Tecnología de corte por chorro de agua abrasivo: lo que necesita saber

1. Comprender la tecnología de chorro de agua

La tecnología Waterjet es una nueva tecnología desarrollada en los últimos 20 años y sus aplicaciones están cada vez más extendidas. Se ha aplicado en sectores como el carbón, maquinaria, petróleo, metalurgia, aviación, construcción, conservación de agua e industria ligera, principalmente para corte, molienda y limpieza de materiales.

Especialmente en los últimos años, con el rápido desarrollo de la alta tecnología, los rayos láser, los rayos de electrones, el plasma y los chorros de agua se han convertido en nuevas herramientas de corte.

Entre ellos, el rayo láser, el haz de electrones y el plasma pertenecen al procesamiento de corte térmico, mientras que el chorro de agua es el único método de procesamiento en frío. En el corte, trituración y preprocesamiento de superficies de muchos materiales, el chorro de agua tiene una superioridad única.

El desarrollo del chorro de agua se puede dividir en cuatro etapas:

Fase de exploración y experimentación: A principios de la década de 1960, se estudiaba principalmente la minería con chorro de agua a baja presión.

Etapa de desarrollo del equipo: desde principios de la década de 1960 hasta principios de la de 1970, se desarrollaron principalmente bombas de alta presión, impulsores y accesorios de alta presión, mientras se promovía la tecnología de chorro de agua.

Etapa de aplicación industrial: desde principios de la década de 1970 hasta principios de la de 1980, aparecieron sucesivamente una gran cantidad de máquinas de minería por chorro de agua, máquinas de corte y máquinas de limpieza.

Etapa de desarrollo rápido: desde principios de la década de 1980 hasta la actualidad, la investigación sobre la tecnología de chorro de agua se ha profundizado aún más y se han desarrollado rápidamente nuevos tipos de chorros como el chorro abrasivo, el chorro de cavitación y el chorro de vibración de autoexcitación. Se comercializaron muchos productos.

Las cuatro etapas del desarrollo del corte por chorro de agua.

• La cuarta etapa: etapa de desarrollo rápido.
• La tercera fase: fase de aplicación industrial.
• La segunda etapa: etapa de desarrollo de equipos.
• La primera etapa: Etapa de exploración experimental.

Concepto de chorro de agua abrasivo:

El chorro de agua abrasivo es un método de procesamiento especial que utiliza agua como medio, obtiene una enorme energía a través de un dispositivo generador de alta presión, agrega abrasivos al chorro de agua a alta presión a través de un dispositivo de alimentación y mezcla, y forma una mezcla de dos fases de líquido y sólido.

Se basa en el impacto de alta velocidad y la erosión del chorro de agua abrasivo de alta presión para lograr la eliminación del material.

Principio de procesamiento de chorro de agua abrasivo:

El procesamiento por chorro de agua abrasivo se basa en el principio de presión hidráulica, que utiliza un generador de alta presión o una bomba de alta presión para presurizar el agua a una presión ultraalta.

El rendimiento mecánico del motor eléctrico se convierte en energía de presión, y el agua con una tremenda energía de presión se transforma en energía cinética a través de una boquilla con un orificio pequeño. Esto forma un chorro de agua a alta velocidad y crea un cierto grado de vacío en la cámara de mezcla.

Bajo la acción de su propio peso y diferencia de presión, el abrasivo es aspirado hacia la cámara de mezcla y violentamente agitado, difundido y mezclado con el chorro de agua, formando un chorro de agua abrasivo de alta velocidad que impacta la pieza de trabajo a una velocidad extremadamente alta a través del boquilla abrasiva.

Después de que el chorro de agua abrasivo impacta la pieza de trabajo, se produce en el material un campo de tensión local concentrado y de alta velocidad, que cambia rápidamente y provoca erosión, cizallamiento y, en última instancia, falla y eliminación del material.

En el proceso de procesamiento por chorro de agua abrasivo, la función principal la desempeñan las partículas abrasivas y el chorro de agua actúa como un transportador para acelerar las partículas abrasivas.

