ACTA SORTEO DE PERITO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FISICAS Y NATURALES

Procesos de Manufactura I Corte por chorro de agua

Corte por chorro de agua (Water jet)INTRODUCCIN:Para realizar el corte de un material determinado se necesita de una cierta cantidad de energa. En el proceso de corte se produce lo que se denomina transformacin de la energa. La cantidad de energa que se entrega se transforma en energa de deformacin del material a cortar. Ahora todo tipo de fluido en movimiento lleva asociado una determinada cantidad de energa cintica. Por lo tanto este fluido deber tener una energa mayor o igual a la necesaria para realizar el corte.Como medio portador de energa en general, se puede utilizar casi todos los elementos lquidos: agua, aceites, alcoholes y hasta metales lquidos como por ejemplo el mercurio. Ahora, el agua presenta una serie de ventajas con respecto a los dems:a) Existe en cantidades suficiente y en calidad requerida (agua potable) en casi todos los lugares. b) Bajo costo en su empleo con respecto a los otros fluidos.c) Se logra acceder a ella fcilmente. d) Buenas condiciones de fluidez (baja viscosidad) de lo contrario sera muy difcil lograr la salida del chorro por un pequeo orificio a alta velocidad.Por estas razones el corte por chorro de agua es una opcin muy interesante a la hora de trabajar sobre el corte y mecanizado de materiales.

Esta tecnologa se utiliza para cortar piezas de todo tipo de materiales, tanto metales, como cermicos o plsticos. Corta por abrasin, debido a la velocidad que alcanza el agua erosiona las superficies arrastrando micro-partculas de material.

PROCESO DE CORTE POR WATER JETEste sistema se caracteriza por realizar los cortes industriales en fro, debido a lo cual no modifica las estructuras internas de los materiales. Es un corte por agua, limpio y ecolgico, no contamina al medio ambiente con emisiones de gases ni productos qumicos. El principio del corte es sumamente sencillo pero requiere de altsima tecnologa: el agua sola o con abrasivo (garnet) es forzada a pasar, mediante una bomba de gran potencia por un minsculo orificio. De este orificio sale un muy fino chorro de agua con una enorme presin y es as como se produce el corte. Este orificio se mueve guiado por un control numrico sobre el material a cortar. De esta forma se corta todo tipo de material y espesor, estando los lmites dados por las medidas de la mquina en ancho, largo y espesor. En este proceso se utiliza una tobera por la que sale el agua a ms de 1000 m/s. Para alcanzar esta velocidad el agua debe ser comprimida a ms de 4000 kg/cm2. Cuando se trata de materiales duros o difciles como rocas, vidrios, metales, se aade un abrasivo.Materiales tpicos de corte segn su rubro:

AUTOMOVIL: aceros, cueros, composites, cauchos.

AERONUTICO: fibra de carbono, titanio, aleaciones, aislantes.

METALURGIA: aceros, aceros inoxidables, aleaciones, latn.

ALIMENTARIO: pescados, pasteles, chocolates, carnes.

JUGUETES: polipropileno, fibras sintticas, espumas, polmeros.

PUBLICIDAD: metacrilato, pvc, vinilo, polietileno.

CONSTRUCCIN: barra, cermicas, mrmol, vigas.

MUEBLERA: espejos, tejidos, vidrio, madera.

Tambin existen muchas reas de aplicacin en el sector de las chapas metlicas en el cual el chorro de agua es de gran inters, por ejemplo, el corte de metales no ferrosos tales como cobre, aluminio y bronce, o materiales ms gruesos que no requieren posterior acabado.Desde un punto de vista realista, el lmite del espesor a cortar econmicamente viable se detiene alrededor de 150 mm, dependiendo del material.Cuando se trate de materiales tales como vidrio plano, piedra natural y artificial, acero, fibra de vidrio, acero templado entre otros, ser necesaria la adicin de algn abrasivo (arena especial agregada al agua para aumentar el rendimiento de corte.Generadores de la presin:Para lograr la alta presin necesaria se utilizan multiplicadores que se basan en don cilindros en lnea.

En el primero se aade aceite a alta presin 400 kg/s y el segundo se llena con agua. Si la relacin de dimetros es de 10:1 obtenemos en el cilindro de agua una presin de salida de 4000 kg/s.

(Conjunto de impulsin de doble efecto de 20 Kw.)Es importante destacar que las toberas de salida deben estar realizadas de forma de resistir la presin aplicada Entre ellas se pueden encontrar algunas formas como las siguientes:

PRESIN DE TRABAJO

La mayora de los productos a cortar como revestimientos de techos, alfombras, bandejas se pueden cortar a unos 2,8 Kbar (40.000 psi). Las piezas duras como paneles de madera y de carrocera hechas en materiales compuestos moldeados precisan por lo menos 3,4 Kbar. Los paneles de instrumentos de automotores se cortan con dos presiones, una de 3,4 Kbar y la otra de 1,4 Kbar. Con la de 3,4 Kbar se corta el revestimiento y el relleno y con la otra solo el revestimiento.

Es muy importante lograr mantener la presin al mnimo posible para lograr una produccin con una buena calidad y para que el consumo de toberas sea el menos posible.

