La pietra è uno dei materiali più delicati da modellare con i metodi di taglio tradizionali. Le smerigliatrici angolari e le lame diamantate erano le opzioni convenzionali per trattare le rocce, ma entrambi i metodi erano poco flessibili e costosi a causa della frequente usura della lama e della smerigliatrice. 

Le cose sono cambiate quando sono entrate in scena le frese a getto d'acqua, che da allora sono diventate un punto di riferimento per la lavorazione delle pietre e di altri materiali simili. Pietra da taglio a getto d'acqua è il metodo più efficiente per trattare i minerali su scala industriale. 

Ma pietre diverse hanno composizioni minerali diverse e richiedono pressioni e combinazioni di abrasivi supplementari. Questa guida illustra tutto ciò che c'è da sapere sul taglio delle pietre con i waterjet.

Il getto d'acqua può tagliare la pietra?

La potenza di taglio abrasivo di un getto d'acqua lo rende lo strumento perfetto per trattare materiali come la pietra. Impedisce che il taglio risulti frastagliato, garantendo al contempo un'efficienza eccezionale. I getti d'acqua sono anche molto precisi e possono essere utilizzati per tagliare la pietra in forme che altrimenti richiederebbero una scalpellatura manuale.

Le frese a getto d'acqua non tagliano come un tradizionale strumento di taglio industriale, come il disco diamantato. Non hanno un bordo di taglio, né una lama o qualcosa di simile. Ciò che possiede, invece, è un flusso d'acqua ad alta pressione. Se riempita con il tipo e la quantità giusta di abrasivo, l'acqua pressurizzata è in grado di sminuzzare qualsiasi materiale.

In sostanza, il getto d'acqua non "taglia" la pietra. La smeriglia con estrema precisione, ottenendo una separazione squisitamente fine. Questo processo è del tutto privo dell'attrito che gli utensili da taglio tradizionali presentano. In questo modo si evita di scheggiare la pietra o di comprometterne l'integrità strutturale.

Come funziona la pietra da taglio a getto d'acqua?

Il taglio a getto d'acqua è un processo meccanico che prevede diverse fasi. Il principio di funzionamento fondamentale di un getto d'acqua è il seguente: l'acqua entra in una pompa, viene pressurizzata, raggiunge la testa di taglio attraverso un tubo rigido e viene fatta uscire attraverso una piccola apertura con una forza esponenziale. Questo sottile getto d'acqua è ciò che taglia la pietra.

I componenti di una fresa a getto d'acqua sono numerosi. Sono necessari anche due elementi esterni: l'acqua e il materiale abrasivo. La maggior parte delle persone preferisce utilizzare il granato come elemento abrasivo, in quanto si tratta di uno standard industriale. Di seguito una descrizione dettagliata del funzionamento:

Fase 1: Filtro

Il processo inizia con l'accumulo di acqua pulita e corrente nel filtro. È possibile fare a meno del processo di filtraggio, ma saltarlo potrebbe comportare un rischio per i componenti se la qualità dell'acqua non è adeguata.

Fase 2: Pompa Intensificatrice

L'acqua filtrata passa quindi alla pompa di intensificazione, dove avviene la pressurizzazione. Un motore elettrico muove i pistoni all'interno della pompa idraulica per aumentare costantemente la pressione dell'acqua.

L'acqua pressurizzata passa quindi attraverso un tubo rigido ed entra nell'accumulatore. L'accumulatore trattiene l'acqua con tutta la sua pressione.

Fase 3: vettore hardline

Dall'accumulatore, l'acqua viene poi trasportata all'interno di una linea rigida. La linea rigida porta l'acqua fino al supporto a frusta, che è collegato al portale. Il sistema di trasporto è un sistema che aiuta a mantenere la linea rigida in una posizione flessibile, in modo che non si danneggi quando il portale si muove.

Il portale è l'unità che muove la testa di taglio sulla superficie piatta della vasca dei detriti. È gestito da un sistema CNC che consente di controllarlo in modo molto flessibile.

Fase 4: Testa di taglio

La testa di taglio è montata sul portale ed è qui che avvengono molte delle cose più interessanti. La testa di taglio ha un piccolo orifizio circolare con un diamante al centro. È da qui che esce l'acqua dopo aver attraversato la linea dura.

Tuttavia, l'orifizio è separato dall'ugello da un altro tubo cavo noto come tubo di miscelazione. Il tubo di miscelazione è il punto in cui si collega un'altra tubazione che fornisce piccoli grani di granato. Una volta che l'acqua proveniente dall'orifizio diamantato esce, fluisce nel tubo di miscelazione, che è molto più largo dell'orifizio stesso. 

