La découpe par jet d'eau est un procédé érosif qui utilise de l'eau à haute pression pour couper divers matériaux afin de créer des formes en 2D telles que des joints en mousse et en caoutchouc, ainsi que pour couper des produits tels que des aliments, des textiles, etc. Combinée à un abrasif, la découpe par jet d'eau est utilisée pour couper des matériaux durs tels que l'acier, l'aluminium, le verre feuilleté, la pierre, la céramique, etc. Les machines offrent des alternatives à d'autres méthodes telles que l'EDM (un autre procédé érosif), la découpe au plasma ou au laser, ainsi que les techniques traditionnelles telles que le fraisage et le poinçonnage. Un avantage principal de la découpe par jet d'eau par rapport à certaines autres opérations est qu'elle n'ajoute pas de chaleur au matériau pendant le processus, ce qui minimise le besoin de traitement thermique après coupe. Cela la rend particulièrement utile pour les pièces d'aéronefs. Pour plus d'informations sur d'autres procédés de fabrication, veuillez consulter notre article sur les Types de Fabrication.
Les fondamentaux
La plupart des systèmes à jet d'eau utilisent un système de déplacement X-Y contrôlé par ordinateur pour faire déplacer la buse à jet d'eau sur la pièce selon les instructions CNC. La tête peut être fixée avec un bras articulé pour permettre des coupes en biseau. Des têtes fixes peuvent également être utilisées pour des opérations de rainurage où la pièce elle-même se déplace. La pièce est parfois immergée dans une piscine d'eau pour réduire le bruit et la saleté. Des systèmes sont disponibles qui combinent la coupe à l'eau et à l'abrasif (pour les matériaux durs) ainsi que des systèmes à l'eau seule (pour les matériaux souples). Pour la coupe abrasive, un orifice serti réduit l'usure de la buse.
La découpe par jet d'eau peut produire des coupes de haute qualité avec des tolérances en pouces dans la plage du millième de pouce. Des épaisseurs d'acier inoxydable allant jusqu'à 25 cm sont apparemment réalisables. La clé de la découpe par jet d'eau réside dans l'existence de pompes haute pression, qu'il s'agisse d'intensificateurs hydrauliques ou de pompes triplex motorisées, pour fournir des pressions dans la gamme de 410 bar. Pour les matériaux durs, on utilise généralement des abrasifs ronds ou à arêtes vives, qui sont mélangés à l'eau via un venturi. Un système typique consommera environ 45 kg d'abrasif pendant une période de coupe de deux heures.
Applications
La découpe à l'eau uniquement a de nombreuses applications dans la coupe de matériaux souples. Elle offre une méthode propre, sans usure, pour couper des produits alimentaires allant de la viande aux légumes. Lors de la coupe d'autres matériaux souples tels que la mousse et le caoutchouc, le procédé permet l'empilement de plusieurs feuilles et la découpe en ligne unique. Il est utile pour un seul article et le prototypage en faible volume de joints et similaires. La méthode peut être utilisée pour couper du polystyrène expansé, des laminations, du cuir, du carton, du vinyle, etc. Elle est employée dans les opérations de transformation comme méthode de minimisation de la poussière.
Les matériaux plus durs dépendent des abrasifs dans le jet d'eau – généralement du grenat, disponible en différentes granulométries. Pour des sections fines de moins de 3 mm environ, le mélange eau-abrasif produit une coupe à parois droites et les bords sont perpendiculaires aux faces. À mesure que les sections deviennent plus épaisses, certains bords commencent à sous-cuter en raison de l'élargissement du jet d'eau. Cela peut être partiellement contrôlé en inclinant la machine de coupe de manière à ce que le bord d'élargissement soit orienté vers le côté de la chute de la coupe. La coupe en ligne unique est possible, notamment en l'absence de zones affectées par la chaleur, et particulièrement pour les sections fines.
Bien que le jet d'eau laisse une petite encoche, le flux possède toujours un rayon, rendant impossible l'obtention de coins intérieurs pointus. Pour le perçage, le jet d'eau commence par une impulsion initiale à haute pression, ce qui crée un léger cratère ou une indentation à la surface. La découpe au jet d'eau est avant tout un procédé de coupe en travers, et bien qu'elle puisse être utilisée pour le gravure, il y a moins de contrôle sur la profondeur de coupe qu'avec le fraisage.
La découpe par jet d'eau est considérée comme un procédé propre car il n'y a pas de combustion. Elle est également propre dans le sens où elle ne produit pas de bavure le long des bords de coupe. Elle soulève toutefois la préoccupation des consommables et de leur élimination lorsque des abrasifs sont utilisés. Les abrasifs peuvent être récupérés et réutilisés dans une certaine mesure. La qualité de l'eau joue également un rôle dans le bon fonctionnement d'un système de jet d'eau. Contrairement à la découpe au plasma, qui ne fonctionne qu'avec des matériaux conducteurs électriques, la découpe par jet d'eau peut traiter de nombreux types de matériaux. De plus, contrairement à la découpe au plasma, ce n'est pas un dispositif portable à main, ce qui en fait une solution plus adaptée à la production en atelier plutôt qu'aux travaux sur le terrain. Bien que la découpe par jet d'eau soit capable de réaliser des coupes haute définition, elle est d'un ordre de grandeur moins précise que l'EDM, mais dix fois plus rapide. La découpe par jet d'eau et la découpe laser ont des capacités proches pour produire des détails fins, la découpe au plasma étant moins performante, mais progressant dans ce domaine. Lorsqu'il s'agit d'épaisseurs bien supérieures à 5 cm, la découpe par jet d'eau est le procédé non traditionnel de découpe de métal le plus efficace.
Les machines à jet d'eau sont disponibles en différentes tailles, allant des coupeurs de petit format avec une zone de coupe typique de 2 x 4 pieds à des machines grand format avec une largeur pouvant atteindre 10 pieds et une longueur jusqu'à 50 pieds.
Opération
La programmation CNC pour la découpe à jet d'eau est réputée simple et de nombreux fabricants proposent des systèmes qui importent des fichiers CAD dans un logiciel de fabrication qui, à son tour, crée le code G pour la machine. Les vitesses d'alimentation pour de nombreux matériaux et épaisseurs standard sont générées automatiquement. Bien que la plupart des systèmes reposent sur un mouvement X-Y et un ajustement vertical de la buse à jet d'eau, des systèmes à 5 axes sont disponibles.
Services
De nombreux ateliers de fabrication et usines choisissent la découpe à jet d'eau comme outil principal en raison de sa capacité à traiter une large gamme de matériaux. De même, les prestataires de services de découpe ont souvent accès à toutes les formes de découpe non traditionnelles et peuvent ainsi proposer la technologie la plus avantageuse pour chaque tâche. Certains fournisseurs d'équipements vendent des machines de découpe à jet d'eau, plasma et laser avec l'idée que ces technologies sont quelque peu complémentaires, et non nécessairement concurrentes.
Résumé
Cet article présente une brève discussion sur les services de découpe au jet d'eau, y compris les fondamentaux du fonctionnement et la façon dont ils se comparent à des technologies de découpe similaires. Pour plus d'informations sur d'autres produits.
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