Techniques Jet Fluide et Usinage

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Découpe et décapage jet d'eau

Les techniques jet d'eau pour plus de précision et d'efficacité

Pour la découpe, le perçage, le décapage ou la fonctionnalisation, nos techniques jet d’eau vous apportent précision et efficacité.

  • Précision : Nous travaillons les matériaux avec une tolérance inférieure à 0,1 mm.
  • Efficacité : Notre capacité à exploiter vos modèles numériques diminue les temps de traitement et optimise le respect de vos exigences (→ Conception numérique).
  • Qualité : Nos outils d’analyse microscopique vous assurent la qualité des résultats obtenus (→ Contrôle numérique non destructif).

Découvrez comment nos techniques jet d’eau peuvent vous apporter le meilleur de la technologie et de l’innovation.

Techniques jet d'eau chez TJFU

Découpe Jet d’eau pure

La découpe eau pure permet la découpe de matériaux ductiles ou de composites.

Jet d'eau - Découpe eau pure

Découpe Jet d’eau et abrasif

Pour la découpe avec abrasifs, on ajoute des adjuvants au jet d’eau pure pour améliorer les caractéristiques de coupe du jet d’eau THP ou THP.

Découpe Jet d’eau et abrasif

Perçage et micro-perçage jet d’eau

Micro perçage : Attention, l’eau peut percer !!

Jet d'eau - Perçage et micro-perçage

Fonctionnalisation jet d'eau

Le jet d’eau chargé ou non peut apporter des propriétés en surface de tout type de matériau.

Jet d'eau - Fonctionnalisation Sablage

Micro-perçage jet d’eau

Découpe Jet d’eau pure

La découpe eau pure permet la découpe de matériaux ductiles ou composites. 

Le diamètre de sortie de jet est calibré par le diamètre de la buse. Sa taille varie de 0.08 mm à 2 mm. Pour les découpes fines à très haute pression, le diamètre maximal est rarement supérieur à 0.3 mm.

Le débit d’eau est fonction de la pression et du diamètre de la buse. Le débit d’eau approximatif peut-être calculé par la formule :

  • Q = 0.53*Db²*sqrt{P}
    • Q : Débit en (l/min)
    • Db : Diamètre de la buse (mm)
    • P : Pression de service (bar)

Les débits d’eau sont en général assez faibles souvent inférieurs à 0.4 l/min. A titre d’exemple, une pompe de 50Hp (37KWh) permet d’alimenter simultanément jusqu’à 10 buses de diamètre 0.1 mm.

Découpe Jet d’eau et abrasif

Pour la découpe avec abrasifs, on ajoute des adjuvants au jet d’eau : cela améliore les caractéristiques de coupe du jet d’eau HP ou THP.

Les premiers adjuvants utilisés sont les polymères à fibres longues pour obtenir une meilleure cohérence du jet, donc une divergence plus tardive. Cela permet de découper des produits de grande épaisseur tout en gardant une bonne qualité de coupe.

L’eau de coupe, filtrée à 1 mm, est automatiquement additionnée de polymères plastiques à fibres longues à un taux de 0,2 à 5%.

Une pompe primaire porte le fluide de coupe à une pression d’environ 1,4 MPa à l’entrée de la pompe principale. En plus d’améliorer la cohérence du jet, l’adjonction de polymères augmente la tension superficielle du fluide de coupe, ce qui entraine :

  • une augmentation de la durée de vie des buses (de l’ordre de 1,5 à 2 fois),
  • une lubrification des joints tournants de l’installation,
  • une diminution de l’humidité résiduelle dans les pièces coupées.

On a commencé, au milieu des années 80, à mélanger des abrasifs au jet d’eau HP ou THP pour pouvoir découper des matériaux très durs tels que l’acier, le titane, le marbre ou le kevlar. Et cela sans contraintes thermiques au niveau de la coupe.

Pourquoi utiliser le découpage au jet d’eau dans l’industrie ?

Le système de découpe à l’abrasif comprend :

  • un injecteur d’abrasifs (11),
  • un doseur d’abrasifs amont.
  • un réseau d’eau HP (1)
  • une buse (2) qui délimite le diamètre du jet d’eau,
  • une chambre de mélange par effet VENTURI (3),
  • un canon en carbure de tungstène (10), maintenu par une pince à 3 mors, qui dispose d’un système de centrage du jet.
  • une rondelle anti projection (4)
  • un substrat à découper (6)
Jet d'eau - Découpe avec abrasif
Système de découpe à l’abrasif

En sortie de canon (tube de focalisation), on dispose d’un jet d’eau additionné d’abrasifs (5) d’un diamètre de l’ordre du millimètre, capable de couper des métaux ou des composites sur des épaisseurs de plusieurs centimètres.

Ensuite, l’eau pulvérisée est expulsée à travers l’orifice d’un saphir pour former un jet d’eau cohérent à haute vitesse. Le jet d’eau et l’abrasif sont introduits dans un tube de mélange et d’accélération (canon) en carbure de tungstène.

Le transfert de la quantité de mouvement entre le jet d’eau et les grains d’abrasifs est un phénomène complexe.

En effet, un des mécanismes de ce phénomène est le déferlement en gouttelettes du jet d’eau cohérent initial, accélérant ainsi les particules solides.

Un second mécanisme correspond aux forces hydrodynamiques imposées par l’eau sur les abrasifs.

Le résultat du transfert de la quantité de mouvement entre l’eau et l’abrasif, ainsi que l’écoulement concentré à haute vitesse des particules abrasives, augmentent la performance de coupe.

La découpe ou la pénétration à profondeur contrôlée d’un matériau ciblé se présente comme le résultat d’érosion, cisaillage ou d’effets de micro-usinage, dépendant des propriétés spécifiques du matériau à découper.

Abrasifs utilisés

Les abrasifs utilisés sont caractérisés par :

  • leur dureté,
  • leur dimension : granulométrie,
  • la matière : composition,
  • leur forme : espèce.

La matière des particules détermine les propriétés mécaniques et usuellement, la forme. Suivant l’origine des abrasifs, ceux-ci peuvent avoir des grains anguleux ou relativement ronds. Les grains ronds ont une mauvaise efficacité dans les matériaux ayant un allongement important tels que l’aluminium ou le cuivre. Pour les matériaux métalliques, il est préférable de choisir des abrasifs à grains anguleux.

Perçage et micro-perçage jet d’eau

Micro-perçage : Attention, l’eau peut percer !!!

Dans certaines conditions de travail et de paramètres que nous avons déterminées par des essais de faisabilité sur machine grandeur nature, la technologie du jet d’eau permet d’exécuter des trous de diamètre inférieur à 0.35 mm dans des matériaux très durs tel que le verre, le cristal, le silicium. On parle alors de micro-perçage dur.

De même, ces matériaux peuvent être découpés en toute souplesse combinant les découpes droites et curvilignes avec une précision très fine, grâce à une largeur de saignée très faible pouvant atteindre 0.20 mm.

Jet d'eau - Perçage et micro-perçage
Micro-perçage jet d’eau

Fonctionnalisation jet d'eau

Le jet d’eau chargé ou non, peut apporter des propriétés en surface de tout type de matériau, comme par exemple :

  • Produire une rugosité de surface (plus ou moins rugueuse)
  • Obtenir un marquage superficiel

Pour cela TJFU, par son expérience, propose des solutions pour répondre à vos demandes, en jouant sur les paramètres du procédé, mais aussi en fonction de la réponse de la matière face au jet fluide.