Actualidad en el corte por chorro de agua

El corte por chorro de agua abrasivo sirve para cortar prácticamente todo tipo de materiales, y comenzó a difundirse mundialmente hace unos 25 años. En ese momento llegaron las primeras máquinas a Argentina, y de ahí en adelante se pudo ver la evolución en todos los aspectos involucrados.
Por Ing. Héctor Pilot

Corte de chorro por agua

Cabezales de corte

Presurizando agua, a través de un orificio en el cabezal se produce un chorro de agua pura a velocidad supersónica, y posteriormente se le adiciona abrasivo que es el verdadero medio de corte. La evolución de estos cabezales ha sido mínima en los últimos 10 años, y no se ve que vaya a haber grandes avances que puedan incrementar velocidades o bajar costos mientras la tecnología siga por los mismos cauces.

 

Corte 2D, 3D

Si bien la mayoría de las máquinas desarrolladas para corte por chorro abrasivo son para corte plano, con el tiempo se han desarrollado cabezales 3D con el objetivo inicial de disminuir la conicidad típica del corte sin bajar la velocidad, y luego para poder cortar verdaderas piezas 3D. El software ha sido el principal componente de este desarrollo, y hoy se logran piezas técnicas muy elaboradas utilizando estos cabezales. Los mismos pueden venir con sistemas de control de altura por seguimiento de terreno, y usarse además con otros aditamentos como platos controlados como cuarto eje que permiten cortar en tubos.

 

Bombas de ultra alta presión

Se utilizan dos tipos de bombas para esta aplicación, las bombas tipo triplex de accionamiento directo por cigüeñal y las bombas intensificadoras, donde se presuriza aceite que luego por multiplicación de presión lleva el agua a los niveles requeridos para corte.

Como cuánto mayor velocidad tiene el abrasivo, mayor es la energía cinética de cada partícula, la velocidad de corte siempre se relacionó en forma directa con la presión de trabajo. De ahí la carrera por el incremento en la presión de las bombas.

En los últimos 20 años, las bombas triplex han podido pasar muy confiablemente y con bajo costo de unos 40.000psi de operación continua a los 60.000 psi actuales, probablemente un límite tecnológico para la tecnología de materiales actual.

Al mismo tiempo, las bombas intensificadoras iniciaron su periplo para esta aplicación en los 50.000psi, y llevó años lograr un equipo confiable de 60.000psi. Se requirió un desarrollo muy grande para poder pasar esa barrera, y se llegó a equipos para operación continua a 87.000psi. Sin embargo, estas bombas son extremadamente caras de fabricar, y nunca se logró confiabilidad ni vida útil de componentes que hagan de estas bombas una opción competitiva. El consumo de energía es enorme, los repuestos son muy caros y los intervalos de servicio impredecibles.

En resumen, hoy la bomba más eficiente desde todo punto de vista es la triplex de 60.000 psi, de bajo costo de fabricación, bajo costo operacional y muy confiable. Entrega la mejor relación costo beneficio comparado con cualquier modelo disponible actualmente de bomba intensificadora, por lo que se considera el desarrollo de bombas en una vía muerta. Ya no tiene sentido insistir con mayores presiones si no hay un salto muy grande en la tecnología de materiales.

El futuro del chorro de agua abrasivo se espera que pase por el “slurry jet” (bombeo de agua con abrasivo en suspensión), del que se viene hablando hace años, y que en laboratorio ha demostrado mayores velocidades de corte, y menor costo operacional desde el punto de vista estricto del corte. Lamentablemente también se choca con la barrera de la tecnología de materiales, y todavía se sigue trabajando en laboratorios, sin poder pasar a la práctica, ya que la vida útil de las bombas es extremadamente baja.

Corte herramientas

Software

Las primeras máquinas y algunas aún disponibles en el mercado, utilizaron controles numéricos genéricos, y software de CADCAM estándar para generar las trayectorias de los cabezales de corte. El problema es que el chorro de agua es una herramienta “blanda” y por tanto al avanzar en un material sólido, el chorro se retrasa y deja unos defectos importantes en las piezas. De ahí que hace más de 20 años se comenzaron a desarrollar modelos de corte que tienen en cuenta este retraso del chorro. En los primeros desarrollos de software específico para chorro de agua abrasivo, el objetivo era lograr que las esquinas de los cortes no mostraran una marca típica del cambio de dirección. Eso se logró, ¡pero había mucho más que hacer!

En la imagen de arriba se muestra un ejemplo de lo que puede lograrse con la evolución en el software, sin cambiar nada más, usando la misma bomba, el mismo caudal de agua y abrasivo y la misma presión, se logra hacer piezas mucho más grandes con la misma calidad de bordes en el mismo tiempo de corte.

Omax diseña y fabrica integralmente desde hace 25 años en Estados Unidos una amplísima gama de máquinas para corte por chorro abrasivo, y se ha convertido en el líder tecnológico gracias a los desarrollos que produce su propia ingeniería. Lankide es representante y servicio técnico especializado en la región.

Más información : www.lankide.com.ar

 

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