Découpe par jet d'eau vs EDM : choisir la bonne technologie de coupe pour le travail de précision

Jet d'eau vs EDM

Si nous regardons l'industrie manufacturière il y a un siècle par rapport au marché d'aujourd'hui, les changements seraient tout sauf surprenants.

Auparavant, il n'y avait qu'une ou deux technologies pour la coupe et le traitement des matériaux. Le facteur principal qui décidait de la qualité du produit final était la compétence de la main-d'œuvre.

Aujourd'hui, il existe de nombreuses technologies de coupe innovantes et d'autres méthodes de coupe disponibles. Choisir la parfaite peut être un défi.

La découpe par jet d'eau et la découpe EDM sont deux des méthodes de coupe les plus courantes.

Examinons la découpe par jet d'eau vs EDM et comment elles surpassent les autres méthodes de coupe. Basé sur les informations fournies ici, vous pouvez finaliser quelle méthode de coupe utiliser pour votre entreprise.

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

Bien que la technologie du jet d'eau et l'EDM soient toutes deux utilisées pour le processus de coupe, leur fonctionnement et leurs principes de base sont diamétralement opposés. Comprenons l'aperçu de base de ces deux méthodes de coupe.

Découpe par jet d'eau

Une machine de découpe par jet d'eau accomplit l'action de coupe en projetant un jet d'eau à grande vitesse au point de la coupe prévue. Le jet d'eau à grande vitesse produit l'action de coupe, même pour des matériaux très épais.

Lors de l'utilisation d'une machine à jet d'eau pour créer des coupes à grande vitesse dans des matériaux minces, une buse spéciale ou une tête de coupe avec des épaisseurs minimales peut être attachée à la machine à jet d'eau. L'eau qui en résulte sort à une vitesse pouvant être trois fois la vitesse du son.

Découpe EDM

EDM (également connu sous le nom de EDM à fil) signifie Wire Electrical Discharge Machining (Usinage par décharge électrique à fil). Dans la coupe EDM, le matériau à couper se désintègre lorsqu'un fil de coupe électriquement chargé traverse l'objet à couper. La technique est utilisée pour couper des matériaux conducteurs.

La science derrière la coupe EDM à fil est un peu plus complexe que la coupe par jet d'eau. Elle utilise une électrode pour produire une étincelle électrique. À la fois l'électrode et la pièce (la pièce est le métal qui nécessite la coupe) sont submergées dans un milieu diélectrique liquide.

Pendant la coupe, les fragments de métal (particules érodées) des matériaux coupés se détachent du reste de la pièce et se dirigent vers l'électrode à travers le milieu diélectrique.

Découpe par jet d'eau vs EDM - Quelle est la technologie supérieure ?

Choisir la technologie supérieure entre la technologie du jet d'eau et la coupe EDM à fil nécessite une analyse attentive des facteurs importants qui importent dans la coupe des matériaux. Jetons un coup d'œil à ces facteurs :

Coût initial

• Une machine de coupe EDM à fil pour 90% des applications coûte entre 100 000 $ et 150 000 $.
• Attendez-vous à payer 40 000 $ à 250 000 $ pour une machine à jet d'eau - selon les applications.
• Bien qu'il y ait des options moins chères et plus chères dans la technologie du jet d'eau, le prix moyen pour les deux machines est le même. Il y a donc égalité à cet égard.

Coûts de fonctionnement

• Pour l'EDM à fil, les principaux coûts d'exploitation proviennent du fil. Les autres coûts incluent des consommables mineurs et l'électricité.
• L'eau mélangée aux abrasifs dans la coupe par jet d'eau représente les principaux coûts de fonctionnement. Les autres dépenses incluent des éléments tels que les têtes de buse.
• Les machines EDM à fil ont des coûts de fonctionnement inférieurs comparés aux machines de découpe par jet d'eau abrasif. Si vous utilisez la découpe par jet d'eau pure, les machines EDM perdent l'avantage.

Productivité et vitesse de coupe

• Les machines EDM sont très lentes et coupent généralement à une vitesse de ~0,4 pouce par minute. Donc les pièces coûtent plus cher à produire.
• Les coupeurs à jet d'eau peuvent couper à grande vitesse, environ 6 pouces par minute.
• Les coupeurs à jet d'eau sont environ dix fois plus rapides que les coupeurs EDM. Vous pouvez couper dix fois plus dans un temps donné, ce qui conduit à une plus grande productivité avec les coupeurs à jet d'eau. Les jets d'eau abrasifs tranchent le matériau rapidement et facilement, même sur un réglage de puissance inférieur.