En comparación con el chorro de agua puro, el chorro de agua abrasivo tiene mayor energía cinética debido a la mayor masa y mayor dureza de las partículas abrasivas, lo que resulta en efectos de procesamiento más fuertes.

Dispositivo de chorro de agua abrasivo

El dispositivo de chorro de agua abrasivo incluye un sistema de suministro de agua, un sistema de presurización, un sistema de vía fluvial de alta presión, un sistema de suministro de abrasivo, un dispositivo de cabezal de corte, un dispositivo receptor, un sistema de accionamiento y un sistema de control como se muestra en la figura siguiente.

La función del sistema de suministro de agua es suavizar la calidad del agua, reducir la corrosión del curso de agua de alta presión causada por la calidad del agua y mejorar la vida útil del sello alternativo en el sistema de alta presión.

El componente principal del sistema de presurización es el intensificador de presión, que generalmente utiliza reciprocidad hidráulica.

La relación de presión del intensificador generalmente se selecciona como 10:1 o 20:1, y la presión del agua de salida del intensificador se puede ajustar cambiando la presión del aceite del sistema hidráulico de entrada, lo que puede aumentar la presión del agua a 100-400 MPa, y hasta 690MPa y 700MPa. El sistema de vía fluvial de alta presión conecta el sistema de presurización y el dispositivo del cabezal de corte.

Para transportar agua a alta presión y cumplir con los requisitos de movimiento rápido y flexible del cabezal de corte, las tuberías de agua a alta presión generalmente utilizan tuberías de acero inoxidable flexibles resistentes a presiones ultraaltas y están compuestas por múltiples juntas giratorias.

El sistema de suministro de abrasivo incluye una tolva, una válvula de flujo de abrasivo y un tubo de transporte. El cabezal de corte por chorro de agua pura incluye una válvula de conmutación de agua de alta presión y una boquilla tipo joya. El cabezal de corte por chorro de agua abrasivo también incluye una cámara de mezcla y una boquilla mezcladora que mezcla el chorro de agua con el abrasivo.

La boquilla mezcladora requiere una alta resistencia al desgaste y generalmente está hecha de carburo. El dispositivo receptor se coloca debajo de la pieza de trabajo para recoger el chorro abrasivo restante y tiene funciones como absorción de energía, reducción de ruido, prevención de salpicaduras y seguridad.

El mecanismo de actuación y el sistema de control controlan el dispositivo de control de la trayectoria del movimiento del cabezal de corte, y los métodos de control incluyen manual, motorizado, NC y CNC.

Abrasivo:

Generalmente se divide en tres categorías: de base mineral, de metal y artificial.

Principio de selección:

(1) Buen efecto de corte;

(2) Precio bajo y oferta suficiente.

Los abrasivos comunes incluyen:

Tab.1.2 Varios abrasivos de uso común

nombre abrasivo	Recuento de malla	Tamaño de partícula (um)	Objetivo
Granada	40	420	Mecanizado en desbaste
Granada	50	297	La velocidad de corte es ligeramente más rápida que la malla 80, pero la superficie es ligeramente rugosa.
Granada	80	178	Propósito general más utilizado
Granada	120	124	Producir una superficie lisa
arena de cuarzo			Abrasivo ideal para arenado y eliminación de óxido en superficies de acero.
alúmina			Suministros de pulido

Boquilla:

Consta de una boquilla de chorro de agua, una cámara de mezcla y una boquilla de chorro abrasivo.

Clasificación:

(1) Según el número de chorros de agua: boquilla de chorro único, boquilla de chorro múltiple

(2) Según el método de entrada de abrasivo: boquilla de alimentación lateral de abrasivo, boquilla de alimentación de medio abrasivo, boquilla de alimentación de abrasivo tangencial.

1. Boquilla de alimentación lateral abrasivo de chorro único

1. cámara de mezclado
2. Boquilla de chorro abrasivo
3. boquilla de chorro de agua

Ventajas: Estructura simple, buena concentración y estabilidad del chorro.

Desventajas: Mal efecto de mezcla entre abrasivo y agua.