Lo spazio extra nel tubo di miscelazione crea un vuoto che estrae il granato dalla sua conduttura separata. La miscela di granato e acqua ad alta pressione fuoriesce quindi dall'ugello e taglia la pietra sminuzzandola.

Quali tipi di pietra possono essere tagliati con il getto d'acqua?

Il getto d'acqua può tagliare quasi tutti i tipi di pietra. È in grado di tagliare tutte le pietre comunemente utilizzate nei progetti industriali. Alcune di esse sono le seguenti:

• Marmo
• Pietra calcarea
• Pietra preziosa
• Quarzo
• Granito
• Basalto
• Ossidiana

Vale la pena ricordare che una fresa a getto d'acqua ben messa a punto può tagliare qualsiasi pietra in qualsiasi forma, indipendentemente dal suo spessore. L'unico limite è la potenza che la fresa a getto d'acqua è in grado di erogare. I getti d'acqua di alta gamma possono erogare fino a 90.000 psi di pressione grezza.

Applicazioni della pietra da taglio a getto d'acqua

Pietra da taglio a getto d'acqua ha numerose applicazioni, poiché il gres sta diventando un prodotto industriale sempre più popolare. Molte industrie importanti utilizzano la pietra come materiale di base, quindi uno strumento preciso come il getto d'acqua è indispensabile.

Detto questo, ecco alcuni settori in cui le frese a getto d'acqua vengono utilizzate molto spesso:

1. La costruzione

I blocchi di pietra sono molto comuni nell'edilizia e le frese a getto d'acqua possono tagliarli e modellarli con facilità. Il getto d'acqua viene utilizzato anche nelle cave per tagliare grandi pezzi di arenaria e calcare e ricavarne grandi blocchi di pietra per vari scopi. 

Anche le piastrelle di marmo e di pietra vengono tagliate con le frese a getto d'acqua. L'utilizzo di frese a getto d'acqua al posto dei tradizionali dischi diamantati è di solito più efficiente dal punto di vista energetico e dei costi. Anche le pietre utilizzate nelle pavimentazioni beneficiano del taglio a getto d'acqua per ragioni analoghe.

2. Le decorazioni

Anche l'industria della decorazione di interni utilizza le frese a getto d'acqua in vari settori. Piani di tavoli in granito, postazioni di lavoro, piastrelle decorative e molti altri rientrano in questa categoria. I segmenti veramente innovativi sono ancora quelli dei prodotti personalizzati, in cui diverse aziende stanno iniziando a cimentarsi.

Il getto d'acqua a 5 assi ha un angolo di taglio molto flessibile e preciso, superiore a qualsiasi metodo di taglio tradizionale. È possibile utilizzarli per produrre in serie pezzi decorativi che altrimenti richiederebbero agli scultori mesi di lavoro di cesello. A Gentry a 5 assi La taglierina a getto d'acqua su scala reale può eseguire quasi tutti i tipi di lavorazione precisa della pietra.

Vantaggi della pietra da taglio a getto d'acqua

L'utilizzo del getto d'acqua per tagliare pietre e minerali presenta diversi vantaggi. Innanzitutto, è significativamente più economico rispetto a tagliatori industriali simili come il laser e il plasma. Inoltre, vanta costi operativi più bassi rispetto a questi. 

Le frese a getto d'acqua presentano anche vantaggi pratici unici che le rendono una scelta migliore per il taglio delle pietre. Ecco alcuni esempi:

1. Perfetto per materiali sensibili al calore

Le frese a getto d'acqua sono un processo di taglio a freddo che non genera attrito o calore. Questo lo rende uno strumento perfetto per tagliare oggetti sensibili al calore. Le rocce di solito non sono molto sensibili al calore, ma è meglio non esporle a temperature troppo elevate.

Tuttavia, le grandi lastre di roccia possono presentare sacche d'acqua, che potrebbero causare esplosioni pericolose durante il taglio con una fresa laser o al plasma. Per questo motivo, la fresa a getto d'acqua è ancora l'opzione migliore per tagliare le pietre più grandi.

Il processo di taglio a freddo, inoltre, stressa molto meno il materiale. Questo aiuta a prevenire lo scolorimento o altre reazioni dovute al calore.

2. Forza di taglio più forte

Le taglierine a getto d'acqua sono brutalmente efficaci nel tagliare oggetti più spessi rispetto alle taglierine al laser o al plasma. L'acqua pressurizzata taglia le rocce senza sforzo, purché si continui ad alimentarla con il granato. L'abrasione taglia la pietra, lasciando una superficie liscia.

