Come i getti d'acqua si confrontano con le funzionalità tradizionali della lavorazione dei metalli

Oct 04, 2023

Un getto d'acqua può fornire parti con una precisione che rivaleggia con un processo di lavorazione. In alcuni casi, le tolleranze di taglio possono essere di +/- 0,0005 pollici.

Un getto d'acqua è uno strumento versatile, con un nome versatile.

La maggior parte dei lettori di The FABRICATOR è abituata a leggere di getti d'acqua e persino a vederli a FABTECH. Le macchine possono tagliare forme complesse in una varietà di metalli e non metalli. Questa tecnologia si distingue davvero come l'unica opzione di taglio in alcune applicazioni perché il flusso ad alta pressione di acqua e granato abrasivo utilizzato per tagliare il metallo non modifica le proprietà del metallo di base durante il processo di taglio. (I processi di taglio termico possono creare una zona influenzata dal calore attorno all'area di taglio che altera la microstruttura del metallo, introducendo così variabilità nel processo, cosa sgradita in attività altamente controllate come la produzione aerospaziale. Il getto d'acqua è un processo di taglio a freddo.)

Ma il getto d’acqua può fare molto di più del semplice taglio di lamiere e strutture in lamiera e tubolari 2D. Può offrire funzionalità per la lavorazione dei metalli che sono duplicate solo da dispositivi come macchine a scarica elettrica (EDM) e frese.

Quando il taglio a getto d’acqua viene talvolta definito “lavorazione a getto d’acqua”, coloro che usano questa frase hanno più ragione di quanto riconoscano i loro colleghi nel mondo della produzione. I getti d'acqua rimuovono il materiale in un processo di erosione controllato ma accelerato. Non vengono prodotti chip, ma è pur sempre un processo sottrattivo. E in alcuni casi si tratta di un processo sottrattivo molto più efficiente rispetto ad altre tecnologie tradizionali di lavorazione dei metalli.

Una macchina a getto d'acqua può tagliare la geometria rapidamente, molte volte più velocemente di una fresa CNC. Ad esempio, consideriamo un lavoro che coinvolge l'alluminio, più specificamente una piastra di montaggio del motore spessa 1,25 pollici realizzata in alluminio 6061 T6 (vedere Figura 1).

Sono necessari 18 minuti per tagliare l'intera lastra con un getto d'acqua. (Per il bene di questa conversazione, queste parti vengono fabbricate tenendo presente una tolleranza media.) L'impostazione del lavoro è di 15 minuti.

Per tagliare la stessa parte su una fresatrice CNC tradizionale, il processo richiede circa 30 minuti. La grande sfida per questa applicazione è che la parte deve essere girata per completare il lavoro. Poiché la parte deve essere tenuta in morse, è necessario rimuoverla, capovolgerla e fissarla prima che l'utensile da taglio possa rimuovere lo spessore di materiale in eccesso che le morse hanno bloccato durante la rimozione iniziale del materiale.

Inoltre, il tempo di impostazione per questo tipo di lavoro è molto più lungo rispetto a quello di un lavoro di taglio a getto d'acqua. Sono circa 2,5 ore.

Le cose diventano ancora più interessanti se la stessa parte fosse realizzata in titanio, che può essere difficile da lavorare. La bassa conduttività termica del materiale consente un rapido aumento della temperatura nell'area di lavoro, con effetti negativi sugli utensili da taglio. In particolare, con l’aumento delle temperature, il titanio diventa più malleabile, che alcuni chiamano anche “gommoso”, e può aderire agli utensili.

Tenendo presente tutto questo, la piastra di montaggio del motore in titanio da 1,5 pollici di spessore viene lavorata sul getto d'acqua in 36 minuti. La stessa parte su una fresatrice CNC richiede 390 minuti.

FIGURA 1. Un getto d'acqua impiega solo 18 minuti per tagliare questa forma da alluminio 6061 T6 spesso 1,25 pollici. Per tagliare la stessa parte su una fresatrice CNC tradizionale, il processo richiede circa 30 minuti e la parte deve essere capovolta per completare il lavoro.

Come ogni officina sa, i tempi di fermo macchina sono disapprovati nella maggior parte dei casi perché se la macchina non crea parti, non è coinvolta in attività redditizie. È qui che il getto d'acqua brilla davvero se paragonato al mulino.

In media, un negozio può predisporre un getto d’acqua per un lavoro in 15 minuti. Non è necessario caricare sul tavolo dispositivi pesanti e ingombranti. Il pezzo deve solo essere posizionato sulle doghe sul tavolo. Inoltre è necessario un solo dispositivo di taglio.

Nel frattempo, un’officina meccanica potrebbe richiedere circa 2,5 ore per lavoro per l’installazione. Ogni cartiera utilizza dispositivi di bloccaggio che sono pesanti e richiedono molto tempo da installare prima del lavoro di taglio. Questi tipi di lavori di cippatura utilizzano anche diversi utensili da taglio, che devono essere tutti caricati nella macchina e riferiti al pezzo in lavorazione.