasivos e diminuir o consumo de energia, tornando os custos mais competitivos.

Desenvolvimento de controle inteligente para permitir que os parâmetros do processo sejam ajustados de forma adaptativa durante o processamento, melhorando a precisão da usinagem e usados ​​para fabricar peças com certos requisitos de precisão, alcançando um efeito técnico e econômico que pode ser comparável à usinagem a plasma e a laser.

Tendências de desenvolvimento da tecnologia de usinagem com jato de água abrasiva:

Expandindo continuamente o escopo de aplicação da usinagem a jato de água, desde corte e rebarbação 2D até usinagem de furos e processamento de superfícies 3D.

Pesquisa teórica sobre usinagem a jato de água, especialmente o estabelecimento de modelos para usinagem a jato de água e o estudo da teoria de escoamento multifásico.

Pesquisa sobre usinagem de peças de precisão em miniatura utilizando tecnologia de jato de água abrasivo, bem como o uso de jato de água abrasivo para torneamento e fresamento.