Comment les jets d’eau se comparent aux fonctionnalités traditionnelles du travail des métaux

Oct 04, 2023

Un jet d’eau peut produire des pièces avec une précision qui rivalise avec un processus d’usinage. Dans certains cas, ces tolérances de coupe peuvent être de +/- 0,0005 po.

Un jet d’eau est un outil polyvalent, avec un nom polyvalent.

La plupart des lecteurs de The FABRICATOR sont habitués à lire sur les jets d'eau et même à les voir chez FABTECH. Les machines peuvent découper des formes complexes dans une variété de métaux et de non-métaux. Cette technologie s'impose comme la seule option de coupe dans certaines applications, car le jet d'eau à haute pression et le grenat abrasif utilisé pour couper le métal ne modifient pas les propriétés du métal de base pendant le processus de coupe. (Les processus de découpe thermique peuvent créer une zone affectée par la chaleur autour de la zone de coupe qui modifie la microstructure du métal, introduisant ainsi une variabilité dans le processus, ce qui n'est pas bienvenu dans des activités hautement contrôlées telles que la fabrication aérospatiale. Le jet d'eau est un processus de découpe à froid.)

Mais le jet d’eau peut faire bien plus que la découpe de tôles 2D, de plaques et de structures tubulaires. Il peut offrir des fonctionnalités de travail des métaux qui ne sont dupliquées que par des appareils tels que les machines à électroérosion (EDM) et les broyeurs.

Lorsque la découpe au jet d’eau est parfois appelée « usinage au jet d’eau », ceux qui utilisent cette expression ont plus raison que ne le pensent leurs pairs du monde de la fabrication. Les jets d'eau éliminent la matière selon un processus d'érosion contrôlé mais accéléré. Les chips ne sont pas produits, mais il s'agit toujours d'un processus soustractif. Et dans certains cas, il s'agit d'un processus soustractif beaucoup plus efficace que d'autres technologies traditionnelles de travail des métaux.

Une machine à jet d’eau peut couper des géométries rapidement, plusieurs fois plus rapidement qu’une fraiseuse CNC. À titre d'exemple, considérons un travail impliquant de l'aluminium, plus précisément une plaque de montage de moteur de 1,25 pouces d'épaisseur en aluminium 6061 T6 (voir Figure 1).

Il faut 18 minutes pour découper toute la plaque au jet d'eau. (Pour le bien de cette conversation, ces pièces sont fabriquées avec une tolérance moyenne à l'esprit.) La préparation du travail dure 15 minutes.

Pour découper la même pièce sur une fraiseuse CNC traditionnelle, le processus prend environ 30 minutes. Le grand défi de cette application est que la pièce doit être retournée pour terminer le travail. Étant donné que la pièce doit être maintenue dans des étaux, elle doit être retirée, retournée et sécurisée avant que l'outil de coupe puisse éliminer l'excès d'épaisseur de matériau saisi par les étaux lors de l'enlèvement initial du matériau.

De plus, le temps de préparation pour ce type de travail est beaucoup plus long que celui d’un travail de découpe au jet d’eau. Cela dure environ 2,5 heures.

Les choses deviennent encore plus intéressantes si la même pièce est réalisée en titane, ce qui peut être difficile à usiner. La faible conductivité thermique du matériau permet une augmentation rapide de la température dans la zone de travail, ce qui a un effet néfaste sur les outils de coupe. En particulier, avec l’augmentation des températures, le titane devient plus malléable, que certains appellent aussi « gommeux », et peut adhérer aux outillages.

En gardant tout cela à l’esprit, une plaque de montage moteur en titane de 1,5 pouce d’épaisseur est traitée au jet d’eau en 36 minutes. La même pièce sur une fraiseuse CNC nécessite 390 minutes.

FIGURE 1. Un jet d'eau n'a besoin que de 18 minutes pour découper cette forme dans de l'aluminium 6061 T6 de 1,25 po d'épaisseur. Pour couper la même pièce sur une fraiseuse CNC traditionnelle, le processus prend environ 30 minutes et la pièce doit être retournée pour terminer le travail.

Comme tout atelier le sait, les temps d'arrêt des machines sont dans la plupart des cas mal vus, car si la machine ne crée pas de pièces, elle ne participe pas à des activités lucratives. C'est là que le jet d'eau brille vraiment par rapport au moulin.

En moyenne, un atelier peut installer un jet d'eau pour un travail en 15 minutes. Aucun appareil lourd et encombrant ne doit être chargé sur la table. Il suffit de poser la pièce sur les lattes de la table. De plus, un seul dispositif de coupe est nécessaire.

Pendant ce temps, un atelier d’usinage peut avoir besoin d’environ 2,5 heures par tâche pour la configuration. Chaque usine utilise des dispositifs de maintien de pièce qui sont lourds et longs à installer avant le travail de découpe. Ces types de travaux de déchiquetage utilisent également plusieurs outils de coupe, qui doivent tous être chargés dans la machine et référencés par rapport à la pièce à usiner.