2. Boquilla de alimentación tangencial de abrasivo de chorro único

1. boquilla de chorro de agua
2. Boquilla de chorro abrasivo

El abrasivo y el chorro de agua se mezclan completamente, al tiempo que se reduce la colisión mutua entre los abrasivos, mejorando así la capacidad de corte del chorro abrasivo.

3. Boquilla de alimentación intermedia de abrasivo de chorro múltiple

Se utiliza principalmente para limpieza con chorro abrasivo o eliminación de óxido.

4. Boquilla de chorro abrasivo con tubo enderezador

1. Cuerpo de boquilla
2. Entrada abrasiva
3. boquilla de chorro de agua
4. Base de la boquilla
5. Estampilla
6. Tuerca de bloqueo
7. Tubo enderezador

Tiene una estructura simple y es fácil de operar. Es ampliamente utilizado en la industria del corte por chorro abrasivo.

Clasificación de la tecnología de procesamiento por chorro de agua abrasivo:

Según el método de mezcla del abrasivo y el agua, se puede clasificar en dos tipos:

• Chorro de agua abrasivo híbrido frontal.
• Chorro de agua abrasivo híbrido trasero.

Chorro de agua abrasivo híbrido frontal:

El abrasivo y el agua se mezclan uniformemente en una suspensión abrasiva en la tubería de alta presión, y luego el chorro formado por la boquilla abrasiva se llama chorro abrasivo mixto frontal. Este efecto de mezcla es bueno y requiere baja presión, pero el dispositivo es complejo y la boquilla se desgasta mucho.

Chorro de agua abrasivo híbrido trasero:

Agregar abrasivos al chorro de agua después de su formación se denomina chorro de agua abrasivo de retromezcla. El efecto de mezcla es un poco peor y requiere alta presión, pero la boquilla se desgasta menos. La investigación teórica y la tecnología de aplicación del chorro de agua abrasivo con retromezcla son relativamente maduras y se han utilizado ampliamente en muchos sectores industriales.

Clasificación de la tecnología de mecanizado por chorro de agua abrasivo.

• Chorro de agua abrasivo sumergido.
• Chorro de agua abrasivo no sumergido.

El chorro de agua sumergido se refiere al chorro que se encuentra en el agua desde la salida hasta la pieza de trabajo, que tiene las características de rápida difusión del chorro, distribución uniforme de la velocidad y presión dinámica.

Chorro de agua no sumergido significa que el chorro está en el estado natural del aire desde la salida hasta la pieza de trabajo. En comparación con el chorro sumergido, tiene mayor alcance y mayor longitud del núcleo, pero la distribución de velocidades no es uniforme.

2. Mecanismo de corte y ley de corte del chorro de agua abrasivo.

Mecanismo de corte por chorro de agua abrasivo:

Al cortar un material objetivo con un chorro de agua abrasivo a una velocidad de desplazamiento del chorro determinada, una parte del chorro de agua se dispara hacia el material objetivo a una velocidad constante, mientras que otra parte debilita su fuerza de corte a medida que penetra más profundamente en el material.

Como resultado, la superficie cortada parece doblarse en la dirección opuesta al cruce del chorro, como se muestra en la Figura a a continuación. El ángulo entre el eje de la superficie de corte doblada y el eje del chorro original aumenta gradualmente desde donde el chorro entra en el material objetivo, y el chorro se desvía cada vez más a lo largo de la dirección opuesta de recorrido.

Sin embargo, debido a la gran inercia de las propias partículas abrasivas, no se desvían con el transportador de chorro de agua, lo que provoca la separación de las partículas abrasivas del chorro de agua y la erosión de la concentración local de las partículas abrasivas.

Cuanto mayor es la aceleración de las partículas abrasivas, mayor es el ángulo refractado en el momento de la separación y más grave es la erosión por concentración. La erosión debida a la concentración local de partículas abrasivas provoca un aumento significativo en la cantidad de pulido a lo largo de la superficie de corte, formando un escalón en la superficie de corte.