TOBERAS

Un estrecho chorro de agua coherente produce la mxima velocidad y la mayor calidad de corte. El chorro de agua logra esta caracterstica de dos maneras: Primero: un agujero cortado limpiamente y preciso en la superficie superior produce la restriccin del caudal de agua, que asegura la mxima presin de corte.

Cuanto mas afilado es el corte en la entrada del agujero, ms coherente y potente ser el chorro de agua.

Segundo: El corte cnico en la superficie inferior del orificio produce el mximo flujo de aire hacia el chorro, reduciendo la cantidad de vaci creado, logrando el chorro mas estrecho posible

Los puntos ms crticos de un orificio son la superficie superior, especialmente alrededor del taladro y el dimetro inferior de este. El deterioro de estas superficies debido a la alimentacin de agua inadecuada solo causara una mala calidad del chorro y menor duracin del orificio

ORIFICIOS DE TOBERAS Para cortar distintos materiales

Vinilo = 0.125mm

Revestimientos de techo =0.152mm

Paneles de puerta de instrumentos =0.178mm

Fibra de Vidrio =0.229mm

Moquetas =0.254mm

Corte con abrasivos =0.254mm

=0.406mm

Los orificios de diamante son los de mayor duracin y costo (350 U$S), le siguen en eficiencia los de zafiro (20 U$S)Los orificios en diamante son algo menores

Diamante 0.007

Zafiro 0.008 CALIDAD ACEPTABLE DEL AGUA Para asegurar un funcionamiento correcto del intensificador y para obtener la mxima duracin de los consumibles, se debe efectuar un anlisis del agua de entrada antes de instalar un intensificador.

La pobre calidad del agua acorta la duracin de las toberas y por consiguiente aumenta el costo. Las siguientes sustancias y sus niveles de concentracinaceptables deben cumplirse con el fin de asegurar la mxima duracin yeficiencia del sistema Sustancia Concentracin

Dureza - 17 ppm

Hierro (fe) - 0.1 ppm

Slice (SIO3) - 15 ppm

Nivel Ph Entre 6.5 y 9.5

Total de Slidos Disueltos - 100 ppm

Contenido de Bacterias - 100 ppm

Nivel de Cloro - 5 ppm

De no reunir estas condiciones se debe tratar el agua con resinas de intercambio inico

Comparacin con otros mtodos de corteExisten varias razones para este rpido crecimiento del mercado. Por una parte, el corte por chorro de agua representa una alternativa interesante al punzonado tradicional; y, de hecho, tanto para materiales duros como blandos. Porque, de forma similar al lser, el chorro de agua produce flexibilidad y permite tamaos de lote ms reducidos, puesto que se eliminan en gran medida los costes de utillajes. En comparacin con el corte trmico, el corte por chorro de agua ofrece con frecuencia la ventaja de lo que se denomina corte con acabado. El corte puede ser preciso y con un acabado de la superficie de mxima calidad. El corte en fro no provoca un incremento de la dureza ni la fusin del material, lo cual no slo ahorra los costes del procesamiento mecnico adicional, sino que proporciona tambin beneficios logsticos y tiempos cortos de reaccin.En el rango de mayor espesor, el corte por chorro de agua compite con procesos tales como fresado o erosin. Dado que se trata de un proceso fro, se ha convertido en una necesidad en muchas ramas industriales, en especial en la construccin de aviones. Por lo tanto, los componentes estructurales de aeronutica se cortan de forma prcticamente exclusiva con agua.

Otro ejemplo ajeno a la industria aeronutica, del que se ha tenido conocimiento hace poco: un componente fabricado en acero inoxidable de 15 mm de calidad mxima de maquinado cuesta 4,70 Euros con corte por chorro de agua, pero 15,80 Euros con fresado en un centro de mecanizacin, es decir, cerca de tres veces ms. Esto se debe no slo al hecho de que se requiere una cantidad considerablemente superior de material para el fresado; tambin la velocidad de mecanizacin es considerablemente menor con el fresado. Asimismo, se utilizan herramientas diferentes para el fresado para producir los radios. Con el corte por chorro de agua, sencillamente se corta cualquier contorno o radio.

El corte por chorro de agua comienza donde termina el corte por lser. Esto siempre ha sido as y seguir sindolo. En pocas palabras, esto significa que para el acero inoxidable de 15 mm y el acero dulce con bajo contenido en carbono y una lmina de aceite, de 20 mm, el corte por chorro de agua es mejor.Es diferente del caso del aluminio, que slo se puede cortar muy bien con el chorro de agua, porque con el lser se producen potentes reflexiones. El chorro de agua es, sencillamente, ms econmico desde espesores a partir de 5 mm.Si se necesita un borde limpio, el componente se debe cortar sobredimensionado con el lser y, a continuacin, eliminar el sobrante. Igualmente, puede ser necesario un tratamiento trmico adicional. Es posible generar superficies limpias con el chorro de agua desde el mismo comienzo. Por lo tanto, siempre depende de lo que se deba hacer con el componente ms adelante.

El corte por chorro de agua tiene una enorme velocidad y beneficios de coste con respecto a la electro-erosin. Un componente de acero inoxidable de 10 mm se puede cortar hasta 25 veces ms con este ltimo procedimiento de erosin.

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