آموزش وردپرس
خانه / جدیدترین اخبار / چگونه با واتر جت (جت آب) برشکاری می کنند؟

چگونه با واتر جت (جت آب) برشکاری می کنند؟

 

 

 

چگونه با واتر جت (جت آب) برشکاری می کنند؟215313_mo

عنصر کلیدی در این فرآیند آب است که با سرعت ۹۰۰ متر بر ثانیه حرکت می کند و به هنگام برخورد این جریان به سطح قطعه کار ماده بر اثر نیروی آب به سرعت برداشته می شود.

یک پمپ هیدرولیک که از یک موتور الکتریکی ( معمولا ۳۰۰ کیلو وات) تغذیه می شود روغن را برای راه اندازی یک پمپ پیستونی رفت و برگشتی که تشدید کننده نامیده می شود، به فشار ۱۱۷ بار می رساند و آب با فشار بالا از نوک نازل خارج می شود. این قسمت باید صدای حاصل از کاهش سرعت واتر جت از سطح مافوق صوت به مادون صوت را کم کند.

همچنین گیرنده به عنوان مخزن تجمع ضایعات ماشین کاری که توسط واتر جت جمع می شوند عمل میکند.

کیفیت برش سطح  با فشار بیشتر قطر جت و با کاهش سرعت جابجایی بهتر می شود، که با این حالت می توان اجسام چگالتر و با ضخامت بیشتر را نیز به خوبی  برش زد.

از واتر جت همچنین جهت پلیسه گیری و برداشتن ناصافی های سطح نیز می توان استفاده کرد.

گاهی تا ۳۰% اجسام ساینده که اغلب دانه های سیلیکون کاربایت، اکسید آلومنیوم طبیعی (کواندوم) و شیشه با اندازه دانه ، ۱۰ تا ۱۵۰ هستند اضافه می شود.

در این حالت ماده بر اثر سایش مواد ساینده برداشته شده و آب به عنوان حامل آن اثرات برخورد به سطح را تعدیل می کند.

موارد استفاده جت آب:

برش تخته های مدار چاپی

حک نمودن روی شیشه و سرامیک

تراش کاری مواد سخت

مزایا ی استفاده از واتر جت:

۱- واتر جت گرمای حاصل از براده برداری را کاهش می دهد.

۲- نیروی وارد بر قطعه کار کم است. بنابراین مقاطع ظریف یا شکننده را می توان براده برداری کرد.

۳- ناظر دستگاه را می توان به مواد غیر قابل دسترس و کوچک هدایت نمود.

معایب استفاده از واتر جت:

۱- نرخ کم براده برداری.

۲- امکان چسبیدن ذرات ساینده به سطح قطعه کار وجود دارد.

۳- وجود شیب در برشهای عمیق

اصول واترجت
مقدمه

همگام با پیشرفت صنعت و تکنولوژی، نیاز به دستگاهها و تجهیزات متنوع و تک منظوره روزبروز افزایش می‌یابد. علاوه بر این تنوع، سلیقه‌های گوناگون استفاده‌کنندگان و روند به سوی تکامل صنعت ، موجب شده‌اند که دیگر سیستمهای تولیدی قدیمی مانند ماشینهای تراش معمولی ، جوابگوی تغییرات مداوم در تقاضاهای بازار نباشند. در نتیجه، با تنگ تر شدن عرصه رقابت ، تولیدکنندگان در سالهای اخیر به ابداع سیستمهای تولیدی پیشرفته روی آورده‌اند تا بتوانند هم قادر به ارضای نیازهای مشتری باشند و هم بقای خود را تضمین نمایند. در طی این تغییر و تحول سیستمهای تولیدی، رایانه‌ها نقش بسیار مهمی را در هدایت ، کنترل و پیگیری عملیات مختلف دستی یا ماشینی بعهده گرفته‌اند. از طرفی، به منظور کاهش خطاهای انسانی و ارتقای سطح تکرارپذیری و دقت عمل، رباتهای گوناگونی طراحی و ساخته شده‌اند تا محصولات تولیدی از کیفیت و قابلیت اطمینان بالایی برخوردار شوند. یکی از این دستگاههای پیشرفته وکارآمد دستگاه برش بوسیله جت آب (water jet cutting ) می باشد

