Corte CNC con Agua
Corte CNC con Agua

Corte CNC con Agua

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Usos y Aplicaciones

Corte CNC con agua (CNC Water Jet Cutting)

Proceso de maquinado hidrodinámico de alta precisión de corte de figuras complejas en una amplia variedad de materiales metales y no metales que emplea un chorro de agua abrasivo a gran velocidad entre 520 – 914 m/s para seccionar la pieza por erosión del material sin aporte de calor ni arranque de viruta. Ofrece bordes de alta calidad. Ofrece un corte limpio y angosto, sin bordes raídos (con rebaba).

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1. Características del corte con agua

El corte con agua es un proceso que se realiza en frío sin aporte de calor ni generación de gases, mediante el cual se consigue cortar un material, haciendo impactar sobre éste un chorro de agua a gran velocidad que produce el acabado deseado.

A diferencia del láser, permite cortar espesores mayores. Permite realizar geometrías sumamente detalladas, corte de piezas apiladas, poca pérdida de material, reducidas fuerzas de corte (menos de 1 libra durante el corte), no hay zonas afectadas por calor y no hay tensión mecánica.

Este proceso no endurece el material por acritud (endurecimiento de la zona de corte por acción mecánica en frío) ni lo deforma por la deposición de calor, por lo que se emplea en todas las aplicaciones donde el material no puede ser afectado por el calor. Así, podemos descartar procesos térmicos como el corte con láser, plasma y oxicombustible, procesos por fricción como el corte con sierra cinta o el corte con cizalla, en donde existe una deposición de calor hacia la pieza, la cual produce cambios en la estructura del material y en las propiedades mecánicas en la zona y superficie procesadas.

2. Principio de funcionamiento

El corte con chorro de agua usa una corriente fina de agua a alta presión y velocidad dirigida hacia la superficie de trabajo para producir un corte. También se conoce como maquinado hidrodinámico, aunque normalmente se le conoce como corte con chorro de agua.

Esquema de corte con chorro de agua

Para obtener un chorro fino de agua, se usa una pequeña abertura de boquilla con un diámetro de 0.1 a 0.4 mm. Para proporcionar al chorro una energía suficiente para poder cortar, se usan presiones hasta de 400 MPa (60000 lb/in²) y el chorro alcanza velocidades hasta de 900 m/s. Una bomba hidráulica presuriza el fluido al nivel deseado.

La unidad de boquilla consiste en un soporte hecho de acero inoxidable y una boquilla de zafiro, rubí o diamante. El diamante dura más, pero es el más costoso. Se usan sistemas de filtración para separar las rebabas producidas durante el corte.

Boquilla

Los parámetros de proceso importantes en éste proceso incluyen la distancia de separación, el diámetro de abertura de la boquilla, la presión del agua y la velocidad de avance del corte.

3. Proceso de corte

Como primer paso se requiere del diseño de la pieza, programado con software de diseño asistido por computadora (CAD), mediante el cual se establecen las dimensiones de la pieza, geometría detallada, el espesor y el tipo de materia a cortar.

Esta información se guarda en un archivo y se carga el archivo indicado en la memoria del programa en la estación de corte, se configura la máquina (tipo de corte, calidad de bordes, tablas de tecnología).

Se coloca la pieza sobre la mesa de trabajo, se ajusta y se fija en caso de ser necesario. A partir de este momento se procede al corte de la pieza de trabajo, una vez que el operador ejecuta la orden, la máquina toma el control realizando las operaciones necesarias en secuencia para realizar el corte especificado.

El sistema permite un punto de interrupción del proceso de corte para realizar verificaciones en la pieza.

Corte con chorro de agua en 2D

Por la boquilla sale una mezcla de agua (descalcificada para evitar obstrucción en tuberías) y abrasivo (partículas), lanzada a una presión hasta de 4000 bares o más, capaz de cortar cualquier tipo de material.

Para una buena calidad en los bordes, el chorro que sale por la boquilla no debe ser cónico. Permite realizar corte rectos u oblicuos (con una inclinación de hasta 60°).

La presión se aporta por medio de una bomba dotada de un intensificador de ultra-presión, con un máximo de por lo menos 4000 bares de presión. En función del material de la pieza de trabajo existe la opción de trabajar a menos presión, alrededor de 2000 bares y sin agregar abrasivo, para materiales de poca dureza como el plástico. La velocidad del chorro va desde 520 hasta 914 m/s.

El abrasivo son partículas abrasivas que se agregan al chorro de agua a aproximadamente 0.25kg/min. Después que salen de la boquilla. Éstas pueden ser es una mezcla de arcilla y vidrio, carburo de silicio, óxido de aluminio o granate (mineral de silicato); que se añade al chorro de agua para incrementar la intensidad de corte, ya que el agua por si sola no puede erosionar materiales muy duros como el acero.

El chorro de agua abrasivo es cientos a miles de veces más potente que el chorro de agua pura, por lo que cada uno tiene sus aplicaciones. Con el chorro de agua pura (chorro supersónico de agua que erosiona el material) se cortan materiales blandos y con el chorro de agua abrasivo (chorro de agua que acelera las partículas abrasivas, siendo éstas y no el agua la que erosionan el material) se cortan materiales duros tales como metales, piedra y cerámica.

El espesor de la pieza debe tener como mínimo 5 mm y un máximo de 200 mm para materiales duros como acero endurecido, titanio, aleaciones de níquel y cerámicas. En materiales blando no hay límite de espesor.

La estación de trabajo cuenta con un deposito para capturar el chorro de agua y el material eliminado. El abrasivo usado se puede reutilizar. Cuenta con una bomba que mueve un refrigerante para evitar un sobrecalentamiento en el sistema mecánico que realiza le corte.

Es un proceso sin exfoliación ni desgarros, apto para mecanizar perfiles intrincados. No hay tensiones residuales debido a que el proceso no genera esfuerzos de corte ni genera gases.