Tecnologia Mecânica I - Corte por Jacto de Água PDF - 2021

TECNOLOGIA MECÂNICA I CORTE POR JACTO DE ÁGUA Carlos JoséLeitão Manuel Simões (Responsável) Ivan Galvão Ivan Galvão IvoIvo Bragança Bragança  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto...

TECNOLOGIA MECÂNICA I CORTE POR JACTO DE ÁGUA Carlos JoséLeitão Manuel Simões (Responsável) Ivan Galvão Ivan Galvão IvoIvo Bragança Bragança  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Peças - exemplos 2  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Peças - exemplos 3  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água 4  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água 5  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água 6  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água 7  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Enquadramento Sensivelmente a meio do século XX surgiu o processo de corte por jacto de água. Com a utilização de pressões ultra elevadas tornou-se possível cortar materiais mais densos e com maior dureza adicionando abrasivos ao jacto. Esta tecnologia torna possível cortar materiais muito densos de forma mais eficiente que alguns processos de corte mecânico. 8  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Algumas Características do Processo Água pressurizada (tipicamente de 21000 a 90000 PSI ~ 1500 a 6000 bar) Fluido passa por uma orifício de reduzida secção (0,1 a 0,6 mm) Jactos de elevada velocidade (podem atingir >Mach 3) e reduzido diâmetro permitem cortes céleres com baixo desperdício de material O corte processa-se por um mecanismo de erosão  origina tensões residuais mecânicas Corte não é efectuado por uma fonte de calor, logo não há uma Zona Afectada pelo Calor (ZAC) Permite o corte de geometrias complexas Boa repetibilidade 9  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Mecanismo de Corte A tecnologia recorre a um jacto de água de elevada velocidade, com ou sem aditivos, que funciona como ferramenta de corte. Promove-se a erosão da peça de acordo com a trajetória previamente programada. Processo de corte sem aditivo Adequa-se ao corte de materiais não metálicos (macios) Processo de corte com aditivo Pode ser utilizado no corte de materiais mais duros e densos (maior gama de aplicabilidade) 10  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Mecanismo de Corte É comum dividir o processo de corte em 2 variantes: 1) Sem Aditivos; 2) Com Aditivos A escolha depende, principalmente, da dureza e espessura do material a cortar. 1) Um jacto de água a elevada velocidade colide com o material da peça a cortar. A energia é dissipada e promove a erosão do material. 2) Um jacto fino com elevada velocidade é formado e, posteriormente, são adicionadas partículas abrasivas que são misturadas por vácuo (por efeito de Venturi). O corte é efectuado pelas partículas abrasivas, que atingem velocidade suficiente para erodirem materiais de elevada dureza, e não pela água (meio de aceleração). 11  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Cabeça de corte “Nozzle” 1 – Tubo de admissão de água 2 – Orifício em rubi, safira ou diamante (jewel) 3 – Entrada das partículas abrasivas (granada, silicatos ou óxidos Al) 4 – Tubo de mistura 5 – Protecção do bico da cabeça de corte 6 – Jacto de água com abrasivo 7 – Material a cortar 12  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I “A diagram of a water jet cutter”  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Cabeça de corte “Nozzle” 1 – Água pressurizada (ex. 400MPa) é admitida com velocidade reduzida 2 – Redução de secção de passagem da água fluido com elevada velocidade e muito fino (ex: 900m/s) Material do Tempo de vida Utilização típica Particularidades Orifício Uso geral, 50% tempo de vida quando Safira 50 a 100 horas Jacto de água (CJA) utilizado com abrasivo Rubi 50 a 100 horas CJA com abrasivo Não ajustado para puro CJA Diamante 800 a 2000 h. Principalmente CJA 10 a 20X mais dispendioso que Rubi e safira 13  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Cabeça de corte “Nozzle” 3 – Adição a partir de um sistema de alimentação do material abrasivo A elevada velocidade do jacto cria uma redução de pressão (vácuo) devido ao efeito Venturi. Imediatamente abaixo do orifício, na câmara de mistura, o vácuo promove a mistura do abrasivo ao caudal, puxando-o do sistema de alimentação. 14  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Cabeça de corte “Nozzle” 4 – Tubo de mistura (pode ser de diferentes materiais e tem um desgaste elevado) Material Tempo de vida Particularidade Foram os primeiros e, actualmente, já não Carboneto 4 a 6 horas são utilizados. Necessitavam de constante Tungsténio substituição, pois perdem a forma cilíndrica “low cost” 35 a 60 horas Utilizado para desbastes ou treino/ensaios Compósito “premium” Usado tanto para trabalhos de precisão 100 a 150 horas Compósito como dia a dia 5 – Protecção do bico da cabeça de corte 6 – Jacto de água já com o abrasivo que vai cortar o material 7 – Material a cortar segundo uma trajectória para fabricar uma nova peça 15  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Representação esquemática de um equipamento 16  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Equipamento CJA Fornecimento de Fluido – A água, o fluido tipicamente utilizado, deve ser tratada de acordo com os dados do fabricante. Filtrada para retirar partículas em suspensão e pode ser tratada, por forma a obter valores adequados de sólidos dissolvidos, pH, matéria orgânica, temperatura, etc. Podem ser adicionados aditivos (álcool, glicerol, óleos) para melhorar a coerência do jacto. A qualidade da água afecta o funcionamento do sistema e a vida dos componentes do equipamento. Unidade hidráulica – Bomba hidráulica, accionada por um motor eléctrico (10-100hp), origina a pressão hidráulica necessária para operar outro componente designado intensificador. (pressão de óleo ~5 a 35MPa) 17  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Jacto de Água Corte por Jacto de Água Equipamento CJA Intensificador – Este componente tem o objectivo de aumentar a pressão da água para valores muito elevados É designado “intensificador” porque amplifica a pressão proveniente da bomba de óleo para gerar a pressão desejada do fluido cortante Atenuador ou Acumulador de Pressão – Destina-se a atenuar as variações de pressão após a água pressurizada abandonar o intensificador (variações