این موتورهای  آبی ، در زمینه تکنولوژی به مدت بیش از یکصد سال استفاده می شده است، بعنوان مثال در زمینه استخراج معدن و ساخت تونل برای سنگ شویی کردن سنگ و زمین از آن استفاده می شده  .اولین تلاشها برای بریدن مواد نرم با استفاده از واتر جت از سال ۱۹۶۰ آغاز شده است. از اواسط دهه هشتاد واتر جت در ترکیب با مواد ساینده برای بریدن مواد سخت مثل فلزات و سنگها وپلاستیکها نیز مورد استفاده قرار گرفت .
اخیراً بر طبق گزارش Frost و Sullivan که یک شرکت بازاریابی کار می‌کنند، اعلام نموده‌اند که abrasive waterjet به نحو چشمگیری رشد و گسترش قابل ملاحظه‌ای پیدا کرده است. رشد ۱/۹ درصد در فاصله سال‌های ۲۰۰۲-۱۹۹۷برای بازارواترجت و جت مواد درآینده پیش‌بینی می‌شود.
هم واترجت و هم لیزر قادرند فلزات و دیگر مواد را برش دهند. ولیکن دستگاه‌های واترجت ارزان‌تر از دستگاه‌های لیزر می‌باشند.

این فرآیند برای برشکاری و شیار زنی غیر فلزات متخلخل مانند: چوب , چرم , اسفنج و… مناسب است .  از آن همچنین برای برشکاری کامپوزیت ها , برداشتن روکش سیم ها و پلیسه گیری استفاده می شود .این فرایند با بهره گیری از اصل تاثیرات فرسایشی یک جت آب با قطر کم وسرعت بالا کار می کند. کیفیت لبه های ماشین کاری شده در این فرآیند به طور معمول بهتر از دیگر فرآیند های برشی رایج است .
جت آب یک ابزار برشی است که هرگز کند نمی شود و یا نمی شکند . این فرآیند گرد و غبار تولید نمی کند , پس از این رو خطرات موجود در ماشین کاری کامپوزیت های الیافی و آزبست ها به حد اقل می رسند .

فرآیند های مشابه:

ماشین کاری با جت ساینده (AJM) ,ماشین کاری جریان ساینده (AFM) و ماشین کاری جت آب ساینده (AWJM) دراین فرآیند ها از مواد ساینده, جت آب ویا هر دو آنها برای ماشین کاری  استفاده می کنند.

در AJM, مواد ساینده به وسیله فشار هوا به سطح قطعه کار برخورد می کند و باعث ماشین کاری می شود. در واتر جت فقط آب ماشینکاری میکند .

ابزار برش, آب خالص یا آب به همراه مواد ساینده است. فرآیند برش با آب خالص معمولا برای مواد کم استحکام مانند کاغذ, شیشه, فایبر گلاس ومقوا وفرآیند برش به همراه مواد ساینده , برای مواد مستحکم مانند فلزات و آلیاژها  مورد استفاده قرار  می گیرد.

برش بوسیله جت آب (water jet cutting) دارای قابلیت انعطاف بالا و توانایی تغییر درصنایع تولیدی را دارا می باشد و اجازه انجام بیشتر برشها را به کاربران آن می دهد .

به گفته یکی از صاحبان ومالکان کارخانه ساخت این دستگاهها :

((این تکنولوژی با قابلیت انعطاف پذیری بالا در انجام برش ها و ارائه بهترین تکنولوژی در اقتصاد و تجارت و صنعت ، نتایج دلخواه ومورد نظر ما را با قابلیت اطمینان بسیار حیرت انگیز ارائه مینماید .))