Por lo tanto, durante la erosión que forma el escalón, el ángulo de desviación del flujo de agua por encima del escalón aumenta continuamente, la desviación del chorro de agua desde la superficie de corte aumenta y la cantidad de pulido debajo del escalón disminuye hasta que el escalón superior se aplana. hágalo perpendicular a la dirección original del chorro, como se muestra en la Figura b a continuación.

A medida que continúa el paso del chorro, la superficie de corte vuelve a cortar y esmerilar suavemente, como se muestra en la Figura c a continuación. A partir de este punto, el ciclo de corte comienza nuevamente con la transición del corte y rectificado suave a la erosión por fluencia y el rectificado.

Durante este proceso, toda la superficie de corte continúa transformándose en un espacio de trayectoria y, a medida que la desviación del chorro de agua abrasivo se acerca a un arco, forma una sección transversal de corte con un espacio en forma de onda a lo largo de la dirección del cruce del chorro. .

• a- La superficie de corte puede doblarse debido al suave proceso de corte y pulido.
• b- La fase de formación de la superficie de corte se debe principalmente a la erosión, deformación y rectificado.
• c- La superficie de corte se transforma nuevamente en una superficie de corte y rectificado suave a lo largo de la dirección de avance.

Modelo matemático de mecanizado con chorro de agua abrasivo:

M. Hashish, basándose en la teoría de la erosión de partículas sólidas de Finnie y Bitter, y una serie de experimentos de visualización, propone que el proceso de eliminación de material abrasivo con chorro de agua consta de dos regiones: desgaste por corte y deformación por corte, como se muestra en la figura siguiente. .

En la región de desgaste por corte, es decir, antes de que la profundidad de corte alcance hC, las partículas abrasivas impactan el material en un ángulo pequeño y el material se elimina en modo de microcorte. Cuando la profundidad de corte alcanza hC, la velocidad de impacto de las partículas abrasivas sobre el material disminuye y el modo de eliminación del material cambia.

Las partículas abrasivas impactan el material en un ángulo grande y el material se elimina en un modo de desgaste por fluencia.

Basándose en esto, M. Hashish obtiene los modelos matemáticos para la profundidad de corte en la región de desgaste por corte y la profundidad de corte en la región de desgaste por fluencia:

dónde

• h _c es la profundidad de corte (mm) para el modo de desgaste de corte;
• h _d es la profundidad de corte (mm) para el modo de desgaste por deformación;
• C _k es la velocidad característica (m/s);
• d _j es el diámetro del chorro (mm);
• m es el caudal másico de partículas abrasivas (g/s);
• V _e es la velocidad crítica (m/s) de las partículas abrasivas;
• _Vó es la velocidad inicial (m/s) de las partículas abrasivas;
• ρ _p es la densidad (g/cm3) de las partículas abrasivas;
• u es la velocidad de desplazamiento (mm/s) de la boquilla;
• C _f es el coeficiente de fricción;
• σ es el esfuerzo cortante (MPa).

Este modelo incluye casi todos los parámetros implicados en el mecanizado por chorro de agua abrasivo. Sin embargo, algunos parámetros como Vo y Ve deben determinarse experimentalmente. Por tanto, los resultados obtenidos por diferentes operadores pueden variar.

Factores que afectan el rendimiento del corte por chorro de agua abrasivo:

Como el corte por chorro de agua abrasivo es un proceso muy complejo, existen muchos parámetros que pueden afectar su rendimiento de corte.

Estos parámetros incluyen parámetros dinámicos (diámetro de la boquilla de agua, presión del agua), parámetros abrasivos (material abrasivo, tamaño, caudal), parámetros de la boquilla abrasiva (diámetro de la boquilla abrasiva, longitud, material), parámetros de corte (velocidad de corte, distancia de separación, ángulo de impacto). , número de cortes), parámetros de la pieza (dureza), etc. Sin embargo, los parámetros del proceso que son fáciles de controlar incluyen principalmente la presión del agua, los parámetros abrasivos, la velocidad de corte y la distancia de separación.

