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Jul 08, 2023

Les bases de la pression de découpe au jet d’eau

Une pression de découpe au jet d’eau appropriée provient d’une combinaison de la puissance de la pompe et du diamètre de la buse et de l’orifice. Bien entendu, régler la pression optimale n’est qu’un point de départ. Depuis la création de

Une pression de découpe au jet d’eau appropriée provient d’une combinaison de la puissance de la pompe et du diamètre de la buse et de l’orifice. Bien entendu, régler la pression optimale n’est qu’un point de départ.

Depuis le début de la technologie du jet d'eau il y a près de 50 ans, un débat constant a eu lieu quant à la combinaison de pression et de puissance qui permet d'obtenir des performances de coupe optimales. Des chiffres plus élevés se traduisent-ils par une coupe meilleure ou plus rapide ? Quelle combinaison de pression, de puissance et de buse est la meilleure pour une application donnée ? Qu’est-ce que tout cela signifie réellement ?

Pour cadrer la discussion, supprimons l’argument du multiplicateur contre les pompes à entraînement direct. Si vous avez déjà envisagé l'achat d'un système à jet d'eau, vous avez probablement été confronté à une avalanche de données marketing et commerciales montrant les avantages de chacun. Les pompes intensificateurs hydrauliques peuvent fournir des pressions exceptionnellement élevées au prix d’un système hydraulique énergivore. D'autres ont préconisé des systèmes à entraînement direct utilisant une pompe à vilebrequin mécanique (voirFigure 1).

Au cours des décennies précédentes, il existait un compromis entre ces technologies. Les pompes intensificateurs étaient considérées comme plus faciles et moins chères à entretenir, en particulier à haute pression, tandis que les systèmes à entraînement direct offraient une efficacité énergétique plus élevée. La technologie a évolué et les compromis ont changé au fil des ans.

Quoi qu’il en soit, les principes de base de la découpe au jet d’eau n’ont pas changé. La combinaison buse/orifice aide à pressuriser l’eau lorsqu’elle est expulsée de la tuyauterie haute pression à travers une ouverture mesurée en centièmes de pouce. En passant par un orifice de petit diamètre, l'eau forme un jet d'eau cohérent qui passe ensuite à travers une buse venturi, où une quantité dosée d'abrasif granulaire est aspirée dans le jet d'eau. Le mélange d'eau et de particules abrasives passe à travers un tube de mélange en céramique spécial, et la suspension abrasif/eau résultante sort de la buse sous la forme d'un flux de coupe cohérent de particules abrasives se déplaçant à très grande vitesse.

Les abrasifs ne coupent que lorsqu’ils parviennent à atteindre le matériau. Le maillage de l'abrasif doit être de la bonne taille pour l'orifice afin d'éviter le colmatage. Le grenat à 80 mailles est le plus universel entre les tailles de buses, tandis que le grenat à 50 mailles est beaucoup plus grossier et est généralement utilisé avec des orifices de plus grand diamètre tels que 0,022 ou 0,020 po. L'utilisation d'une buse plus étroite avec du grenat à 50 mailles augmentera le risque d'obstructions. . Pour les buses plus petites utilisées pour les applications de haute précision, telles que 0,014 ou 0,010 pouces. buses, un maillage de 120 ou plus est optimal.

La taille de la buse n’est pas le seul facteur qui détermine la taille de maillage idéale pour une application donnée. Tout comme le papier de verre, les finitions de surface plus fines nécessitent des mailles plus grandes et plus fines. Un grenat de 220 mailles fournira des finitions plus douces et plus précises au-dessus de 80 mailles, en particulier lors de la coupe de matériaux fins.

La pression est déterminée par le volume d'eau poussé à travers l'orifice d'une buse par une pompe (voirFigure 2 ). Plus l'orifice est petit, plus la pression est élevée. Hypothétiquement, avec une pompe de 100 CV et un orifice large, vous pourriez maximiser votre jet d'eau à 30 000 PSI, mais aucun équipementier ne vend quelque chose de tel car ce n'est pas efficace. D'un autre côté, il est possible d'atteindre 60 000 PSI avec une pompe de 5 HP, mais les applications sont sévèrement limitées et l'orifice serait absurdement étroit.

La puissance est proportionnelle à la pression multipliée par le débit volumique (P = kp × V). Pour une puissance de pompe donnée, toute augmentation de pression doit s’accompagner d’une diminution proportionnelle du débit volumique. Cela signifie qu'une pompe à pression plus élevée doit utiliser une buse avec un orifice plus petit. Par exemple, une pompe intensificateur de 50 HP avec un diamètre de 0,014 po. l'orifice de la buse à 60 KSI est limité à 0,010 pouces. orifice à 90 KSI.

Pour les applications au jet d’eau pur réalisées sans abrasifs, une pression plus élevée peut conduire à une découpe plus rapide. En fait, le diamètre plus petit du jet provenant d'un système à haute pression peut être plus efficace dans les applications de découpe à l'eau uniquement, telles que les produits alimentaires ou le caoutchouc mousse. Cependant, dans les systèmes de découpe au jet d’eau abrasif, c’est l’abrasif qui effectue la découpe, pas l’eau. Au lieu de cela, l’eau accélère les petites particules abrasives dans un flux cohérent qui peut éroder le matériau à couper.