O Corte por Jato d'água

1 – INTRODUÇÃO

A água, combinada com a areia, já era usada pelos egípcios, na Antiguidade, em atividades de mineração e limpeza. Foi também utilizada nas minas de ouro da Califórnia, no século passado, para cortar rochas impregnadas de ouro. No nosso século, jatos de areia em conjunto com vapor de água a alta pressão têm sido frequentemente empregados para limpeza e remoção de tintas.

O uso industrial moderno da tecnologia do jato de água é relativamente recente. Data do final dos anos 60 a concessão da primeira patente de um sistema de corte que utilizava água a uma pressão muito alta. Para ser mais exato, este processo de corte com jato de água nasceu em 1968, teve como seu criador Norman C. Franz da Universidade de Columbia (EUA), o qual trabalhou em parceria com a empresa McCartney, atual KMT Warterjet Systems Inc. Sendo inicialmente utilizado para corte de madeira e com o passar do tempo somado ao avanço tecnológico, o processo de corte com jato d’agua evoluiu e hoje é reconhecido e utilizado de forma industrial.

Basicamente, trata-se de um processo que consiste na pressurização da água de 21.000 até 90.000 PSI, liberados através de um orifício de focalização com diâmetro entre 0.1mm e 0.6mm, onde a energia necessária ao corte de materiais é obtida através dessa altíssima pressurização da água pura ou misturada a partículas abrasivas que passam por um pequeno orifício, formando um jato intenso, focalizado e cortante.

Desde a sua comercialização, no início dos anos 80, o jato de água com abrasivo vem sendo aceito como ferramenta de corte por um número cada vez maior de indústrias, incluindo as aeroespaciais, nucleares, fundições, automobilísticas, de pedras ornamentais, de vidros e de construção.

2 – O MAQUINÁRIO

No processo de corte por jato de água, a água é comprimida por uma bomba até pressões que podem atingir atualmente até 400 MPa ou mais, então esta água flui, através de tubulação de parede espessa até um bocal. Neste bocal, que é constituído de uma jóia (rubi, safira ou mesmo diamante), cujo diâmetro é inferior ao milímetro, a energia estática da água é convertida em energia cinética do jato de água. A água neste processo atinge velocidade de 800 m/s, o que corresponde a três vezes a velocidade do som, quando deixa o bocal. Com esta alta energia, o jato atinge a superfície do material a ser trabalhado e penetra no mesmo. Dependendo das propriedades do material, o jato projeta-se através do mesmo e forma uma ranhura, a qual é tão larga quanto o diâmetro do jato. Um tanque, coleta a água após a operação de corte e absorve a energia remanescente do jato de água, bem como os detritos resultantes da erosão do material alvo de corte.

2.1 - A MÁQUINA

O corte com jato de água é executado por sistemas de movimentos robóticos, controlados manualmente ou por software, que otimiza velocidade, padrões de corte e os parâmetros de trabalho para todos os materiais. Abaixo segue o exemplo de uma máquina de corte a jato de água e a descrição das partes principais que a integra.

2.1.1 - Bomba de alta pressão

A bomba gera um fluxo de água sob pressão para o processo de corte.

2.1.2 - Bocal

No interior do bocal, a água pressurizada passa através de um orifício de pequeno diâmetro e forma um jato cortante de água ou de uma mistura de água mais partículas abrasivas.

2.1.3 – Tanque coletor

O tanque receptor cheio de água dissipa a energia do jato abrasivo depois de ter cortado o material a ser maquinado.

2.1.4 – Dispenser de abrasivo

O dispenser de abrasivo associado a um sistema de controle de fluxo de liberação do abrasivo permitem um fluxo regulado de abrasivo granular conduzido para o bocal.

2.1.5 -  Cabeça de corte articulada

Visto em algumas máquinas, a cabeça de corte multi-eixos controlada por computador permite cortes angulares, cônicos e verticais precisos.

2.1.6 - Sistema Transversal X-Y

Um sistema de movimento de precisão nos eixos X-Y é utilizado para mover com precisão o bocal auxiliando na linha de corte desejada.

2.1.7 - Controladores auxiliado por computador

Controladores de movimento avançados para sistemas de jato de água abrasivos auxiliados por computador auxilia na produção de peças precisas com experiência mínima do operador.

2.2 – O BOCAL

O bocal de corte é integrado numa válvula abre/fecha. Esta válvula é controlada por um atuador pneumático. O atuador inicia ou cessa o jato de água como requerido pelo processo de corte.

O bocal pode ser de dois tipos:

2.2.1 - Bocal de jato de água pura

Apenas a joia de 0,36 mm de diâmetro de safira ou rubi está colocada na saída do mesmo.

2.2.2 - Bocal de jato de água com abrasivo 

A mesma joia é localizada mais acima e cria um jato, que seria o bocal primário. Este jato é dirigido para um segundo bocal de material cerâmico com cerca de 10 cm de comprimento e diâmetro interno de 0,76 mm chamado de tubo de mistura. Na parte superior ele é cônico criando uma câmara de mistura onde tem acesso o abrasivo. O jato de água passando pela câmara cria um vácuo (efeito Venturi) sugando e misturando as partículas de abrasivo.

3 – TIPOS DE UTILIZAÇÃO DO JATO DE ÁGUA

Existem duas maneiras de utilização do jato de água: com ou sem abrasivo, a escolha depende da dureza e espessura do material a ser seccionado.

3.1 - CORTE COM ÁGUA PURA

Este método aplica-se para cortar tecidos, elastômeros, fibras, plásticos, papel, alimentos, espuma, papel, cartão, borracha, fibra de vidro, materiais de vedação e guarnição, fraldas descartáveis, e quaisquer outros materiais macios e não metálicos. É baseado em água a uma pressão de até 6.500 bar, com uma velocidade equivalente a 800 m/s, passando através da joia e específicas para o material a ser cortado. Assim, a energia potencial se transforma em cinética, resultando em uma velocidade a jato capaz de cortar o material.

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