Grazie alla sua forza, il Waterjet è oggi il metodo preferito per tagliare oggetti di grandi dimensioni. Inoltre, taglia senza lasciare crepe sulla pietra, e questo è un altro motivo per prenderlo in considerazione.

3. Senza polvere

Uno dei rischi più significativi per la salute quando si ha a che fare con le pietre è la polvere. L'esposizione prolungata alla polvere di pietra può facilmente portare a problemi respiratori. Tuttavia, le frese a getto d'acqua sono completamente prive di polvere perché l'acqua spinge tutti i detriti nella vasca del portale sottostante.

Anche se alla fine sarà necessario ripulire il serbatoio, questo sistema non comporta rischi per la salute dell'utente o dei lavoratori.

4. Precisione

Le frese a getto d'acqua sono ingannevoli e precise e migliorano continuamente con le nuove tecnologie. Le attuali versioni più avanzate possono utilizzare teste di taglio a 5 assi per spostare l'ugello a un'inclinazione di 60°. Questo permette al getto d'acqua di curvare disegni delicati sulla pietra.

A questo proposito, è anche possibile incidere disegni diversi sulla superficie di una pietra regolando con attenzione la potenza del getto d'acqua. Per motivi estetici, questa operazione viene spesso eseguita su marmo, granito e ossidiana.

5. A prova di ambiente

Le frese a getto d'acqua utilizzano materiali riciclabili per il loro funzionamento. L'acqua può essere purificata e riutilizzata e anche il granato può essere riciclato in apposite strutture. A lungo termine, nessun materiale va sprecato. Le macchine non utilizzano nemmeno troppa acqua durante il funzionamento. 

Poiché si tratta di un metodo di taglio privo di calore e non si genera attrito nel processo, non si producono nemmeno emissioni di gas nocivi.

Consigli e precauzioni per il taglio a getto d'acqua della pietra

Nel complesso, le frese a getto d'acqua sono molto semplici e facili da usare. Dopo alcune sessioni di formazione, è possibile eseguire da soli la manutenzione tecnica. Tuttavia, l'uso delle frese a getto d'acqua comporta alcuni rischi se si trascurano alcune norme di sicurezza. 

Ecco alcuni consigli e precauzioni che possono rendere più piacevole la vostra esperienza con gli idrogetti:

1. Non tenere il getto d'acqua fermo per troppo tempo

Non stavamo scherzando quando abbiamo detto che i getti d'acqua possono tagliare qualsiasi cosa, compreso il vostro pavimento. Ecco perché tenere il getto d'acqua alla massima potenza e soffiare sullo stesso punto per un tempo innaturalmente lungo non è mai una buona idea.

Il portale avrà molta acqua, che smorza la forza di taglio una volta che il getto d'acqua scende sotto la superficie di taglio. Ma questo non è sufficiente a fermare completamente l'erosione. Alcuni preferiscono mettere piastre AR o piastre resistenti all'abrasione sotto il portale per evitare tali situazioni.

Tuttavia, di solito non è necessario arrivare a tanto. È sufficiente usarlo con cautela per evitare questi spiacevoli risultati.

2. Posizionare il foglio di legno sotto

Quando si ritagliano piccole forme o contorni in una lastra di pietra, è consigliabile posizionare del cartone o qualcosa sulle nervature di supporto. Le nervature di supporto sono piuttosto distanti tra loro e i piccoli ritagli cadrebbero nel pantano del portale se non si dispone di qualcosa che li trattenga dalla caduta.

È sempre possibile recuperarlo manualmente se dovesse accadere una cosa del genere. Ma la ricerca di un piccolo oggetto in un grande portale è a dir poco impegnativa. Quindi è sempre meglio non lasciarlo cadere nel vuoto.

3. Non lavorare vicino al bordo

Per le grandi frese a getto d'acqua per impieghi gravosi con teste di taglio a 5 assi, è necessario posizionare il materiale più al centro prima di lavorarlo. La collocazione del materiale di base vicino al bordo della vasca può causare danni alla vasca stessa. 

Questo accade di solito se il flusso d'acqua è troppo angolato e si rivolge alle pareti del serbatoio lateralmente anziché sul fondo. In questo modo, il getto d'acqua può danneggiare i lati e anche potenzialmente danneggiare l'utente se si trova troppo vicino.

