Jato D'água

Histórico

A ideia de corte com água é tão antiga quanto o ditado popular “água mole em pedra dura tanto bate até que fura”, pois, esta moderna tecnologia de corte foi iniciada pelo Dr. Norman C. Franz que adquiriu a primeira patente do corte por jato de água em alta pressão em 1968. Norman era engenheiro florestal e buscando novas maneiras de cortar toras de madeira estudou a água a alta pressão como ferramenta de corte, criando mais tarde e patenteando o corte por jato de água.

No início dos anos 70, dando continuidade à ideia de Norman C. Franz, Dr. Olsen deixou a Boeing (Indústria Aero Espacial), e iniciou uma parceria com a empresa Flow Research na área de pesquisa e desenvolvimento em tecnologia de usinagem por jato de água, projetando ainda no início da década de 70 a primeira bomba de ultra pressão, sendo o primeiro sistema de corte por jato de água comercialmente viável. Desde então, a tecnologia de corte por jato de água vem crescendo constantemente. Os avanços na ciência dos materiais e da indústria exigiram e estimularam novas ideias e tecnologias. Nos anos 80, a ideia de adicionar o abrasivo ao corte de jato de água foi promovido pelo Dr. Haxixe (1982), tornando o sistema de corte a jato de água abrasivo comercialmente disponível.

Ainda na FLOW, Dr. Olsen desenvolveu a tecnologia de corte por jato de água abrasivo para a bomba de ultra pressão, porém sua ideia não foi aprovada, pois esta tecnologia não era compatível com os trabalhos desenvolvidos na empresa que era especializada apenas em bombas de água somente para limpeza. Em busca de parcerias, Dr. Olsen a mostrou para seu companheiro de equipe Dr. Cheung e em uma demonstração escreveu o nome de “John Cheung” em uma pedra com a máquina de corte por jato de água abrasivo. Com sua experiência em gestão de projetos e de engenharia em geral, Dr. Cheung apostou na ideia do colega e em 1993, fundaram a empresa Auburn Machine Tool, que em 1994 passou a se chamar OMAX Corporation, com sede em Kent, WA, Estados Unidos.

No início o processo de corte a água era pouco confiável devido à sua baixa precisão, pois os bicos de corte eram simples. O jato de água abrasivo era usado apenas quando outra tecnologia similar não pudesse ser utilizada no processo. Os primeiros aparelhos de corte por jato de água abrasivo foram introduzidos sobre uma mesa 2D, com versões rudimentares dos controladores CNC. Dr. Olsen implementou mais tarde a este modelo, um controlador baseado em computador, que facilitou para o usuário controlar o tipo de material, espessura e qualidade do corte. Com o melhoramento da tecnologia do bico de corte e da movimentação, tornou-se evidente que uma maior precisão pode ser obtida com o corte por jato de água.

Como funciona o jato d’água

T O diâmetro do orifício de saída da água é bastante reduzido, variando cerca de 0,1 a 0,6 mm, podendo chegar a uma velocidade da ordem de 520 a 920 m/s, estes dois fatores combinados transformam toda a energia potencial da água em energia cinética, fazendo com que a pressão exercida no bico seja da ordem de 1500 a 4200 bar.

Gerar e controlar pressões de água de 87.000 psi requer ciência e tecnologias que não são ensinadas nas universidades. Neste nível de pressão, um leve vazamento pode causar danos de erosão permanentes nos componentes se eles não forem projetados adequadamente.

O processo funciona da seguinte maneira:

 Tratamento da água: A água precisa ser filtrada, para ficar livre de impurezas que poderiam ocasionar entupimento dos bicos de corte. Essas impurezas podem afetar o desempenho e a manutenção do sistema de alta pressão.

 Elevação da pressão da água: Bombas bastante poderosas elevam a pressão da água a aproximadamente 4.200 bar, ou seja, cerca de 4.000 vezes a pressão atmosférica ao nível do mar. A água pressurizada é armazenada num acumulador, que regulariza o fluxo de saída do fluido. Depois é levada por tubulações até um bocal feito de safira, que é um material com elevada resistência ao desgaste.

 Agregação de material abrasivo caso o corte seja por este meio: Acoplado ao bocal, existe um reservatório contendo material abrasivo em pó. Assim, a água, ao passar pelo bocal, arrasta o material abrasivo, o que faz o jato, agora formado por uma mistura de água e abrasivo, ter uma potência de corte maior.

 Corte do material: O jato com alta pressão é expelido pelo bocal (através de um orifício de focalização, com diâmetro entre 0.1mm e 0.6 mm) em direção ao material. O corte ocorre quando a força do jato supera a resistência à compressão do material. A mistura água-abrasivo sai do bico a aproximadamente 1400 km/h.

 Coleta e descarte da água: Após atravessar o material, o jato de água é amortecido num tanque, contendo água e esferas de aço ou pedras britadas, que fica sob a mesa do equipamento.

Corte com jato de água pura

O corte com o jato de água pura é o método original de corte com água, sendo as suas primeiras aplicações no início dos anos 70 que envolviam o corte de cartolina ondulada.

Atributos do jato de água pura

 Fluxo extremamente fino (cerca de 0,010 cm a 0,025 cm de diâmetro ).

 Geometria extremamente detalhada.

 Pouquíssimo material desperdiçado devido ao corte.

 Corte sem calor, muito espesso e fino.

 Geralmente os cortes são muito rápidos.

 Capacidade de cortar materiais suaves e leves (ex. fibra de vidro com até 60,96 cm de espessura).

 Forças de corte extremamente baixas.

 Fixação simples e funcionamento 24h por dia.

Vantagens:

 Não produz problemas de efeito térmico;

 É uma tecnologia “limpa”;

 Aplicável a uma vasta gama de materiais;

 Corte em qualquer direção e nas mais variadas formas;

 Ideal para cortar certos materiais duros (blindados, cerâmicos);

 Pode ser aplicado em várias camadas de material (sanduíche), como madeira laminada.

Desvantagens:

 Velocidade