عمده فعالیتهای انجام شده در چها ردهه گذشته مربوط به ایجاد تکنولوژی فشار بسیار زیاد مورد نیاز این قبیل دستگاههای پیشرفته بوده است زیرا که برای برش فلزات باید آب مصرفی با فشار بسیار زیاد تنظیم شود وتحت فشار قرار گیرد تا بتواند یک جریان برش بسیار قوی را برای برش ایجاد نماید . این پروسه ها فقط برای دو مورد زیر قابل اجرا میباشد :

۱.آب مصرفی

۲.جت مواد ساینده

سازوکار واتر جت ازیک  باریکه آب، با سرعت بالا که یک ماده ساینده به منظور برش مواد سخت به آن تزریق شده ، تشکیل شده است .مخلوط آب ومواد ساینده یک بریدگی باریک را روی قطعه کار ایجاد می کند .

عنصر کلیدی در این فرآیند آب است که با سرعت ۹۰۰ متر بر ثانیه حرکت می کند و به هنگام برخورد این جریان به سطح قطعه کار ماده بر اثر نیروی آب به سرعت برداشته می شود.

اجزای تشکیل دهنده :

به طور کلی میتوان این دستگاه را به دو قسمت زیر تقسیم کرد:

۱– سیستم کم فشار شامل  موتور الکتریکی ، تانک , لوله های فشار ضعیف وفیلترها .

موتور الکتریکی : از این موتور برای به حرکت درآوردن پمپ روغن استفاده می شود و معمولا قدرتی در حدود  Hp ۷۵ دارد .

تانک:برای  جمع آوری آب وبرگشت آب اضافه از آن استفاده می کنند.

لوله های فشار ضعیف: برای انتقال آب از تانک به پمپ وبرای برگشت آب ازسیستم به تانک استفاده میکند چون که این لوله ها تحت فشار نیستند پس میتوان جنس آنها راضعیف در نظر گرفت.

فیلتر : برای جدا کردن ذرات ساینده از آب استفاده می شود. در ماشین کاری مواد ساینده با جت آب فیلتر کردن اهمیت کمتری دارد ولی در برشکاری با جت آب از اهمیت بیشتری  برخوردار است , زیرا عمر نازل تا حدود زیادی , به تمیز بودن آب بستگی دارد. در دو قسمت از مدار فیلتر قرار می گیرد , یکی در مسیر ورودی آب به تقویت کننده , که محافظت لازم را از تقویت کننده به عمل می آورد.اگر از آب شهری که املاح معدنی دارد استفاده شود اهمیت تصفیه آب بیشتر می شود,زیرا آب شهری دارای کلسیم,آهن,سدیم وغیره می باشد که ته نشین می شوند.دقت این فیلتر ۴۵/۰میکرون می باشد. دومین فیلتر بعد از انباره ودر مسیر ورود به نازل قرار می گیرد.

۲– سیستم پرفشارکه شامل سیستم  پمپاژ , لوله های فشار قوی , انباره (آکومولاتور) , سیستم تغذیه مواد ساینده ( در AWJM ) ، شیر قطع و وصل و مجموعه نازل است .

سیستم پمپاژ: این سیستم از دو قسمت تشکیل شده است:واحد هیدرولیک وقسمت تقویت کننده فشار.

واحد هیدرولیک: شامل یک موتور الکتریکی و یک پمپ هیدرولیکی روغن است. پمپ روغن به موتورالکتریکی متصل است وانرژی خود را از طریق آن تامین می کند. پمپ روغن , روغن را از منبع آن کشیده وفشار آن را افزایش می دهد.

پمپ روغن :

این پمپ برای بوجود آوردن فشار لازم بر روی روغن استفاده می شود و نیروی خود را از موتور الکتریکی گرفته و روغن را از مخزن روغن کشیده و به سیستم تقویت کننده می فرستد . این پمپ ها بیشتر از نوع دنده ای هستند . به دلیل اینکه بحث در مورد پمپ ها در حوصله این بحث نمی گنجد از توضیح در مورد آنها منصرف شده و تنها به عکس ها یی این پمپ ها اکتفا می کنیم . ولی این نکته قابل توجه است که هر  پمپ یک سوپاپ اطمینان دارد که در صورت زیاد تر از حد مجاز شدن فشار بصورت یک فشار شکن عمل می کند .

