Technologie de la découpe au jet d‘eau

La pompe KMT Waterjet utilisée pour la découpe au jet d‘eau est la plus connue au monde. Des entreprises appartenant à différents secteurs utilisent avec une grande efficacité les produits de découpe de KMT Waterjet depuis plus de 40 ans. Grâce à sa flexibilité et à la fiabilité, la technologie de découpe au jet d‘eau est adaptée à la production d‘objets imbricables de grande taille, ainsi qu‘à des applications spécialisées dans la fabrication d‘objets complexes et en petite série. Des entreprises innovantes découvrent quotidiennement de nouvelles applications pour la découpe au jet d‘eau, ce qui leur permet de développer leurs capacités de production et d‘optimiser leur efficacité et leurs bénéfices.

Le succès commercial, la croissance et la survie de nombreuses entreprises et préparateurs de travaux qui découpent, façonnent et usinent des matériaux reposent sur l‘utilisation de machines de découpe au jet d‘eau dans leurs processus.

Quatre facteurs principaux permettant à la découpe au jet d‘eau de se démarque des autres méthodes :

• Versatilité/flexibilité
• Découpe haute précision sans gaspillage et presque aucune retouche
• Capacité à découper presque tous les types de matériaux quelles que soient leurs épaisseurs : des feuilles aux pièces à usiner de 12 pouces/305 mm d‘épaisseur
• Possibilité de combiner la découpe au jet d‘eau à d‘autres méthodes d‘usinage, comme la découpe au laser et au plasma ou le poinçonnage

Quels sont les avantages de la découpe au jet d‘eau comparativement aux autres procédés de découpe ?

  • mise en œuvre très rapide - de la planche à dessin à la découpe
  • durée de mise au point réduite – les forces tangentielles très modérées rendent souvent inutile un serrage complexe de la pièce d‘usinage
  • haute précision – post-découpe coûteuse inutile
  • grande vitesses de coupe
  • réaffûtage d‘outils inutile 
  • sécurité pour l‘opérateur et l‘environnement – ni vapeurs, ni poussière, ni réfrigérant onéreux ne sont requis
  • procédé de découpe à froid – pas de modification de structure du matériau
  • produit final propre - retouchage inutile
  • arêtes de coupe sans bavures – retouchage inutile dans la plupart des applications
  • faible largeur de la saignée
  • idéale pour la réalisation rapide de prototypes, la production flexible. a fait ses preuves dans la production de grandes séries
  • consommation de matériau optimisée avec logiciel DFAO
  • solutions sur mesure pour la clientèle

TECHNOLOGIE DES POMPES DE DÉCOUPE HAUTE PRESSION

La pompe de découpe au jet d‘eau est le cœur du système de découpe au jet d‘eau, elle charge des milliers de mètres cubes d‘eau sous pression, puis la pulvérise par la tête de découpe à des vitesses très élevées via un minuscule orifice. Elle occupe un rôle central et doit pouvoir répondre à des demandes d‘utilisation et à des exigences de précision élevées.


Le principe de la multiplication de pression

Un moteur électrique entraîne une pompe hydraulique qui agit sur le circuit d‘huile du multiplicateur de pression ; la pression y est multipliée par vingt et envoyée sous forme de haute pression dans le système.

Principe de fonctionnement lors de la génération de pression

De l‘eau est prélevée du réseau d‘alimentation local et pressurisée jusqu‘à 7 bar au moyen d‘une pompe de charge. L‘eau traverse un système de filtrage avant d‘être dirigée dans les vérins à haute pression du multiplicateur de pression. Le principe de fonctionnement du multiplicateur de pression comprend un circuit primaire qui refoule l‘huile hydraulique via une vanne à quatre voies jusqu‘à un maximum de 200 bar au moyen d‘une pompe hydraulique entraînée par moteur, et ce du côté gauche ou droit du vérin hydraulique.

Les deux plongeurs montés aux deux extrémités du piston hydraulique compriment l‘eau en présence dans les deux cylindres à haute pression du multiplicateur de pression. Ces cylindres à haute pression font partie du circuit d‘eau secondaire. Des clapets anti-retour aux deux extrémités des cylindres à haute pression régulent l‘alimentation en eau pure dans les cylindres à haute pression, ainsi que le refoulement de l‘eau de découpe sous pression vers la sortie de la pompe. La pression d‘eau d‘env. 6 000 bar est générée dans un rapport de surface de piston approximatif de 38:1. Un accumulateur de pression (atténuateur des pointes de pression) est prévu pour réguler le signal de haute pression à la sortie de la pompe pendant le changement de direction du piston hydraulique. La pompe à haute pression est reliée avec la tête de découpe au moyen d‘une tuyauterie en acier spécial haute pression. Une buse saphir ou diamant dans la tête de découpe focalise la pression en un jet d‘eau ultrarapide (vitesse allant de 800 à 1 000 m/s env.).