Durée de vie

• Les pièces d'un coupeur EDM à fil s'usent rapidement en raison de l'usure constante.
• Les pièces des coupeurs à jet d'eau ont une longue durée de vie et peuvent durer des milliers d'heures, sauf les têtes de buse.
• Les coupeurs à jet d'eau ont une durée de vie plus longue que les coupeurs EDM.

Gamme de matériaux supportés

• Les coupeurs EDM à fil sont limités à la coupe de matériaux électriquement conducteurs tels que les métaux et le graphite.
• Les coupeurs à jet d'eau ne sont pas limités à la coupe de seuls matériaux conducteurs et peuvent couper des matériaux épais et minces. Ils peuvent également gérer des matériaux réfléchissants, ce que les lasers ne peuvent pas. Les exceptions incluent le diamant et le verre trempé.
• En ce qui concerne la gamme de matériaux supportés, il n'y a guère de débat car les coupeurs à jet d'eau peuvent gérer plus de matériaux - et gagnent donc par une large marge.

Épaisseur maximale de coupe

• Les machines EDM à fil peuvent couper une épaisseur maximale limitée de 16 pouces de matériau.
• Les coupeurs à jet d'eau peuvent couper des pièces plus épaisses et percer des trous jusqu'à un maximum de 30 pouces dans le matériau. Dans le minage, les jets d'eau peuvent couper jusqu'à 30 mètres (100 pieds) d'épaisseur.
• Les machines à jet d'eau gagnent à nouveau, gérant environ le double de l'épaisseur maximale de coupe. Cela signifie qu'elles ont plus de puissance de coupe que les machines EDM à fil.

Tolérances de coupe et précision

• Des machines EDM soigneusement contrôlées peuvent fournir de meilleures tolérances, aussi basses que 0,0001″ et produire des rayons inférieurs à 0,001″.
• La machine de découpe par jet d'eau peut fournir une tolérance d'environ 0,001″. Elles offrent moins de précision mais laissent la plupart du matériau coupé intact - ce qui peut être réutilisé ou recyclé.

Les machines EDM ont une tolérance de coupe plus faible, les rendant plus précises et exactes que les machines de découpe par jet d'eau. Surtout lorsque divers passes de coupe d'ébauche utilisant un rinçage à basse pression sont complétées. La coupe d'ébauche est normale avec l'EDM.

Contraintes causées au matériau pendant le processus

• L'EDM à fil accomplit la coupe en raison d'une élévation de température au point de rupture électrique. Par conséquent, il y a une contrainte causée dans le matériau voisin.
• La découpe par jet d'eau ne cause aucune contrainte au reste du matériau car il n'y a pas de contact direct et pas d'élévation de température.
• Les coupeurs à jet d'eau ont un avantage lorsque il est crucial de préserver l'intégrité du matériau et d'assurer qu'il n'y a pas de contrainte sur lui.

Sécurité

• L'EDM implique de forts courants dans le matériau qui est coupé. Il y a aussi beaucoup de déchets ce qui rend cette option moins sûre.
• La découpe par jet d'eau se passe dans un système en boucle fermée. Il n'y a pas de forts courants ni d'élévation de température. Par conséquent, c'est une méthode de coupe très sûre.
• La découpe par jet d'eau est le choix privilégié si vous êtes particulièrement prudent quant à la sécurité de votre personnel.

Effets liés à la chaleur

• L'EDM à fil entraîne la formation d'une zone affectée par la chaleur visible près de la coupe en raison de la haute température utilisée.
• La découpe par jet d'eau n'implique pas de hautes températures, ne conduisant donc à aucun effet lié à la chaleur.
• La découpe par jet d'eau est la gagnante car elle ne produit aucun effet lié à la chaleur.

Besoin de finition secondaire

• Si vous voulez éliminer les effets liés à la chaleur du matériau, le matériau nécessitera une finition secondaire.
• La découpe par jet d'eau ne nécessite pas de techniques de finition de surface puisqu'il n'y a pas de déformations visibles. Donc aucun traitement secondaire n'est nécessaire.
• La découpe par jet d'eau est meilleure car il n'y a pas de coûts et de temps supplémentaires dépensés sur la finition de surface finale du matériau. Elle laisse même le matériau coupé intact pour réutilisation.

