Existen muchos procesos de mecanizado que, en lugar de emplear herramientas de corte, utilizan diversas formas de energía para esta realizar esta operación. Por ejemplo, el uso de la energía mecánica ha dado origen a uno de los procesos con mayor crecimiento en los últimos años, tanto por su versatilidad como por su fácil manejo, como es el corte por chorro de agua.
La tecnología de chorro de agua es un proceso de corte en frío que corta materiales mediante un flujo supersónico de agua pura, o bien agua con abrasivo, erosionando el material. Esta técnica es una herramienta que se puede aplicar a prácticamente todos los trabajos de la industria y está principalmente demandado en los procesos en las que el material no puede verse afectado por el calor.
Entre otros, este proceso de corte se utiliza en sectores como el aeronáutico (aleaciones, aislantes, fibra de carbono, titanio), el automotriz (aleaciones, caucho, materiales compuestos, cuero) y el metalúrgico (aceros, aleaciones, latón), así como en las industrias de la construcción (barras, cerámicas, mármol, vigas), del mueble (cristal, espejos, madera, tejidos), del juguete (espumas, fibras sintéticas, polímeros, polipropileno), de la alimentación (carnes, repostería) y hasta la publicidad y el arte (metacrilato, polietileno, PVC, vinilo).
Los elementos que componen una máquina para el corte por chorro de agua son:
1. Sistema de ultra-alta presión, compuesto de bomba, cabezal de corte y conducciones.
El secreto para conseguir que el agua corte reside en dirigir un chorro de agua a través de una boquilla de zafiro, rubí o diamante de diámetro muy pequeño (entre 0.1 y 0.4 mm), impulsado por una bomba capaz de suministrar presiones tan elevadas como 4000 bares o más, a velocidades ultrasónicas (hasta tres veces la velocidad del sonido). Si a este dispositivo se añade el aporte de un abrasivo, que se mezcla previamente con el agua, el poder de corte se incrementa y su aplicación se amplía a prácticamente cualquier material.
El chorro de agua pura corta materiales blandos como juntas, espumas, plásticos, papel, aislamiento, paneles de cemento, revestimientos interiores para automoción, moqueta o alimentos. Mientras que el abrasivo (mezcla de arcilla y vidrio), que cumple la función de una herramienta de corte, aumenta la intensidad de corte y permite cortar materiales duros como metales, materiales cerámicos, piedra, vidrio y materiales compuestos.
2. La máquina presenta los ejes X, Y y Z, los ejes del muñón del cabezal de corte y una fijación para soporte de materiales.
La mesa de control de movimiento está construida, por lo general, en acero inoxidable y aluminio estructural y sus dimensiones varían desde menos de 2 metros para el eje X hasta más de 12 metros para el eje Y, dependiendo de las necesidades y del fabricante de la máquina.
El fondo de la mesa presenta cavidades para que los lodos (mezcla de agua y abrasivo) puedan escurrir. Generalmente, el proceso de limpieza se realiza con sistemas extractores continuos que recogen los lodos depositados en la cuba de corte y separan el agua para reciclarla.
3. El sistema de control, que incluye el software de programación, la interfaz de operador, motores de accionamiento y un sistema de retroalimentación de posición y velocidad.
El movimiento de este sistema de corte es controlado por computadora, por lo que puede aceptar archivos CAD/CAM. Estos programas permiten la regulación de parámetros básicos como las propiedades del material, el caudal del chorro, la tolerancia del corte y el promedio de tiempo para el mecanizado, que son los que determinan el comportamiento físico del cabezal y del chorro a medida que se desplazan sobre el material y lo cortan.
Ventajas del corte con chorro de agua
Algunas de las ventajas de este sistema de corte son:
-No produce emisiones contaminantes durante el proceso de corte ni oxidación superficial.
-Gran precisión en el proceso y calidad superficial en el canto de corte.
-Se puede utilizar la pieza tal y como sale de la mesa de corte, sin necesidad de un posterior proceso de acabado.
-El abrasivo usado se puede reciclar para reutilizarlo.
-Este proceso no endurece el material ni lo deforma.
-Al no existir herramientas de corte no existe el problema de que éstas se desgasten.
-No aparecen tensiones residuales en la pieza debido a que el proceso no genera esfuerzos de corte.
-No genera gases.
Si comparamos este método de corte con otros como el de corte por plasma o el de corte por láser, mientras que el chorro de agua permite cortar cualquier material, los otros dos métodos se utilizan principalmente para cortar acero, acero inoxidable y aluminio, aunque el láser también permite cortar otro tipo de materiales.
En cuanto al espesor que se puede cortar, las piezas de un espesor superior a los 5 mm son las que hacen rentable el corte por agua, pudiendo llegar a los 200 mm en cualquier material y a los 400 mm si se utilizan aplicaciones especiales, no habiendo límite de espesor con los materiales blandos. Sin embargo, el plasma sólo es capaz de cortar entre 50-75 mm, dependiendo del material, y el láser puede cortar, como máximo, hasta 25mm.
Por último, si nos fijamos en la velocidad de corte, tanto el plasma como el láser son técnicas más rápidas que el chorro de agua; siendo la precisión del corte por láser y por agua un 10 veces mayor que la del corte por plasma.
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