Scegliere il tipo e la dimensione di abrasivo giusti per un’applicazione da taglio ad acqua può fare una notevole differenza nelle prestazioni e nel rendimento delle vostre attrezzature per idrogetto.

La scelta degli abrasivi inizia con un’analisi del materiale e delle specifiche di taglio. La difficoltà di taglio del materiale e la finitura superficiale desiderata sono due fattori importanti per stabilire il giusto abrasivo da utilizzare. Il prodotto abrasivo deve avere durezza, densità, tenacità e una forma delle particelle coerenti.

Di fatto, ogni abrasivo conosciuto dall’uomo — sia naturale sia sintetico — è stato preso in considerazione per il suo utilizzo come abrasivo nel taglio ad acqua. Il garnet almandino si è rivelato un minerale con le migliori caratteristiche per il taglio ad acqua. Altri minerali potrebbero essere più duri, più pesanti o meno costosi, ma il garnet almandino si dimostra l’unico abrasivo con la migliore combinazione di caratteristiche per il taglio ad acqua. Il materiale presente in natura viene estratto e lavorato per diverse applicazioni industriali, oltre al taglio ad acqua, come materiale per la sabbiatura e per le applicazioni di filtraggio dell’acqua. Il garnet almandino comune ha un colore rosso brunastro ed è opaco. Il garnet almandino molto più raro e dalle qualità di una gemma è contraddistinto da un colore rosso scuro ed è trasparente.

È possibile usare altri abrasivi nel taglio ad acqua. L’ossido di alluminio è più duro del garnet e, a volte, è utilizzato per tagliare materiali molto duri come la ceramica. Uno svantaggio, tuttavia, è rappresentato dal fatto che l’uso dell’ossido di alluminio riduce drasticamente la durata del tubo di miscelazione, aumentando i costi delle operazioni. La staurolite è un minerale presente in natura con una densità e durezza simili a quelle del garnet ed è un economico abrasivo multiuso per idrogetto. Gli abrasivi più morbidi come l’olivina possono essere impiegati per tagliare materiali meno impegnativi come, ad esempio, l’alluminio.

Uno sguardo ravvicinato alle caratteristiche di un abrasivo

Le caratteristiche naturali e la lavorazione dei minerali hanno un effetto diretto sul modo in cui il materiale abrasivo si comporterà da abrasivo per idrogetto. Un costruttore dovrebbe conoscere come queste quattro caratteristiche chiave influiscono sulle prestazioni dell’abrasivo.

Durezza. Le macchine per il taglio ad acqua devono bilanciare la velocità di taglio e l’usura dei componenti. L’uso di un abrasivo morbido aumenta la durata dell’ugello, ma rallenta il taglio. L’utilizzo di un abrasivo molto duro offre un taglio rapido, ma usura l’ugello troppo velocemente. L’erosione dell’ugello diminuisce la precisione nel processo di taglio, portando a interruzioni ricorrenti, e, quindi, implica ulteriori spese per la frequente sostituzione dell’ugello. Il garnet almandino nella scala di durezza di Mohs ha una valutazione che oscilla tra il 7 e l’8; ciò, quindi, bilancia effettivamente l’esigenza di tagliare rapidamente e di fornire una durata ragionevole allo strumento di taglio.

Densità. La principale forza di taglio di un getto d’acqua è funzione della massa moltiplicata per la velocità. Pertanto, l’abrasivo ideale presenta la particella più pesante che il flusso d’acqua può accelerare alla massima velocità. Ciò genera la massima forza di taglio.

Un abrasivo troppo leggero non sarà molto potente e un abrasivo troppo pesante non accelererà alla massima velocità, minando, così, alla potenza del flusso del getto d’acqua. Come avviene per la durezza, la soluzione è trovare un abrasivo che colpisca il punto giusto. Il garnet almandino ha una gravità specifica di 4.0 (quattro volte il peso dell’acqua) e rientra nell’intervallo ideale sia di forza sia di accelerazione.

Tenacità. A volte definita anche friabilità, la tenacità riveste un ruolo diretto nelle buone prestazioni di un abrasivo per idrogetto. Il materiale troppo friabile si frantuma all’interno del tubo focalizzatore e diventa troppo fine per un taglio efficace. L’abrasivo troppo duro (si pensi ai materiali malleabili come il piombo) si arrotonda durante il processo di miscelazione ed è troppo smussato per tagliare bene. L’abrasivo ideale ha un tasso di rottura misurato e produce bordi da taglio angolari e taglienti. Ancora una volta, il garnet almandino, grazie alla sua natura semifriabile e alla frattura concoide, soddisfa le esigenze.

Forma delle particelle. Gli abrasivi sono disponibili in ogni forma di particella possibile, da perline perfette come i pallini d’acciaio a cristalli simili a un ago e affilati come un rasoio trovati nel carburo di silicio, un abrasivo sintetico utilizzato nelle applicazione high-tech. Se si riconosce che una sfera sia il vettore di massa ideale previsto in un flusso d’acqua ad elevata potenza, un costruttore potrebbe pensare che i produttori delle macchine per idrogetto cerchino le particelle sferiche. Tuttavia, devono tenere a mente l’azione di bilanciamento costante che comprende l’accelerazione, l’usura e l’efficienza di taglio.

Attraverso test condotti su vasta scala su diverse piattaforme di taglio ad acqua di tutto il mondo, gli esperti in materia di idrogetti hanno stabilito che la forma della particella più adatta dipende da due fattori: il materiale da tagliare e la finitura dei bordi richiesta. È stato dimostrato che grani con bordi taglienti e angolari tagliano molto più rapidamente e offrono finiture dei bordi superiori. I grani subrotondi sono utilizzati nelle applicazioni di taglio standard e, principalmente, multiuso.

Un produttore di macchine per il taglio ad acqua o un fornitore di abrasivi può dare maggiori informazioni su entrambi i tipi e fornire assistenza durante i test per stabilire quale forma di particella sia la migliore per un’applicazione.