Le basi del taglio a getto d'acqua Pressione

La corretta pressione di taglio del getto d'acqua deriva da una combinazione di potenza della pompa, diametro dell'ugello e dell'orifizio. Naturalmente, impostare la pressione ottimale è solo un punto di partenza.

Fin dalla nascita della tecnologia a getto d'acqua, quasi 50 anni fa, si è discusso costantemente di quale combinazione di pressione e potenza possa garantire prestazioni di taglio ottimali. Numeri più grandi si traducono in un taglio migliore o più veloce? Quale combinazione di pressione, potenza e gruppo ugello è la migliore per una determinata applicazione? Cosa significa veramente tutto questo?

Per inquadrare la discussione, eliminiamo l'argomento dell'intensificatore rispetto alle pompe ad azionamento diretto. Se hai mai pensato all'acquisto di un sistema a getto d'acqua, probabilmente sei stato colpito da un'ondata di dati di marketing e vendite che mostrano i vantaggi di ciascuno. Le pompe idrauliche con moltiplicatore possono fornire pressioni eccezionalmente elevate al costo di un sistema idraulico ad alta intensità energetica. Altri hanno sostenuto sistemi ad azionamento diretto che utilizzano una pompa meccanica a gomiti (vediFigura 1).

Nei decenni precedenti esisteva un compromesso tra queste tecnologie. Le pompe intensificatrici erano considerate più facili ed economiche da manutenere, soprattutto ad alte pressioni, mentre i sistemi ad azionamento diretto offrivano una maggiore efficienza energetica. La tecnologia si è evoluta e i compromessi sono cambiati nel corso degli anni.

In ogni caso, i principi di base del taglio a getto d'acqua non sono cambiati. La combinazione ugello/orifizio aiuta a pressurizzare l'acqua mentre viene spremuta dalla tubazione ad alta pressione attraverso un'apertura misurata in centesimi di pollice. Passando attraverso un orifizio di piccolo diametro, l'acqua forma un getto d'acqua coerente che poi passa attraverso un ugello Venturi, dove una quantità dosata di abrasivo granulare viene aspirata nel flusso d'acqua. La miscela di acqua e particelle abrasive passa attraverso uno speciale tubo di miscelazione in ceramica e la risultante sospensione di abrasivo/acqua esce dall'ugello come un flusso di taglio coerente di particelle abrasive che viaggia ad altissima velocità.

Gli abrasivi tagliano solo quando raggiungono con successo il materiale. La maglia dell'abrasivo deve avere la dimensione corretta per l'orifizio per evitare intasamenti. Il granato da 80 mesh è il più universale tra le dimensioni degli ugelli, mentre il granato da 50 mesh è molto più grossolano e viene generalmente utilizzato con orifizi di diametro maggiore come 0,022 o 0,020 pollici. L'uso di un ugello più stretto con un granato da 50 mesh aumenterà la probabilità di intasamenti . Per ugelli più piccoli utilizzati per applicazioni ad alta precisione, come 0,014 o 0,010 pollici. ugelli, una mesh di 120 o superiore è ottimale.

La dimensione dell'ugello non è l'unico fattore che determina la dimensione della maglia ideale per una determinata applicazione. Proprio come la carta vetrata, le finiture superficiali più fini richiedono maglie di dimensioni più elevate e a grana più fine. Un granato da 220 mesh fornirà finiture più lisce e precise oltre 80 mesh, soprattutto quando si taglia materiale sottile.

La pressione è determinata dal volume d'acqua che viene spinto attraverso l'orifizio dell'ugello da una pompa (vedifigura 2 ). Più piccolo è l'orifizio, maggiore è la pressione. Ipoteticamente, con una pompa da 100 HP e un ampio orifizio, potresti massimizzare il tuo getto d'acqua a 30.000 PSI, ma nessun OEM vende nulla di simile perché non è efficace. D'altro canto, è possibile raggiungere 60.000 PSI con una pompa da 5 HP, ma le applicazioni sono fortemente limitate e l'orifizio sarebbe assurdamente stretto.

La potenza è proporzionale alla pressione per la portata volumetrica (P = kp × V). Per una data potenza della pompa, qualsiasi aumento di pressione deve essere accompagnato da una diminuzione proporzionale della portata volumetrica. Ciò significa che una pompa a pressione più elevata deve utilizzare un ugello con un orifizio più piccolo. Ad esempio, una pompa con intensificatore da 50 HP con un diametro di 0,014 pollici. l'orifizio dell'ugello a 60 KSI è limitato a 0,010 pollici. orifizio a 90 KSI.

Per le applicazioni a getto d'acqua puro eseguite senza abrasivi, una pressione maggiore può portare a un taglio più veloce. Infatti, il diametro più piccolo del getto proveniente da un sistema ad alta pressione può essere più efficace nelle applicazioni di taglio che utilizzano solo acqua, come prodotti alimentari o gommapiuma. Nei sistemi di taglio a getto d'acqua abrasivo, tuttavia, è l'abrasivo a eseguire il taglio, non l'acqua. Invece, l’acqua accelera piccole particelle abrasive in un flusso coerente che può erodere il materiale da tagliare.