Respectueux de l'environnement

• Le liquide diélectrique dans l'EDM doit être constamment rincé, ce qui en fait une méthode moins respectueuse de l'environnement.
• Dans la découpe par jet d'eau, toute l'eau utilisée est recyclée par le système. Les fragments de métal de la coupe peuvent être vendus comme ferraille.
• La découpe par jet d'eau est une méthode hautement écologique, idéale pour les entreprises qui valorisent la technologie verte.

Consommation d'énergie

• L'usinage par décharge électrique consomme généralement environ 15 kW d'électricité.
• Les machines à jet d'eau consomment généralement environ 20 kW d'électricité.
• Les machines EDM ont un léger avantage en considérant la différence de consommation d'énergie entre les deux méthodes de coupe.

Maintenance

• Les pièces des machines EDM s'usent rapidement et nécessitent un remplacement fréquent.
• Les machines à jet d'eau ont des pièces durables.
• Les machines à jet d'eau entraînent des coûts inférieurs en main-d'œuvre et pièces.

Applications

• Les machines EDM ont une haute précision, donc elles sont utilisées pour couper des métaux, par exemple la fabrication de matrices de monnaie, prototypes, et perçage de petits trous.
• Les machines à jet d'eau peuvent couper à travers n'importe quoi, donc elles sont utilisées dans de nombreux types d'industries différentes comme l'aérospatiale, le minage, et plus.
• Les machines à jet d'eau ont une polyvalence et des avantages considérablement plus grands que les machines EDM, les rendant beaucoup plus rentables.

Tableau de comparaison Jet d'eau vs EDM

Facteur	Découpe par jet d'eau	EDM	Vainqueur
Coût initial	40 000 $ – 250 000 $	100 000 $ – 150 000 $	Égalité
Coût de fonctionnement	Abrasifs et têtes de buse	Fil et électrodes	EDM
Vitesse de coupe & Productivité	Peut couper 6 pouces par minute	Peut couper 0,4 pouce par minute	Découpe par jet d'eau
Durée de vie	Les pièces ont une longue durée de vie	Les pièces s'usent plus vite	Découpe par jet d'eau
Gamme de matériaux supportés	Peut couper presque n'importe quoi	Coupe seulement matériaux conducteurs	Découpe par jet d'eau
Épaisseur maximale de coupe	30 pouces (minage: 100 pi)	16 pouces	Découpe par jet d'eau
Tolérance & Précision	0,001 pouce, précis	0,0001 pouce, très précis	EDM
Contrainte au matériau	Aucune contrainte	Contrainte due à la chaleur intense	Découpe par jet d'eau
Sécurité	Très sûr	Modérément sûr	Découpe par jet d'eau
Effets liés à la chaleur	Aucun effet thermique	Formation de ZAC visibles	Découpe par jet d'eau
Finition secondaire	Non requise	Requise	Découpe par jet d'eau
Écologique	Très éco-responsable	Pas éco-responsable	Découpe par jet d'eau
Consommation d'énergie	~20 kW	~15 kW	EDM
Maintenance	Moins de maintenance requise	Maintenance fréquente requise	Découpe par jet d'eau
Applications	Applications diverses: aéro, minage, outillage, alésage, formage	Prototypage, petits trous, matrices monnaie	Découpe par jet d'eau

Verdict final

Le choix entre les machines de découpe par jet d'eau et EDM est facile.

Bien que ces deux machines coûtent à peu près la même chose pour le processus de coupe, les coupeurs à jet d'eau ont dix fois la vitesse de coupe et la productivité comparées aux coupeurs EDM. Cela signifie que vous pouvez couper dix fois la longueur avec des coupeurs à jet d'eau tout en dépensant moins en maintenance et remplacement de pièces.

Lorsque nous ajoutons tous les autres facteurs qui comptent, la balance penche encore plus fortement vers les coupeurs à jet d'eau. La meilleure partie est que même si vous achetez le coupeur à jet d'eau pour couper du métal, vous pouvez l'utiliser pour beaucoup de matériaux et d'applications supplémentaires.

En fait, pour couper la même forme dans différents matériaux, vous pouvez empiler les matériaux les uns sur les autres et les traiter par un coupeur à jet d'eau. Vous augmenterez votre productivité de façon exponentielle.