Los principales indicadores para evaluar el rendimiento del corte incluyen la profundidad del corte, la forma del corte (ancho de la parte superior e inferior del corte y la forma cónica del corte) y la calidad de la superficie (rugosidad y ondulación).

Leyes de corte por chorro de agua abrasivo:

(1) La profundidad de corte aumenta al aumentar la presión del agua, la dureza del abrasivo y el número de cortes, mientras que disminuye al aumentar la velocidad de corte. Existe una relación de valor ideal entre la profundidad de corte, la distancia de separación, el suministro de abrasivo y el tamaño de las partículas abrasivas. A medida que aumenta la profundidad de corte, la altura máxima y el ángulo de deflexión de las estrías en la sección de corte aumentan gradualmente, mientras que la frecuencia de aparición de las estrías disminuye.

(2) El ancho de corte tiene una relación de valor ideal con la velocidad de corte, y la velocidad de corte ideal es aproximadamente 1/5 de la velocidad de corte máxima. En un solo corte, la velocidad de corte está determinada por las propiedades del material, el espesor y los requisitos de calidad de la sección. Cuando la velocidad transversal es constante, cuanto mayor es la presión, más suave será la superficie de corte; cuando la rugosidad de la superficie es la misma, cuanto mayor es la presión, mayor es la velocidad transversal.

(3) Al aumentar la presión del chorro o disminuir la velocidad de corte, la calidad de la sección de corte mejora significativamente. En comparación con los materiales quebradizos, la sección de corte de los materiales plásticos es más suave y su morfología se ve más afectada por la presión del chorro y la velocidad de corte.

(4) La velocidad del área de corte del chorro de agua abrasivo disminuye con el aumento del valor de energía de fractura del material, aumenta con el aumento de la presión y disminuye con el aumento de la distancia de separación. Existe una relación de valor ideal entre la velocidad del área de corte y el suministro de abrasivo. Cuando la velocidad transversal y el espesor del material son constantes, existe un valor de distancia ideal que da como resultado la profundidad de corte más profunda. A medida que aumenta la distancia de separación, el ancho de la ranura aumenta gradualmente. Cuando la presión es constante, cuanto menor sea la velocidad transversal, mayor será la profundidad de corte.

3. Estado actual de la investigación de la tecnología de mecanizado por chorro de agua abrasivo.

Corte abrasivo con chorro de agua.

M. Hashish es uno de los primeros investigadores en estudiar el mecanizado abrasivo por chorro de agua. A través de experimentos con corte por chorro de agua abrasivo, descubrió que se puede utilizar para cortar fieltro, cerámica, metales, vidrio y compuestos de grafito sinterizado sin delaminación.

Además, observó que no hay tensión térmica ni tensión de deformación en la zona de corte. También analizó el efecto de diferentes parámetros de corte en el rendimiento del procesamiento de materiales y la tasa de eliminación de material, y destacó que la optimización de los parámetros de corte mejorará en gran medida el rendimiento de corte.

Desde entonces, una gran cantidad de investigaciones y aplicaciones nacionales y extranjeras del mecanizado por chorro de agua abrasivo se han centrado principalmente en el corte. El diagrama esquemático del corte por chorro de agua abrasivo y la sección transversal de la muestra después del corte se muestran en la Figura 3.

Desde un micropunto de vista, la esencia del corte abrasivo por chorro de agua es el efecto acumulativo de una gran cantidad de partículas abrasivas que microcortan el material de la pieza de trabajo. El principal problema que debe resolverse es controlar la forma del filo y la profundidad de corte.

El desarrollo y la mejora del equipo clave de corte por chorro de agua abrasivo y el modelo matemático del mecanismo de corte preciso permiten que esta tecnología corte materiales metálicos con un espesor de 100 a 200 mm y materiales duros y quebradizos con un espesor de aproximadamente 50 mm.

Sin embargo, durante el proceso de corte con chorro de agua abrasivo de componentes estructurales gruesos, el haz de chorro producirá un fenómeno de "movimiento de cola" debido a la atenuación de energía, como se muestra en la Figura 4.

El área de corte suave se encuentra en el borde superior de la incisión. Cuanto más se acerca al fondo de la pieza de trabajo, más obvio se vuelve el fenómeno del "movimiento de la cola", que afecta en gran medida la rugosidad de la superficie, la forma y la precisión del posicionamiento de la pieza cortada.

Al optimizar el proceso de corte y utilizar tecnología de cabezal de corte oscilante con controladores de tolerancia, es posible realizar una compensación inteligente de la precisión del corte de incisión, mejorando así la calidad del procesamiento.

Fresado abrasivo por chorro de agua

El método de controlar los parámetros del mecanizado con chorro de agua abrasivo para eliminar solo material de la superficie de la pieza sin penetrarlo se denomina fresado con chorro de agua abrasivo. El esquema de mecanizado y el producto se muestran en la Figura 5.

Aunque esta tecnología aún se encuentra en la etapa de investigación experimental, muchos investigadores han estudiado el mecanismo y el proceso de esta nueva tecnología de mecanizado por chorro de agua abrasivo.

En términos de fresado abrasivo por chorro de agua de materiales plásticos, M. Hashish y otros propusieron la viabilidad del fresado abrasivo por chorro de agua y descubrieron que la velocidad de desplazamiento de la boquilla es un parámetro importante que afecta la uniformidad del fresado.

Hocheng H estudió la viabilidad del fresado con chorro de agua abrasivo de plásticos reforzados con fibra. Al estudiar el mecanismo de formación de residuos en el fresado simple, doble y múltiple, predijeron que el desgaste por fluencia es el principal mecanismo de corte para el fresado de plásticos reforzados con fibra. También analizaron los efectos de la presión del chorro, la distancia objetivo, la velocidad de desplazamiento de la boquilla y el caudal de abrasivo en la tasa de eliminación de material, la profundidad y el ancho de fresado.

Fowler y Shipway estudiaron las características de la superficie de los materiales fresados ​​con chorro de agua abrasivo y señalaron que una alta velocidad de movimiento de la boquilla, abrasivos de partículas finas, baja presión de chorro y pequeños ángulos de erosión pueden obtener superficies de fresado con menor ondulación. Pablo y otros. estudiaron el efecto de diferentes parámetros de fresado sobre la profundidad de la ranura y la tasa de eliminación de material del fresado con chorro de agua abrasivo y establecieron un modelo empírico mediante análisis de regresión.

Hay menos investigaciones sobre el fresado abrasivo por chorro de agua de materiales duros y quebradizos. Zeng JY estudió el efecto del ángulo de impacto del chorro en el fresado con chorro de agua abrasivo de cerámicas policristalinas y descubrió que se puede obtener la tasa óptima de eliminación de material cuando el ángulo del chorro es de 90 grados durante el fresado por impacto. También establecieron y verificaron un modelo matemático de la tasa de erosión.

Perforación con chorro de agua abrasivo

La perforación con chorro de agua abrasivo se puede dividir en dos métodos de procesamiento: casquillo y perforación. El buje es el proceso de cortar material a lo largo de una curva circular para formar un orificio de mayor diámetro. Este proceso evolucionó a partir del corte de contornos con un chorro de agua abrasivo, como se muestra en la siguiente figura (orificio n.° 9).

La perforación es el proceso de mecanizar orificios de menor diámetro sin orificios, como se muestra en la figura de la derecha (orificios n.° 3 a n.° 8). Guo Z y col. Estudió el mecanismo de mecanizado y el proceso de perforación con chorro de agua abrasivo de materiales cerámicos como A12 O3, Si3 N4 y SiC, y concluyó que la eliminación del material se logra principalmente mediante microfractura, microcorte y erosión.

Yong Z et al. estableció la relación entre la profundidad de la perforación con chorro de agua abrasivo y los parámetros del proceso basándose en fenómenos caóticos en los procesos de erosión. Xing zona de impacto térmico, obteniendo mayor precisión dimensional y menor rugosidad superficial, y logrando fácilmente el procesamiento de agujeros en superficies inclinadas.

Torneado con chorro de agua abrasivo.

