Caratterizzazione del taglio water jet di un materiale plastico espanso di difficile lavorabilità

This thesis work was promoted by a real industrial case aiming to study the machining of a plastic foam component by means of water jet. Water jet is the most suitable technology in order to fulfil the component requirements. Water jet (WJ) allows material removal through a conversion of fluid high pressure energy to kinetic energy. Two variants of this technology are available: Pure Water Jet (PWJ) and Abrasive Water Jet (AWJ). In this case PWJ is the best option. First some cutting experiments were conducted on Politecnico di Milano 4000 bar plant, similar to that is used by the client. Meanwhile other experiments were conducted on 6000 bar plant in UHDE headquarter in Germany. In this case an improvement of jet cutting capability was noticed. To evaluate objectively the results, an optical analysis prototype system has been created, based on oblique light. By this system the inadequacy of 4000 bar plant test samples was proved. On the contrary, with a 6000 bar plant an optimal working range was found by using low diameter nozzles together with high pressures.

Questo lavoro di tesi è stato sviluppato in seguito alla richiesta di studio della lavorazione di un componente in materiale plastico espanso con il getto ad acqua. L’utilizzo del water jet si è reso necessario a causa dell’incompatibilità delle altre tecnologie con i requisiti richiesti al componente da realizzare. La tecnologia water jet (WJ) consente l’asportazione di materiale grazie alla conversione dell’elevata energia di pressione di un fluido in energia cinetica. Si distinguono due varianti di questa tecnologia: taglio a getto d’acqua pura (PWJ – pure water jet) e a getto idroabrasivo (AWJ – abrasive water jet). In primo luogo si è proceduto ad eseguire delle prove di taglio con l’impianto da 4000 bar in dotazione al Politecnico di Milano, simile a quello utilizzato dall’azienda committente. Contemporaneamente, presso la sede UHDE in Germania, sono state fatte delle prove anche su un impianto da 6000 bar, da cui si è visto un miglioramento della capacità del getto di lavorare il materiale oggetto di studio. Per poter valutare in maniera oggettiva i risultati delle prove, è stato realizzato il prototipo di un sistema di analisi ottica, basato sul principio della luce radente . Con tale sistema si è potuto riscontrare l’inadeguatezza dei risultati delle prove con l’impianto da 4000 bar. Per quanto riguarda le prove sull’impianto da 6000 bar, si è individuato un range ottimale nell’uso di ugelli di piccole dimensioni e pressioni elevate.