Pour augmenter encore la force de découpe pour les matériaux durs, de l‘abrasif est mélangé au jet d‘eau. Une fois cet ajout effectué, l‘abrasif, l‘eau et l‘air sont mélangés dans la chambre de mélange de la tête de découpe, concentrés par le tube de focalisation et accélérés à la vitesse maximale. Il en résulte un jet d‘eau à très forte énergie, capable de découper par microérosion des matériaux même de grande épaisseur et de compositions diverses, comme par exemple les métaux, les minéraux et même la verre à l‘épreuve des balles, ou d‘y pratiquer également des ouvertures/trous.


TECHNOLOGIE DE TÊTE DE DÉCOUPE
Eau pure et abrasif


Voici comment fonctionne une tête de découpe à l‘eau pure

L‘eau est envoyée via des tuyauteries spéciales, résistantes à la pression et flexibles, à la tête de découpe qui reste ainsi mobile. La tête de découpe comprend une vanne à commande pneumatique et un tube porte-buse à l‘extrémité duquel se trouve une buse en matière précieuse (en général du diamant ou du saphir), fixée avec un écrou-raccord spécial. Le jet de découpe quitte la buse à une vitesse allant jusqu‘à trois fois celle du son. 

Pour les applications à l‘abrasif

la buse d‘eau est suivie d‘une tête d‘abrasif spéciale servant au mélange de l‘abrasif avec l‘eau à haute pression. Les mouvements de la tête de découpe sont normalement contrôlés et commandés via le système de commande CN de l‘installation de découpe au jet d‘eau.

Des ouvertures de fuite protègent le corps de buse, le tube porte-buse et l‘écrou de buse contre l‘endommagement ; elles indiquent quel raccord doit être resserré ou quel joint remplacé. La construction unique en son genre permet un changement de joint en moins de cinq minutes et sans outil.

La puissance élevée au niveau de la gestion des têtes de découpe à l‘abrasif de KMT Waterjet, ainsi que leur facilité d‘entretien et d‘utilisation, sont inégalées jusqu‘à présent. La construction simple permet un changement de buse en quelques secondes et sans outil !

Découpe au jet d‘eau avec de l‘eau pure ou de l‘abrasif

En matière de découpe au jet d‘eau, les matériaux tendres sont découpés avec le procédé à l‘eau pure, les matériaux plus durs en ajoutant des abrasifs.

Le procédé de découpe à l‘eau pure

Ce mode de découpe est utilisé en premier lieu pour les matériaux tendres comme par exemple les matières plastiques, les produits d‘étanchéité, les feuilles métalliques, le contre-plaqué, les denrées alimentaires et autres matériaux similaires. Pour ce faire, de l‘eau du robinet est pressurisée et comprimée à travers une petite buse en pierre précieuse, ceci produisant un jet de découpe extrêmement puissant. Ce jet sort de la buse à une vitesse pouvant aller jusqu‘au triple de celle du son et permet la découpe de matériaux à très haute vitesse (la vitesse de découpe réellement possible dépend du matériau).

 Modèles de découpe à l‘eau pure

 


Procédé de découpe à l‘abrasif

Les procédés de découpe à l‘abrasif sont utilisés pour les matériaux plus durs tels que les métaux, le verre, les minéraux, le béton, les composites du verre, les matériaux céramiques, l‘aluminium ou l‘oxyde de silicium.
Dans les applications où la découpe à l‘eau pure arrive à ses limites, on utilise la découpe à l‘abrasif. Avec le procédé de découpe à l‘abrasif, des substances abrasives sont mélangées au jet d‘eau (sous forme de fines particules). Après ajout de cette substance, elle est mélangée avec de l‘eau et de l‘air dans la chambre de mélange ; ce mélange quitte alors le tube de focalisation de façon centrée et à vitesse maximale. Il en résulte un jet d‘eau à très forte énergie, capable de découper des matériaux même de grande épaisseur et de compositions diverses, comme par exemple les métaux, les minéraux et même le verre à l‘épreuve des balles, ou d‘y pratiquer également des ouvertures/trous.

Modèles de découpe à l‘abrasif