تقویت کننده فشار :

چگونه فشار آب بسیار زیاد می شود ؟  پمپ روغن ، روغن را با فشار ۲۰۰ بار به داخل این سیستم می فرستد .روغن پمپ شده به طور متناوب روی دو طرف پیستون بزرگ عمل کرده و موجب حرکت آن به چپ و راست می شود . زمانی که روغن از سمت چپ وارد سیلندر روغن می شود ، پیستون بزرگ به سمت راست حرکت می کند و این حرکت سبب جابجایی پیستون کوچک سیلندر آب به طرف راست می گردد و فشار منفی نسبی کمتر از فشار جو بوجود می آورد . فشار آب در نقطه ورود آب به سیلندر در حدود فشار جو است و اگر از پمپ برای هدایت آب استفاده شود ، کمی بیشتر از فشار جو خواهد بود . این اختلاف فشار موجب هدایت آب به داخل سیلندر می شود .شیرهای یک طرفه ی ساچمه ای تضمین کننده ی جریان مایع در جهت های مناسب و صحیح هستند . وقتی پیستون بزرگ به انتهای سمت راست سیلندر روغن برسد ، جهت جریان روغن تغییر می کند و روغن از سمت راست وارد می شود که این خود موجب رانش پیستون بزرگ به سمت چپ گشته و سبب جابجایی پیستون کوچک در سیلندر آب به طرف چپ و انتقال آب با فشار بسیار زیاد به بیرون می گردد. در ضمن پیستون کوچک در سیلندر آب  طرف راست نیز به سمت چپ حرکت کرده و با ایجاد مکش ، آب را از ورودی سمت راست به سیلند آب هدایت می کند . این روند با رفت و برگشت  پیستون بزرگ ادامه می یابد .          = (A  /A  ) P    P

P   فشار خروجی آب

P  فشار روغن

A  سطح مقطع پیستون بزرگ ( روغن )

A  سطح مقطع پیستون کوچک ( آب )

با استفاده از فرمول بالا اگر فشار روغن   Mpa  ۲۰ باشد برای ایجاد فشار  Mpa ۴۰۰ بر روی آب ، یا باید سطح مقطع پیستون روغن  ۲۰ برابر پیستون آب باشد و یا دبی روغن ۲۰ برابر دبی آب باشد .          D / D      =  Dπ/۴ ))  /  Dπ/۴ )) A /A  =

اگر قطر پیستون آب را  cm ۱ و قطر پیستون روغن را  cm ۷ در نظر بگیریم ، با فرض یکی بودن فشار روغن و فشار ورودی آب ، فشار نهایی آب تقریبا ۵۰ برابر بیشتر می شود .همان طور که در شکل دیده می شود چهار شیر یک طرفه در این سیلندر وجود دارد که مانعی بین قسمت های پر فشار و کم فشار است . جوری که دو شیر یکطرفه بالا از خروج آب جلوگیری می کنند و دو شیر یکطرفه پایین از ورود آب . این سیلندر فشار آب را تا Mpa ۴۱۵  بالا می برد .

انباره (  Accumulator) : چون که سیستم تقویت کننده فشار  آب بصورت دو طرفه کار می کند نمی تواند جریان یکنواختی را فراهم کند بنابراین آب پر فشار خارج شده ازاین سیستم در انباره جمع می شود تا یک جریا ن پیوسته و دائم را به نازل هدایت کند . آبی که به نازل می رسد نوسان کمتری دارد . (کمتر از ۵ درصد ) در صورتی که بدون انباره این نوسانات به ۵۰ درصد هم می رسد . از طرفی آبی که در حدود Mpa  ۴۱۵  فشار دارد ولی در حدود ۱۲ درصد تراکم پذیر است ، درصد این تراکم پذیری نسبت به تغییرات فشار تغییر می کند . ولی هنگامی که آب در انباره جمع می شود این درصد ثابت می ماند

 

همچنین ببینید

ترانزیت

رشد ۱۳۱ درصدی ترانزیت غیر نفتی در بنادر غرب هرمزگان

ه گزارش صنعت نیوز، مدیر اداره بنادر و دریانوردی لنگه از رشد۱۳۱ درصدی ترانزیت کالاهای …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *