Usinage par jet d'eau abrasif : découpe de précision pour la fabrication moderne

La découpe par jet d'eau est aujourd'hui l'un des procédés les plus courants dans la fabrication et la transformation modernes. Grâce à ses nombreux avantages et à l'absence d'inconvénients majeurs, cette méthode de découpe est utilisée dans une variété d'applications, de l'industrie minière à la métallurgie en passant par l'art et le mobilier.

En raison de la diversité des applications, différents types de méthodes de découpe par jet d'eau ont été développés, chacun étant mieux adapté à des usages particuliers. L'usinage par jet d'eau abrasif est l'une des techniques de découpe par jet d'eau les plus largement utilisées.

Dans cet article, vous découvrirez tout sur la découpe par jet d'eau abrasif, pourquoi elle est utilisée et ses différents types. Sans plus attendre, entrons dans le vif du sujet :

Qu'est-ce que la découpe par jet d'eau abrasif ?

Pour comprendre la découpe par jet d'eau abrasif, commençons par les bases de la découpe par jet d'eau elle-même.

La découpe par jet d'eau est un procédé de découpe à froid dans lequel un faisceau d'eau très étroit est utilisé pour créer l'incision sur la pièce. Généralement, le faisceau d'eau suffit à lui seul pour effectuer la coupe ; on parle alors de découpe par jet d'eau pure.

Cependant, lorsque l'épaisseur ou la densité du matériau est élevée, une force supplémentaire au-delà de la pression de l'eau est nécessaire. Cette force additionnelle est obtenue en ajoutant des abrasifs à l'eau.

Lorsque le jet d'eau contenant les abrasifs frappe la pièce à haute pression, il génère une friction importante qui permet des coupes nettes et précises. La haute pression est générée par une pompe haute pression fiable reliée à la machine de découpe par jet d'eau.

Les abrasifs couramment utilisés dans la découpe par jet d'eau sont le carbure de silicium, l'oxyde d'aluminium, le sable et le grenat. L'abrasif au grenat est le plus utilisé en raison de ses propriétés physiques.

Quel est le but de l'utilisation de matériaux abrasifs dans un jet d'eau ?

La découpe par jet d'eau pure peut facilement traverser des matériaux tendres comme la mousse, le papier, le caoutchouc et les plastiques fins. Cependant, avec des matériaux durs comme le métal, la pierre et les plastiques rigides, la découpe par jet d'eau pure ne fonctionne pas ou le processus devient trop long et peu rentable.

L'objectif de l'ajout d'abrasifs dans un jet d'eau est de rendre la découpe par jet d'eau utilisable pour ces matériaux plus durs ou plus épais. Grâce à l'ajout d'abrasifs, tous les avantages de la découpe par jet d'eau peuvent être exploités sur l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre et même la pierre.

Les différents types d'usinage par jet d'eau abrasif

L'usinage par jet d'eau abrasif est réalisé selon deux méthodes différentes, ce qui conduit à deux types distincts. Ces méthodes varient principalement par la manière dont l'abrasif est introduit dans le processus de coupe.

Découpe par jet injecteur d'eau abrasive (AWIJ) :

Dans la découpe par jet injecteur d'eau abrasive, l'abrasif est ajouté à l'eau haute pression après la buse et juste avant la tête de coupe.

L'abrasif, avec de l'air, est combiné à l'eau dans la chambre de mélange et projeté sous forme de jet abrasif. Ensuite, l'eau est pulvérisée à travers la tête de coupe. Il s'agit d'un processus de coupe à trois phases : jet d'eau, abrasif et air.

Découpe par jet de suspension d'eau abrasive (AWSJ) :

Dans un jet de suspension d'eau abrasive, une suspension (mélange liquide) d'eau et d'abrasif est créée au préalable, puis pressurisée ultérieurement. Cette suspension sous pression est ensuite passée à travers une buse de focalisation (tête de coupe) pour l'action de coupe.

Une différence majeure avec la méthode précédente est l'absence d'air. En raison de cette absence, le jet abrasif ne se dilate pas pendant la coupe, ce qui entraîne une largeur de trait de scie plus faible et une précision plus élevée.

Pour cette raison, la découpe par jet de suspension d'eau abrasive peut également être utilisée pour réaliser des coupes plus rapides ou pour couper efficacement des matériaux plus épais. L'AWSJ est également largement utilisée pour les applications de coupe sous-marine, telles que les installations offshore ou le déminage.

Le jet d'eau qui sort de la tête de coupe est un flux de coupe à deux phases : eau et abrasif.

Quelle est la différence entre la découpe abrasive et la découpe par jet d'eau pure ?

À ce stade, vous avez probablement une idée claire de ce qu'est la découpe par jet d'eau abrasif et en quoi elle diffère de la méthode conventionnelle de découpe par jet d'eau pure.

Dans une perspective plus large, les avantages de la découpe par jet d'eau abrasif sur les méthodes de coupe traditionnelles et la découpe par eau pure sont plus nombreux qu'il n'y paraît.

Imaginez que vous découpiez une feuille de papier avec des ciseaux très émoussés. Le travail pourrait être fait, mais les bords seraient abîmés ou le papier froissé. Avec un outil bien aiguisé, vous obtenez une coupe nette et précise.

C'est exactement ainsi que fonctionnent la découpe par jet d'eau abrasif et la découpe par jet d'eau pure. Même si la découpe par jet d'eau pure pouvait couper des matériaux durs en plus des matériaux tendres, cela prendrait beaucoup de temps et les bords de la coupe seraient considérablement endommagés. La découpe par jet d'eau abrasif accomplit le travail rapidement, précisément et proprement.

Découpe abrasive vs découpe par eau pure

Voici un aperçu des différents aspects dans lesquels la découpe par jet d'eau abrasif diffère de la découpe par jet d'eau pure.

Matériaux supportés :

Découpe par jet d'eau pure : Peut couper des matériaux tendres comme les aliments, le papier, la mousse, le caoutchouc, le feutre et les plastiques souples.

Découpe par jet d'eau abrasif : Peut couper les métaux, les plastiques durs, la céramique, la pierre, le verre, le bois, la terre et pratiquement n'importe quel autre matériau.

Vitesse

La découpe par jet d'eau pure est évidemment plus lente que la découpe par jet d'eau abrasif. En effet, le jet abrasif possède des particules plus fines qui créent une friction considérablement plus grande, entraînant une action de coupe plus rapide.

Puissance

Les machines de découpe par jet d'eau pure et abrasif ont des besoins en énergie similaires. Cependant, comme la machine à jet abrasif effectue le travail plus rapidement, elle consomme globalement moins d'énergie.

Trait de scie (Kerf) :

En termes simples, le kerf est la quantité de matériau enlevée lors de la coupe (un peu comme la sciure en menuiserie). La découpe par jet d'eau pure nécessite plus de temps pour couper le matériau. L'eau se dilate en sortant de la tête de coupe ; le temps plus long entraîne une plus grande dilatation et un kerf plus élevé.

Épaisseur :

Au fur et à mesure que le jet d'eau traverse l'épaisseur du matériau, il perd de l'élan. L'ajout d'abrasifs dans l'eau augmente la force avec laquelle l'eau frappe la surface. Par conséquent, une machine à jet d'eau abrasif est capable de couper une plus grande épaisseur de matériau.

Précision et tolérances de coupe :

Les machines à jet d'eau abrasif sont réputées pour leur nature hautement précise et exacte. Comme mentionné précédemment, la différence entre les coupeurs abrasifs et à eau pure est comparable à celle entre des ciseaux aiguisés et émoussés.

Quand utiliser des machines à jet d'eau abrasif plutôt que des coupeurs à jet d'eau pure ?

Les machines à jet d'eau abrasif produiront toujours de meilleures coupes que les coupeurs à jet d'eau pure. Cela pourrait vous faire vous demander pourquoi quelqu'un envisagerait la découpe par jet d'eau pure pour un projet.

La réponse est simple : le coût des abrasifs. Le coût des abrasifs représente la majeure partie du coût de la découpe par jet d'eau abrasif. Par conséquent, pour les projets qui peuvent se passer d'abrasifs, la découpe par jet d'eau pure est privilégiée.

La plupart des projets employant couramment la découpe par jet d'eau pure concernent l'industrie du papier, la découpe de mousse et de caoutchouc. Les exigences d'hygiène (comme la découpe alimentaire) nécessitent également la découpe par jet d'eau pure.

En revanche, tout projet impliquant de la fabrication, de la découpe de pierre, de menuiserie, ou même de caoutchouc dur nécessite la découpe par jet d'eau abrasif.

Conclusion

La découpe par jet d'eau abrasif est l'un des cadeaux que la technologie moderne nous a offerts. Bien que la science derrière elle soit utilisée depuis plus d'un siècle, les machines les plus récentes restent impressionnantes par leurs capacités.

Prenez par exemple la gamme de coupeurs par jet d'eau abrasif fournie par PWRpack. Des ateliers de fabrication aux projets aérospatiaux, ces machines sont utilisées partout. Elles sont capables de couper des feuilles épaisses des matériaux les plus durs comme le métal aussi facilement que s'il s'agissait d'une seule feuille de papier.

Si vous envisagez d'acheter une nouvelle machine de coupe pour votre prochain projet ou votre atelier, les coupeurs par jet d'eau abrasif sont définitivement à considérer.

Questions fréquemment posées (FAQ)

1. Quels types de matériaux ne peuvent pas être usinés par jet abrasif ?

L'usinage par jet d'eau abrasif peut couper presque tous les matériaux, sauf le diamant et le verre trempé. En théorie, vous pouvez couper n'importe quel matériau par jet d'eau abrasif, à condition que l'abrasif soit plus dur que le matériau à couper.