El torneado con chorro de agua abrasivo es similar al corte de un solo punto en un torno convencional, utilizando la rotación de la pieza y el movimiento lineal o curvilíneo del cabezal de corte para eliminar el material de la pieza. El esquema de mecanizado y el producto se muestran en la Figura 7. Las ventajas del torneado por chorro de agua abrasivo incluyen una fuerza de corte baja, ningún daño térmico a la pieza de trabajo y virutas finas sin problemas de rotura de viruta.

M. Hashish propuso por primera vez el concepto de torneado por chorro de agua abrasivo en 1987 y señaló que el chorro de agua abrasivo se puede utilizar para tornear materiales especiales difíciles de mecanizar, como compuestos de carbono/metal, vidrio y cerámica, para obtener formas complejas.

Ansari et al. demostró que el torneado con chorro de agua abrasivo es superior al torneado convencional para materiales difíciles de mecanizar, con velocidades de 5 a 10 veces más rápidas para mecanizar cerámicas de SiC. Zhang ZW estudió el efecto de los parámetros del proceso sobre la calidad de la superficie cuando el chorro de agua abrasivo hace girar el vidrio y. descubrieron que se puede lograr una calidad superficial ideal a bajas velocidades de desplazamiento de la boquilla. Manu et al. Estudió el efecto del ángulo de inclinación de la boquilla en la forma del producto durante el torneado con chorro de agua abrasivo.

Chorro de agua abrasivo y otros métodos de mecanizado.

Además de la tecnología de mecanizado con chorro de agua abrasivo descrita anteriormente, investigadores nacionales y extranjeros han llevado a cabo algunas investigaciones e informado sobre técnicas de mecanizado de compuestos utilizando chorros de agua abrasivos.

Por ejemplo, el micromecanizado por láser guiado por chorro microabrasivo es una tecnología de mecanizado compuesta por chorros de agua y láseres que utiliza plenamente las características de la tecnología de chorro de agua y resuelve eficazmente problemas como el pequeño rango de procesamiento efectivo y los efectos térmicos en el procesamiento del láser tradicional, lo que significa que tiene una amplia aplicación. perspectivas en el ámbito del micromecanizado; El mecanizado por chorro de agua abrasivo asistido por ultrasonidos es un método viable y eficiente para procesar materiales frágiles que combina chorros de agua con ondas ultrasónicas; El granallado con chorro de agua es un nuevo tipo de método de tratamiento de superficies para mejorar la vida útil de los componentes metálicos mediante procesos de trabajo en frío, que tiene ventajas como alta resistencia al martilleo, baja presión de martilleo y buen efecto de fortalecimiento.

4. Características, aplicaciones y desarrollo de la tecnología de mecanizado por chorro de agua abrasivo.

Las ventajas del mecanizado por chorro de agua abrasivo incluyen:

• En comparación con los chorros de agua pura, los chorros abrasivos reducen en gran medida la presión necesaria para cortar con el mismo propósito de corte, destacando las ventajas de seguridad y confiabilidad.
• Al cortar metal con chorros de agua abrasivos generalmente no se generan chispas, evitando accidentes por ignición o explosiones de gases nocivos cerca de la zona de corte.
• Durante el corte, se genera poco o nada de calor, y el calor generado puede eliminarse rápidamente mediante el chorro de agua, lo que da como resultado que casi no haya zonas afectadas por el calor en la superficie de corte.
• La fuerza de corte sobre la superficie de corte es pequeña, por lo que incluso al cortar láminas delgadas en piezas moldeadas, el filo no se dañará.
• El corte es estrecho, la pérdida de material es pequeña, la superficie de corte es lisa y no hay rebabas (puede producirse una pequeña cantidad de rebabas si la velocidad de corte es demasiado rápida).
• Casi no hay polvo durante el corte y no se generan gases tóxicos, lo que hace que las condiciones de trabajo sean relativamente limpias.
• La fuerza de reacción de corte es pequeña, por lo que la boquilla se puede mover fácilmente mediante un brazo mecánico.
• Es posible realizar un corte completo y cortar superficies curvas tridimensionales es sencillo, lo que permite cortar piezas de diversas formas.
• Las condiciones de corte son fáciles de controlar, lo que facilita el ajuste y control automático a través de computadoras.

