Pro e contro della lavorazione waterjet

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Il primo indubbio vantaggio della lavorazione waterjet  è dovuto al fatto che la lavorazione avviene a freddo, quindi senza alterazione termica e strutturale del materiale, in assenza di sollecitazioni meccaniche, senza che si generino vapori, fumi e polveri, a tutela dell’ambiente.
E’ possibile tagliare qualsiasi materiale, fragile o tenace che sia, con precisioni nell’ordine del centesimo. Il getto può iniziare a lavorare in qualsiasi punto della superficie, seguendo qualsiasi percorso, senza dover seguire direzioni particolari.
Il fatto che le forze in gioco siano molto contenute comporta che anche i sistemi di presa pezzo, se necessari, non richiedano soluzioni particolari, ma siano piuttosto semplici. Dal punto di vista del processo, non esistono problemi legati all’usura dell’utensile, il materiale può essere sfruttato al massimo, minimizzando gli sfridi, il prodotto finito non necessità di alcuna forma di pulizia.
La tecnologia Waterjet non è inquinante sia perché non sono prodotti fumi e polveri durante la lavorazione, sia perché vengono utilizzati oli o grassi.
Per contro, esistono problemi di rumorosità anche se i sistemi più moderni sono ormai dotati di dispositivi di isolamento acustico. La sicurezza degli operatori, viste le alte pressioni in gioco, richiede particolare attenzione, in particolare per quanto riguarda i sistemi di protezione.
Le macchine che si basano sul Waterjet hanno comunque un costo non trascurabile, anche se, come sempre avviene, l’evoluzione tecnologica sta pian piano ridimensionandoli e, per il prossimo futuro, ci si aspetta sistemi con prestazioni sempre maggiori con costi sempre più contenuti.

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Ma quali sono le lavorazioni che possono essere eseguite con le tecnologie Waterjet?

Le lavorazioni che possono essere eseguite con le tecnologie Waterjet e Abrasive Waterjet sono molteplici, alcune che riguardano la separazione dei materiali, altre che si limitano al trattamento delle superfici.
Il taglio, forse la più classica delle lavorazioni a getto d’acqua, può oggi essere eseguita con o senza abrasivo, a seconda del materiale, permettendo di raggiungere livelli qualitativi molto elevati. L’economicità del taglio è essenzialmente legata alla velocità di esecuzione, che a sua volta dipende dalla qualità richiesta, dalla pressione, dalla portata dell’eventuale abrasivo, da come incide il getto sul pezzo (angolo) e dalla distanza ugello-pezzo. Naturalmente il taglio, e la velocità con cui si deve tagliare per avere un prodotto di qualità conforme, dipende anche dal materiale e dallo spessore. In generale si ha che basse velocità permettono alte finiture e che la velocità, come sembra intuitivo, diminuisce con l’aumentare dello spessore. Un testimone caratteristico del taglio sono le striature, tipiche delle lavorazioni su altri spessori e/o ad alta velocità. Queste striature sono dovute alla meccanica con cui avviene il taglio: il flusso deve entrare ed uscire. Se la velocità è bassa, il flusso entra ed esce praticamente dallo stesso punto ma, se la velocità è alta (o lo spessore è alto) l’uscita non coincide con l’entrata e si generano le striature che, oltre a pregiudicare la qualità, possono portare alla “instabilità”, un po’ come avviene nell’asportazione con le vibrazioni, con la formazioni di bande più che di striature. In questi casi la qualità è seriamente compromessa. Un impiego interessante riguarda poi tutti quei materiali che potrebbero essere danneggiati dal taglio con altre tecnologie: fra questi spicca il taglio dei materiali compositi, sebbene richieda alcune accortezze per evitare la delaminazione. Una tecnica comune è quella di praticare un preforo di invito col trapano, per poi procedere col taglio a getto: diversamente il getto tenderebbe a seguire il percorso che offre minor resistenza, col rischio delaminazione, ma anche di lavorazione compromessa perché il flusso potrebbe seguire vie differenti da quelle impostate. Pregio del taglio Waterjet o Abrasive Waterjet è la possibilità di partire da qualsiasi punto con ampia libertà sul percorso da seguire. Il taglio ad acqua avviene a freddo, quindi senza modifiche della struttura, come invece avviene nel caso di taglio laser o al plasma, dove si ha la fusione delle zone di margine, con formazione di bava.
La foratura a getto d’acqua, in genere con abrasivo, è una lavorazione relativamente nuova ma che sta subendo una forte richiesta sia per la flessibilità dimensionale, ma soprattutto perché può essere eseguita con successo su materiali di difficile lavorabilità. I fori possono essere cilindrici, conici ma anche angolati, richiedono le stesse attenzioni del taglio, tranne che nel caso dei micro-fori per i quali sono stati messi a punto particolari sistemi ad alte pressioni. La microforatura è comunque una tecnologia ancora agli inizi ma, data la crescente richiesta di microforare un po’ tutti i materiali, ci si aspetta un forte sviluppo della tecnologia.
La fresatura è un’altra applicazione del Waterjet, con o senza abrasivo, in forte evoluzione. Non trattandosi di una lavorazione “passante”, la profondità di passata deve essere opportunamente gestita, principalmente controllando la velocità di taglio trasversale e la pressione del getto. Trattandosi di una tecnologia giovane, le prospettive sono, per molti versi, ancora da scoprire ma, ad oggi, esistono applicazioni dove si è dimostrata estremamente interessante, come nel caso della realizzazione di alette per scambiatori di calore e, più in generale, di superfici particolari.
La tornitura è effettuata con successo su diversi materiali ma, in particolare, sui materiali ceramici, vetrosi e difficilmente lavorabili con tecnologie tradizionali. La sezione iniziale non deve necessariamente essere circolare e nemmeno regolare, e possono essere eseguite variazioni di diametro, gole, filettature, etc.
La pallinatura Waterjet ha ovviamente lo stesso scopo di quella meccanica: per effetto della pressione esercitata dal getto d’acqua, indurre uno stress da compressione. Una applicazione molto promettente, stando agli studi e alle sperimentazioni, riguarda la riduzione delle tensioni residue dovute a saldatura.

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