Comment fonctionne la découpe au jet d’eau ?

Il n’y a pratiquement aucune limite à la découpe au jet d’eau en termes de matériau de coupe et d’applications. C’est un procédé de coupe à froid très efficace et précis utilisant la technologie au jet d’eau. L’eau à haute pression avec ou sans abrasif coupe une grande variété de matériaux sans générer de chaleur nocive. Ce processus de coupe se caractérise par des bords de coupe lisses ne nécessitant aucune retouche et des lignes de coupe minimales. Dans les systèmes de découpe, des pompes à haute pression et des buses sont utilisées pour produire le jet d’eau à haute pression.

Découpe au jet d’eau – une définition

La découpe au jet d’eau est un processus de séparation par enlèvement de matière qui permet de couper différents matériaux sans contrainte thermique. Elle fonctionne avec un jet d’eau à haute pression avec ou sans abrasif. La découpe au jet d’eau est une alternative répandue aux techniques de coupe conventionnelles.

Le principe de base de la découpe au jet d’eau

La découpe au jet d’eau repose sur un principe de fonctionnement assez simple. Un jet d’eau fin frappe la surface d’une pièce à grande vitesse. Cela provoque un enlèvement de matière et sépare le matériau. Pour générer le jet d’eau haute pression requis, une pompe haute pression amène l’eau à une pression pouvant atteindre plusieurs milliers de bars et la dirige vers la tête de coupe.

Selon le matériau à découper, l’eau peut en outre être mélangée à un abrasif. Au niveau de la tête de coupe, l’eau sort par une fine ouverture de buse avec un diamètre de jet de 0,1 à 0,5 millimètres. La puissance du jet dépend de la pression de l’eau et du diamètre de l’ouverture de la buse. Le jet d’eau sépare les particules de matériau proches de la surface et provoque un processus de découpe sans contrainte et sans apport de chaleur dans le matériau. Selon la nature du jet d’eau et la dureté et l’épaisseur du matériau, différentes profondeurs et vitesses de coupe peuvent être atteintes.

Avantages de la découpe au jet d’eau

  • procédé de découpe polyvalent
  • découpe presque tous les matériaux
  • découpe très précise
  • bords de coupe lisses et lignes de coupe minimales
  • pas de retouche des bords de coupe
  • pas de charge thermique sur le matériau
  • processus écologique sans scories
  • l’eau de coupe est recyclable

Facteurs influençant la qualité de la coupe

Dans la découpe au jet d’eau, divers paramètres affectent les performances de coupe et la qualité de la coupe. Ces facteurs d’influence sont les suivants :

  • la pression de la pompe
  • l’espacement des buses par rapport à la surface du matériau
  • le diamètre de l’ouverture de la buse
  • la pression de coupe générée par le jet d’eau
  • le débit d’alimentation de la tête de coupe

La pompe haute pression comme composant central d’un système de découpe au jet d’eau

Les systèmes de découpe au jet d’eau sont des machines-outils qui séparent les matériaux avec un jet d’eau à haute pression. Ils se composent de plusieurs composants. Le cœur de chaque système est le système haute pression avec sa pompe pour générer le jet d’eau à haute pression. Pour une coupe précise et efficace, le système de coupe nécessite des pressions de 1 000 à 6 000 bar fournies par une puissante pompe haute pression.

La buse d’un diamètre de 0,1 à 0,5 millimètres est responsable de la vitesse et du diamètre du jet d’eau sortant. Le système de découpe au jet d’eau comprend d’autres composants comme les conteneurs pour l’abrasif à ajouter, le destructeur de jet, le dispositif pour déplacer et positionner la tête de coupe et le dispositif de commande et de régulation de l’installation.

Différents types de procédés de découpe au jet d’eau

En principe, deux méthodes peuvent être distinguées lors de la découpe au jet d’eau. La découpe est possible avec de l’eau pure ou avec de l’eau additionnée d’un matériau poudreux dur (abrasif).

La découpe au jet d’eau avec de l’eau pure convient principalement pour séparer les matériaux mous tels que les produits alimentaires, les mousses, les papiers ou les plastiques. Dans le secteur alimentaire, par exemple, il est utilisé pour couper du fromage, des fruits ou des légumes. Pour les matières plastiques à séparer, il peut s’agir de films et de joints. Les autres matériaux comprennent les tapis, les textiles, les fibres ou les matériaux isolants. Le procédé est très écologique car il utilise de l’eau pure et recyclable. L’eau ne pollue pas la nourriture lors de la coupe.

Pour la découpe abrasive, le système ajoute un matériau poudreux dur à l’eau. Les abrasifs utilisés sont des matériaux tels que le grenat ou le corindon. La découpe abrasive convient mieux aux matériaux durs tels que le métal, l’acier, la pierre, le marbre, la céramique, le verre, le verre blindé, le bois, le graphite ou les stratifiés. Le procédé de découpe est particulièrement efficace pour les composites.

Comparatif des processus de coupe

La découpe au jet d’eau est un processus de coupe très doux et précis par rapport aux autres procédés de coupe utilisant la chaleur, la pression mécanique ou les torches à plasma. Les bords de coupe soyeux ne nécessitent aucune retouche et les lignes de coupe du jet d’eau fin sont minimes.

Technologie Type de processus Matériaux Retouches des bords
Jet d’eau Processus d’érosion = papier abrasif liquide haute vitesse Presque tous Non
Plasma Processus de combustion/de soudage au gaz à température élevée avec du gaz ionisé Principalement l’acier, l’acier inoxydable et l’aluminium La plupart du temps
Laser Processus de fusion par un rayon laser concentré Principalement l’acier, l’acier inoxydable et l’aluminium, etc. Parfois
EDM/Brûleur Processus d’érosion par décharge électrique Uniquement les matériaux conducteurs Non

La découpe au jet d’eau est une solution idéale pour couper des matériaux sensibles à la chaleur. Elle ne génère aucune chaleur lors de la coupe et donne des bords de coupe fins avec des lignes de coupe minimales. De puissantes pompes haute pression et des buses fines sont utilisées pour générer le jet haute pression. Même les matériaux très durs ou épais peuvent être facilement coupés avec un jet d’eau correctement dimensionné avec ou sans abrasif.

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