Las desventajas del mecanizado con chorro de agua abrasivo incluyen:

• El equipo requiere alta potencia.
• La boquilla se desgasta rápidamente.
• No apto para procesar piezas grandes o eliminar rebabas muy grandes.
• Falta software diseñado específicamente para el mecanizado por chorro de agua.

Las aplicaciones de la tecnología de chorro de agua abrasivo incluyen:

• Industria aeroespacial: corte de materiales especiales como aleaciones de aluminio, estructuras alveolares, compuestos de fibra de carbono, metales en capas o vidrio plástico reforzado, corte de palas de aviones con chorros de agua sin zonas afectadas por el calor y endurecimiento por trabajo, eliminando la necesidad de procesamiento posterior.
• Industria de fabricación y reparación de automóviles: corte de diversos materiales no metálicos y componentes compuestos, como tableros de instrumentos, alfombras, pastillas de freno de amianto, marcos de puertas, vidrios de techos de automóviles, placas de decoración de interiores, caucho, tanques de gasolina, plástico y otros componentes internos y externos.
• Industria armamentística: corte de placas de blindaje, rieles, cristales antibalas, carrocerías de vehículos, torretas, armas y desmontaje seguro de diversos proyectiles de desecho.
• Silvicultura, agricultura e ingeniería municipal: Se utiliza para la tala, descortezado, riego, procesamiento de piensos, mantenimiento de carreteras, corte artesanal y otras tareas.
• Industria electrónica y energética: se puede utilizar para dar forma y cortar placas de circuito impreso y películas delgadas, discos duros de computadoras, disquetes, componentes electrónicos, aleaciones amorfas, núcleos de transformadores y cables especiales que son difíciles de cortar con métodos convencionales.
• Industria de fabricación de maquinaria: el uso de corte con agua a alta presión en lugar de procesos de punzonado y corte no solo puede ahorrar costos de moldes, sino también reducir el ruido, la vibración y mejorar la utilización del material. Además, puede eliminar alúmina externa de piezas de trabajo, lijar núcleos de piezas fundidas, revestimientos cerámicos, rebabas de corte, elevadores de compuerta y otras piezas, y también puede cortar piezas de hierro fundido gris que son difíciles de cortar con métodos convencionales.
• Otras industrias: Corte de mármol, granito, azulejos, cerámica, etc. en la industria de la decoración de edificios, procesando rollos de papel terminado, papel higiénico, etc.

Las perspectivas de desarrollo de la tecnología de mecanizado por chorro de agua abrasivo son:

Mejore la confiabilidad y la vida útil del mecanizado por chorro de agua, especialmente la vida útil de componentes importantes como bombas de alta presión, mangueras de alta presión, juntas y boquillas.

Optimización de los parámetros del proceso para mejorar aún más la eficiencia, reducir el consumo de abrasivos y reducir el consumo de energía, haciendo los costos más competitivos.

Desarrollo de control inteligente para permitir que los parámetros del proceso se ajusten de forma adaptativa durante el procesamiento, mejorando la precisión del mecanizado, y se utilicen para fabricar piezas con ciertos requisitos de precisión, logrando un efecto técnico y económico que puede ser comparable al mecanizado por plasma y láser.

Tendencias de desarrollo de la tecnología de mecanizado por chorro de agua abrasivo:

Ampliando continuamente el ámbito de aplicación del mecanizado por chorro de agua, desde el corte y desbarbado 2D hasta el mecanizado de agujeros y el procesamiento de superficies 3D.

Investigación teórica sobre el mecanizado por chorro de agua, especialmente el establecimiento de modelos para el mecanizado por chorro de agua y el estudio de la teoría del flujo multifásico.

Investigación en el mecanizado de piezas de precisión en miniatura mediante tecnología de chorro de agua abrasivo, así como el uso de chorro de agua abrasivo para torneado y fresado.