La sélection du type et de la taille d’abrasif appropriés pour une application de découpe au jet d’eau peut faire une différence significative dans la performance et la rentabilité de votre équipement.
Le choix de l’abrasif commence par l’examen du matériau et des spécifications de découpe. La difficulté du matériau à découper et la finition de surface souhaitée sont deux facteurs importants pour déterminer l’abrasif à utiliser. Le produit abrasif doit avoir une dureté, une densité, une résistance et une forme de particule constante.
Pratiquement tous les abrasifs connus de l’homme, qu’ils soient naturels ou synthétiques, ont été envisagés pour être utilisés comme abrasifs dans la découpe au jet d’eau. Le grenat almandin s’est révélé être le minéral présentant les meilleures caractéristiques pour la découpe au jet d’eau. D’autres minéraux peuvent être plus durs, plus lourds ou moins coûteux, mais le grenat almandin est l’abrasif qui présente la meilleure combinaison de caractéristiques pour la découpe au jet d’eau. Ce matériau naturel est exploité et traité pour de nombreuses applications industrielles en plus de la découpe au jet d’eau, comme les produits de sablage et les applications de filtration de l’eau. Le grenat almandin commun est de couleur brun-rouge et opaque. Le grenat almandin de qualité pierre précieuse, beaucoup plus rare, est marqué par une couleur rouge profond et est translucide.
D’autres abrasifs peuvent être utilisés pour la découpe au jet d’eau. L’oxyde d’aluminium est plus dur que le grenat et est parfois utilisé pour découper des matériaux très durs comme la céramique. Cependant, son inconvénient est que l’utilisation de l’oxyde d’aluminium réduit considérablement la durée de vie des tubes de mélange, ce qui augmente le coût de l’opération. La staurolite est un minéral naturel dont la densité et la dureté sont similaires à celles du grenat. C’est un abrasif économique à usage général pour les jets d’eau. Des abrasifs plus doux comme l’olivine peuvent être utilisés pour découper des matériaux moins exigeants comme l’aluminium.
Aperçu des caractéristiques des abrasifs
Les attributs naturels et le traitement des minéraux ont un effet direct sur la façon dont le matériau abrasif se comportera en tant qu’abrasif pour jet d’eau. Un fabricant doit être conscient de la manière dont ces quatre attributs clés affectent les performances de l’abrasif.
La dureté. Les opérateurs doivent trouver un équilibre entre la vitesse de découpe et l’usure des composants. L’utilisation d’un abrasif mou prolonge la durée de vie de l’embout, mais ralentit la découpe. L’utilisation d’un abrasif très dur permet une découpe rapide, mais érode l’embout trop rapidement. L’érosion de l’embout diminue la précision du processus de découpe, entraîne des temps d’arrêt récurrents et augmente le coût en raison du remplacement fréquent de l’embout. Le grenat almandin se situe entre 7 et 8 sur l’échelle de dureté de Mohs, ce qui permet d’équilibrer efficacement les besoins de découpe rapide et d’assurer une durée de vie raisonnable de l’outil de coupe.
Densité. La force de coupe principale d’un jet d’eau est une fonction de la masse multipliée par la vitesse. Par conséquent, l’abrasif idéal a la particule la plus lourde que le jet d’eau peut accélérer à sa vitesse maximale. Cela génère la force de coupe maximale.
Un abrasif trop léger n’aura pas beaucoup d’énergie, et un abrasif trop lourd n’accélérera pas à la vitesse maximale, privant le jet d’eau de sa puissance. Comme pour la dureté, la clé est de trouver un abrasif qui offre un équilibre parfait. Le grenat almandin a une densité de 4,0 (quatre fois le poids de l’eau) et se situe dans la plage idéale pour l’énergie et l’accélération.
Dureté. Parfois appelée friabilité, la dureté joue un rôle direct dans les performances d’un jet d’eau abrasif. Un matériau trop friable se décompose dans le tube de focalisation et finit par être trop fin pour être coupé efficacement. Un abrasif trop dur (pensez malléable comme le plomb) s’arrondit pendant le processus de mélange et est trop émoussé pour bien couper. L’abrasif idéal a un taux de dégradation mesuré et produit des bords tranchants angulaires. Encore une fois, le grenat almandin, avec son caractère semi-friable et sa cassure conchoïdale, répond au besoin.
Forme de particule. Les abrasifs sont disponibles dans toutes les formes de particules imaginables, des billes parfaites comme la grenaille d’acier aux cristaux acérés comme des aiguilles trouvées dans le carbure de silicium, un abrasif synthétique utilisé dans les applications de haute technologie. Reconnaissant qu’une sphère est le support idéal de la masse projetée dans un courant d’eau à haute puissance, un fabricant pourrait supposer que les fabricants de jets d’eau rechercheraient des particules sphériques. Cependant, ils doivent garder à l’esprit l’équilibre constant entre l’accélération, l’usure et l’efficacité de coupe.
Grâce à des essais approfondis sur de nombreuses plateformes de jet d’eau à travers le monde, les experts du jet d’eau ont déterminé que la forme de particule la plus appropriée dépend de deux facteurs : le matériau à couper et la finition requise des bords. Il a été prouvé que les grains avec des bords tranchants et angulaires coupent plus rapidement et offrent des finitions de bord supérieures. Les grains subarrondis sont utilisés dans des applications de coupe standard à usage plus général.
Un fabricant de machines de découpe au jet d’eau ou un fournisseur d’abrasifs peut fournir plus d’informations sur les deux types et aider aux essais pour déterminer quelle forme de particule est la meilleure pour une application.
