Prodotti KMT Waterjet - La tecnologia di taglio più versatile

Il taglio a getto d’acqua abrasivo funziona secondo il principio dell’utilizzo dell’acqua ad alta pressione generata dalla pompa per creare un flusso ad alta velocità attraverso un orifizio gioiello.
Il gioiello è il punto in cui l’acqua ad alta pressione si trasforma in acqua ad alta velocità.
Questo getto d’acqua crea un vuoto in una camera di miscelazione dove le particelle abrasive vengono trascinate nel flusso ad alta velocità.
Grazie al trasferimento di quantità di moto, le particelle abrasive accelerano fino a raggiungere velocità prossime a quelle del flusso d’acqua e vengono rifocalizzate in un flusso di taglio coesivo attraverso un tubo di focalizzazione adiacente alla camera di miscelazione (vedi Figura 3 nella prossima scheda).

Questa miscela di acqua e abrasivo che esce dal tubo di miscelazione è il getto di taglio visibile.
Nei metalli, le particelle abrasive sono responsabili della capacità di taglio del getto, che avviene per erosione.
Nei materiali più morbidi, l’acqua ad alta pressione contribuisce all’azione di taglio.

Una pressione più elevata si traduce in una velocità di taglio più elevata, in un costo inferiore per pezzo e, di conseguenza, in una maggiore produttività?
Per rispondere a questa domanda, dobbiamo prima definire alcuni termini, tra cui la potenza disponibile del getto.
Secondo la definizione dei produttori di getti d’acqua, la potenza può essere rappresentata dalla seguente equazione, dove K è una costante, P è la pressione e A è l’area della sezione trasversale dell’orifizio:

Potenza = K × ^P15 × A

Dall’equazione si evince che, a parità di potenza, una pressione più elevata richiede un orifizio di dimensioni inferiori, mentre un orifizio più grande è in grado di supportare solo una pressione inferiore.
Ad esempio, una pompa da 50 cavalli che funziona a 60.000 PSI utilizzerà un orifizio di dimensioni massime pari a 0,014 bar.
con una portata maggiore; utilizzando la stessa potenza a 90.000 bar, l’orifizio massimo sarà di 0,010 bar.
con una portata ridotta.

Se entrambi i getti hanno la stessa potenza, dove si colloca l’aumento della velocità di taglio potenziale?
La risposta può essere trovata semplificando ulteriormente l’equazione, dividendo la potenza per l’area della sezione trasversale del getto (A) per ottenere la densità di potenza (Pd).
Come prima, K è una costante e P è la pressione.

Pd = K × ^P15

La potenza dell’equazione precedente dipende dalla pressione e dal volume, ma la densità di potenza dipende solo dalla pressione che la pompa genera e, di conseguenza, dalla velocità del getto.

Ricordiamo la fisica di un’operazione a getto d’acqua abrasivo.
Le particelle abrasive vengono accelerate dal flusso d’acqua ad alta velocità; maggiore è la velocità del getto, più velocemente le particelle abrasive escono dal tubo di miscelazione e maggiore è la densità di potenza.

La maggiore densità di potenza del getto da 90KSI consente di raggiungere velocità di taglio più elevate.
In altre parole, una pressione più elevata porta a un flusso d’acqua più veloce, a particelle abrasive più rapide e, in definitiva, a un taglio più veloce.

L’abrasivo ha un’influenza significativa sull’efficienza operativa di un getto d’acqua abrasivo e rappresenta una parte importante del costo operativo.
Le applicazioni tipiche utilizzano come abrasivo il granato, che è alluvionale (sciolto, come sulle spiagge) o estratto e chimicamente inerte.

Gli abrasivi sono misurati in maglie, un riferimento alle dimensioni dei vagli di lavorazione, con numeri di maglie più grandi che indicano abrasivi più fini.
Ad esempio, 220 maglie hanno particelle più fini di 80 maglie.
Il taglio di materiali fragili come il vetro può richiedere abrasivi più morbidi come l’olivina per evitare scheggiature e crepe, per questo è importante adattare l’abrasivo all’applicazione.

Ogni numero di maglia ha una gamma (o distribuzione) di dimensioni delle particelle e occorre prestare attenzione nella scelta del tubo di focalizzazione per evitare l’intasamento da parte di particelle abrasive sovradimensionate.
Come regola generale, il diametro interno del tubo di focalizzazione dovrebbe essere pari a tre volte la dimensione della particella abrasiva più grande della distribuzione.

Un flusso a getto d’acqua a una determinata pressione ha un numero finito di particelle abrasive che possono essere aggiunte prima che le particelle inizino a ostacolarsi a vicenda.
Troppo abrasivo riduce l’efficienza del trasferimento del momento e rallenta la velocità di taglio.
Questo limite è comunemente indicato come rapporto di carico di picco o velocità massima di alimentazione dell’abrasivo.
Più grande è la dimensione dell’orifizio e il flusso attraverso l’orifizio, maggiore sarà la velocità di alimentazione dell’abrasivo necessaria per raggiungere la massima potenza di taglio del getto.
Anche questo fattore incide sul costo complessivo per pezzo.
Più abrasivo viene utilizzato nel processo, più alto sarà il costo per pezzo.

Tornando all’esempio del 50-HP con la portata più bassa dell’orifizio da 0,010″.
a 90 KSI, quando il getto raggiunge il suo rapporto di carico massimo, il getto ha la massima potenza di taglio.
Per la stessa potenza a 60 KSI di pressione, il getto dell’orifizio da 0,014″.
non raggiunge il rapporto di carico massimo a causa della maggiore portata.
A 60 KSI, il processo richiede più abrasivo per raggiungere il picco e, di conseguenza, un maggiore utilizzo totale di abrasivo, che incide sul costo dell’operazione e sul costo per pezzo.

In sintesi, una pressione più elevata comporta una minore quantità di abrasivo necessaria per raggiungere la massima potenza di taglio, il che si traduce in un minor utilizzo di abrasivo e in un minor costo per pezzo.

Una parte importante di qualsiasi conversazione sul taglio a getto d’acqua è l’influenza della larghezza del taglio.
Che cos’è la larghezza del taglio?
In parole povere, è la larghezza del materiale che viene rimosso durante il processo di taglio.
Più grande è l’orifizio, più ampio è il kerf.

Soprattutto quando si tagliano materiali costosi, il taglio a getto d’acqua con un kerf largo non presenta alcun vantaggio.
L’alta densità di potenza, l’orifizio piccolo e il kerf stretto di un sistema a 90-KSI aiutano a controllare il getto d’acqua abrasivo su raggi e angoli stretti.
È possibile apportare modifiche ai sistemi a getto d’acqua con orifizi più grandi, ad esempio riducendo il rapporto tra il diametro del tubo di focalizzazione e il diametro dell’orifizio a 2,0: in altre parole, un getto da 0,014″ utilizzerebbe un orifizio da 0,030″.
utilizzerà un tubo di focalizzazione da 0,030″.
tubo di focalizzazione da 0,030 pollici.
Questo però può ridurre la durata del tubo di focalizzazione, poiché durante la funzione di rifocalizzazione le particelle abrasive entrano in contatto con le pareti del tubo.