Avantages et inconvénients de la découpe au jet d'eau

La méthode du jet d'eau abrasif est-elle judicieuse pour la découpe de métal sur 2 axes ?

La découpe au jet d'eau moderne trouve ses racines dans l'utilisation de l'eau (bien qu'à une pression relativement faible) pour couper des matériaux souples tels que le papier et les aliments, depuis les années 1930. Grâce à l'évolution de la technologie et des équipements à haute pression, la méthode abrasive d'aujourd'hui est capable de couper le métal avec précision.

Mais la découpe au jet d'eau a-t-elle un sens pour la découpe 2 axes de petites pièces métalliques ? L'évaluation des avantages et des inconvénients du processus est essentielle pour décider si la méthode répondra à vos besoins.

Quelques avantages de la découpe au jet d'eau abrasif

Un jet d'eau pour couper le métal utilisant de l'eau à haute pression et un abrasif granulaire - principalement de la poudre de grenat. De cette manière, la découpe au jet d'eau est généralement utilisée pour créer des formes complexes dans les axes X/Y de grandes feuilles plates de métal ou de matériau composite.

L'ajout de l'abrasif à la buse augmente la capacité de coupe du jet d'eau à haute pression. Il permet également d'utiliser la machine avec de l'eau uniquement pour le positionnement (ou le "rapide") puis avec un abrasif pour couper la pièce.

La découpe au jet d'eau abrasif ne génère pas de chaleur. Cela signifie qu'il peut être utilisé pour couper divers métaux, ainsi que des plastiques et d'autres matériaux, sans fondre, se déformer ou se déformer. La méthode est capable de tolérances aussi proches que ± 0,005″ (0,127 mm) si nécessaire.

En fonction de l'utilisation finale des pièces découpées, la découpe au jet d'eau du métal peut également fournir différentes qualités d'arête de coupe. Ces différences sont obtenues en faisant varier la vitesse du processus; une vitesse plus rapide peut être utilisée lorsque l'objectif est la séparation du matériau sans tenir compte du bord de coupe. Cependant, lorsque les pièces doivent avoir une tolérance étroite et une finition des bords plus lisse, une vitesse de coupe plus lente est nécessaire. Ainsi, la qualité des bords a un impact sur le coût du travail, un bord de meilleure qualité prenant plus de temps à produire.

Quelques inconvénients de la découpe au jet d'eau

Comme avec un faisceau laser, le jet de découpe au jet d'eau est le plus efficace lorsqu'il est le plus concentré. Mais lors de la coupe à travers le tube, les vides peuvent provoquer la diffusion du flux, perdant rapidement sa précision et sa capacité de coupe.

De même, les matériaux toronnés ou fibreux agiront comme des nids d'abeilles et peuvent également "se tortiller" dans le flux, entraînant une mauvaise coupe. De plus, lors de la découpe d'un matériau fibreux, une partie du jet d'eau « glisse » autour du matériau à couper au lieu de le traverser et d'effectuer une coupe nette. Cela peut entraîner une coupe d'extrémité défectueuse souvent appelée pointe.

Pour assurer une découpe optimale avec la découpe au jet d'eau, la bonne hauteur d'écartement - la distance entre la sortie de la buse du jet d'eau et la pièce - est de 1 mm (0,0394") à 1,5 mm (0,0591"). Ce n'est pas pratique avec des pièces 3D qui ne permettent tout simplement pas une telle proximité.

Une conséquence plus courante est que pour les dimensions de précision, le trait de scie au jet d'eau a toujours une forme conique. Cette conicité peut faire des ravages sur les tolérances de précision, avec des effets coniques et de tonneau. Alors qu'une machine de découpe au jet d'eau moderne compense ces effets en "inclinant" la buse, la surface de coupe peut présenter un motif de flexion qui provoque une pente dans la coupe.

Problèmes de poudre abrasive

La découpe de métal au jet d'eau abrasif nécessite que le métal qui est coupé soit plus mou que la poudre abrasive qui est introduite dans la buse dans le cadre du jet d'eau. Ainsi, par exemple, s'il est possible de couper du tungstène avec un usinage au jet d'eau en utilisant de la poudre de grenat, c'est très difficile car le tungstène et le grenat ont une dureté si proche sur l'échelle de Mohs.

Avec le grenat abrasif au jet d'eau soufflant à un taux de 60 000 PSI ou plus, la poudre de grenat peut rendre rugueuse ou mate la finition de tout matériau environnant exposé. Ce voile peut être strictement cosmétique, ou il peut être fonctionnel s'il affecte la finition de surface et la valeur Ra ​​du matériau.

Le réglage moyen de la découpe au jet d'eau peut produire 2 livres de puissance de grenat abrasif gaspillée pour chaque minute de découpe. Bien sûr, la quantité de déchets dépend de l'épaisseur de la coupe, du matériau et d'autres facteurs. Mais en règle générale, quelque chose qui prend 15 minutes à couper produit 30 livres de débris de grenat abrasif, mélangés à beaucoup d'eau. Cela devient un problème majeur d'élimination.

De plus, seulement environ 5% de la poudre de grenat utilisée effectue réellement l'action de coupe; le reste n'est qu'une partie du chemin du jet d'eau. Des études ont montré qu'après l'éjection, une partie du grenat est fracturée. Cela rend problématique le recyclage de la poudre de grenat pour la réutiliser ; bien qu'il ne soit pas terne, le support fracturé ne fournira pas l'action de coupe appropriée.

Au jet d'eau ou pas au jet d'eau ?

Comme pour les autres méthodes de découpe de précision des métaux, la découpe au jet d'eau abrasif a des compromis - des problèmes qui doivent être mis en balance avec les avantages. Cependant, d'autres méthodes peuvent être un meilleur choix pour des applications telles que la coupure 2 axes de petits tubes, tiges et fils de précision.

Prendre la décision nécessite une compréhension approfondie de votre application unique et de ses paramètres spécifiques, ainsi qu'une compréhension des autres options.

Comment la découpe au jet d'eau se compare-t-elle aux autres méthodes de découpe de précision des métaux ? Continuez à lire pour le savoir.