El corte por chorro de agua a alta presión se funde con la robótica

Las presiones de servicio de hasta 6.200 bar alcanzables de forma fiable por muy pocos fabricantes tienen elevados efectos sobre las prestaciones de modernas instalaciones de corte por chorro de agua. Para el corte tridimensional, la combinación de sistemas de corte a alta presión, robots industriales y tecnología de control de movimiento se ha convertido en un buena alternativa frente a los sistemas tradicionales

La gama STREAMLININE™ de KMT WATERJET SYSTEMS es uno de los pocos productos que ofrece tan altas presiones desde hace décadas. Numerosos progresos técnicos desarrollados en el transcurso de los años, han conducido a la línea de productos de las nuevas bombas de alta presión STREAMLINE™ SL-V, que cumple con los requerimientos más modernos y con convincente prestación, flexibilidad y elevado rendimiento son absolutamente seguras para el futuro.

Un motor eléctrico acciona una bomba hidráulica, que presuriza el circuito de aceite del multiplicador de presión; allí la presión se incrementa veinte veces y se introduce en el sistema de agua a alta presión.

El agua se extrae de la red de suministro local y mediante una bomba booster se presuriza hasta 7 bar. El agua fluye a través de un sistema de filtros al cilindro de alta presión del intensificador. El principio de funcionamiento del intensificador consiste en un circuito primario, que opera a 200 bar mediante una bomba hidráulica accionada eléctricamente.

El fluido es bombeado alternativamente por una válvula de cuatro vías al lado derecho o al izquierdo del cilindro hidráulico. Ambas barras del émbolo, montadas a ambos lados en el émbolo hidráulico, comprimen el agua existente en ambos cilindros de alta presión del multiplicador de presión. Estos cilindros de alta presión son parte del circuito secundario de agua.

Unas válvulas de retención suficientemente dimensionadas en ambos extremos de los cilindros de alta presión, regulan la aspiración de agua fresca en los cilindros así como el suministro del agua de corte presurizada a la salida de la bomba.

La presión de agua de aprox. 6.000 bar se genera a través de un ratio de superficie del pistón de aprox. 30:1. El sistema está equipado con un acumulador de presión (amortiguador de picos de presión) para mantener más o menos constante la señal de alta presión en la salida de la bomba de alta presión durante el cambio de dirección del émbolo hidráulico. La bomba de alta presión está unida con el cabezal de corte, a través de una tubería de acero inoxidable altamente resistente. Un orificio de zafiro o diamante en el cabezal de corte focaliza la presión en un chorro de agua ultrarrápido (velocidad aprox. 800 - 1.000 m/s).

Para un mayor incremento de la fuerza de corte para materiales duros, se añade al chorro de agua un producto abrasivo. Tras esta adición se mezclan entre sí el abrasivo, el agua y el aire en la cámara de mezcla del cabezal de corte, se reúnen en el focalizador y se aceleran a la velocidad máxima.

De este modo se genera un chorro de agua con un elevado contenido de energía, que mediante microerosión corta o agujerea también materiales de grandes espesores y diferente composición, como por ejemplo metales, productos cerámicos, minerales y hasta cristales blindados.

Por lo general, los cortes longitudinales se suelen realizar con un solo chorro de agua continuo. La estructura del sistema para ello es en la mayoría de los casos sumamente simple. Las velocidades de corte son elevadas y por regla general el procedimiento de corte es con agua pura. Aquí los requisitos son la velocidad de corte optimizada, la fiabilidad y una reducida humedad residual en el material, la cual no es un problema dado lo fino que es el chorro de agua y la alta velocidad a la que atraviesa el material.

Como se utilizan chorros de agua con diámetro muy pequeño (por ejemplo: 0,17 mm), y puesto que el material se mueve muy rápido debajo del cabezal de corte (o el cabezal de corte se conduce muy rápido sobre la pieza), la cantidad de agua remanente sobre la pieza es muy reducida, lo que permite que numerosos cabezales de corte pueden ser empleados simultáneamente.

Normalmente este método se usa junto con mesas de corte 2D. El cabezal de corte se mueve en este caso en el eje x y el eje y, y de acuerdo a las señales que recibe del mando CNC central. Frecuentemente en estos casos también es regulable el eje-z (altura), para que el sistema también pueda adaptarse a materiales no planos o de dimensiones más gruesas. El ajuste vertical de altura del cabezal de corte asegura mejores resultados, pues el dispositivo puede colocarse muy cerca del material a cortar. Este tipo de sistema es el más apropiado para una rápida fabricación de muchas piezas diferentes hechas de diversos materiales en una sola plataforma de procesado.

Los principales rasgos del sistema son la elevada velocidad de corte (en algunas máquinas hasta 114 m/min) así como la capacidad de cortar un gran numero de piezas a la vez (las máquinas equipadas con cabezales múltiples suelen estar adaptadas para cortes simétricos o revertidos).Los tamaños de estas instalaciones van desde 1x1 hasta mesas de corte extremadamente grandes. Por supuesto se pueden ampliar con opciones adicionales, como cortadoras integradas de plasma o sierras adjuntas a la mesa de corte.

Las aplicaciones del corte bidimensional son óptimas en una gran variedad de matriales: metales, materiales compuestos, materiales de obturación, productos cerámicos, piedra, vidrio y otros materiales con una densidad uniforme.

Este tipo de corte requiere de sistemas para abordar las aplicaciones más exigentes. Con un cabezal de corte con cinco ejes se pueden cortar conos a partir de una plancha plana, se puede perforar agujeros en tubos y hacer cantos biselados. Naturalmente, estas instalaciones flexibles tienen su precio aunque gracias a su inherente diversidad de aplicaciones se puede amortizar rápidamente.

Cortes abrasivos: componentes de motor de titanio, aluminio y acero inoxidable, álabes de turbinas, piedras decorativas o mármol.

Cortes de agua pura: componentes de interiores de vehículos a motor como alfombras, revestimientos de puertas, parachoques, cuadros de mando, tableros de instrumentos, apoyos

En la mayoría de las máquinas, el cabezal de corte está instalado en un brazo de robot. Para el corte por chorro de agua tridimensional, se emplean robots industriales y tecnología de control de movimiento. Las soluciones de robots garantizan una máxima flexibilidad en desarrollos de producción constantemente modificados. Ejemplo: es un juego de niños modificar el programa de corte de tal manera que ejecute varias tareas diferentes sucesivamente en la misma unidad, en donde no debe emplearse tiempo para restablecer el sistema o similares.

Las soluciones de corte por chorro de agua con robots industriales son extremadamente seguras, rentables y productivas, además de respetar el medio ambiente. Ofrecen una eficiente alternativa a los procedimientos convencionales de corte tales como aserrado, corte térmico (plasma/láser), troquelado, fresado y otros procedimientos mecánicos (rebabado de piezas de fundición y forjado así como materiales compuestos).