Per questo motivo è prassi comune posizionare il pezzo da lavorare più al centro del portale, in modo che i getti vaganti rimangano lontani dalle pareti.

4. Fissare saldamente il pezzo da lavorare prima di utilizzare la fresa

Quando si lavora con le pietre, è necessario fissare l'oggetto sulle nervature di supporto in modo che non si muova quando il getto d'acqua colpisce. Il getto d'acqua non è come una fresa laser che brucia il materiale senza applicare forza. Il getto d'acqua si muove più velocemente della barriera del suono e ha una potenza considerevole.

Se il materiale non è fissato, si sposterà quando l'acqua colpirà e rovinerà il taglio. Questo potrebbe portare a tagli irregolari o addirittura a incidenti. Per maneggiare meglio il materiale, soprattutto quando si lavora con il metallo, è bene procurarsi anche un piccolo magnete da presa. I magneti, invece, non sono molto utili quando si tratta di rocce.

5. Uso del granato

Esiste una correlazione tra la qualità del granato e la qualità della finitura finale. I grani di granato più grandi tendono ad avere un impatto più forte sulla superficie, ma sono anche più radi. Questo porta a un taglio leggermente più grossolano rispetto all'utilizzo di granati più fini.

Il granato più fine con 80/90 maglie consente di ottenere tagli significativamente più fini. Questo tipo di granato è altamente raccomandato per lavori di precisione come la progettazione e la scultura. Tuttavia, anche il granato grossolano di bassa qualità ha la sua utilità. 

I granati grossolani e di bassa qualità hanno una forza d'urto e un'abrasione maggiore rispetto a quelli più fini. È quindi preferibile utilizzarli quando si tagliano rocce più grandi o più spesse, perché offrono una maggiore forza di penetrazione.

FAQ per la pietra da taglio a getto d'acqua

Quando si assiste a una dimostrazione di un getto d'acqua, di solito vengono poste alcune domande. Eccone alcune degne di nota:

Q. È possibile riciclare il granato?

Sì e no. Sì, il granato utilizzato per il taglio può essere riciclato, ma non è possibile farlo da soli. Non è semplice raccogliere il granato dal pantano del portale. È necessario un impianto di lavorazione particolare per separare il metallo, i frammenti di roccia e altri detriti dal granato.

Il processo richiede macchinari e infrastrutture dedicate. Pertanto, spesso è meglio acquistare un nuovo lotto di granato.

Q. Di quanto flusso d'acqua ha bisogno?

Contrariamente a quanto si pensa, le macchine a getto d'acqua non utilizzano molta acqua. Cinque galloni al minuto sono generalmente sufficienti per lavorare con la maggior parte delle macchine. Inoltre, tutta l'acqua non viene utilizzata per il taglio. Una buona parte viene invece utilizzata per raffreddare la pompa.

Q. Una fresa a getto d'acqua è preinstallata?

Quelli più piccoli lo fanno, ma qualcosa come un portale dovrà essere spedito come componente separato. Sarà poi necessario riassemblarlo in loco. Prendete questo HEAD modello a portale, ad esempio. Pesa 4300 kg ed è comprensibilmente enorme. La maggior parte delle strutture non riesce nemmeno a farlo passare dalla porta di casa.

Q. L'ugello si consuma?

L'ugello si consuma con il tempo ed è necessario sostituirlo ogni 300 ore di funzionamento circa. Anche lo scudo antideflagrante dovrà essere sostituito. Le frese a getto d'acqua hanno alcuni altri componenti soggetti a usura nella pompa stessa.

Spesso è necessario sostituire altre parti come la testa di taglio, il tubo di miscelazione, ecc. La maggior parte delle parti sostituibili si trova sulla pompa e sull'ugello. Occasionalmente potrebbe essere necessario sostituire il tubo di erogazione dell'abrasivo se danneggiato, ma non capita spesso.

Q. È necessario cambiare le nervature di supporto?

Sì, è necessario cambiare le nervature di supporto. Le nervature di supporto aiutano a mantenere il materiale in posizione quando il getto d'acqua esegue il taglio. Spesso devono sopportare l'intera pressione dell'acqua e si consumano molto più rapidamente dei normali componenti di usura.

Conclusione

Le frese a getto d'acqua sono eccellenti per trattare la pietra e altri componenti minerali. Ecco perché il taglio della pietra a getto d'acqua è diventato una pratica standard in molti luoghi. Si tratta di una tecnologia di taglio versatile, in grado di lavorare con diversi materiali. A parte le dimensioni piuttosto ingombranti, le frese a getto d'acqua non presentano svantaggi.

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