برش واترجت – فرآیند، مزایا و مواد

برش واترجت

برش واترجت یک فرآیند مکانیکی است که در آن مواد با تماس فیزیکی و سایش مواد حذف می شوند. تفاوت اصلی با سایر فرآیندهای برش در این واقعیت است که این یک فرآیند برش سرد (غیر حرارتی) است، به این معنی که در فرآیند برش از حرارت استفاده نمی شود.

در دنیای امروز، تمام فرآیندهای تولید باید سه هدف اصلی را برآورده کنند: افزایش تولید، کاهش ضایعات و بهبود کیفیت. فرآیندهایی مانند پرینت سه بعدی، شکل دهی ورق، قالب گیری تزریقی، لیزر و برش پلاسما تلاش می کنند تا با کاهش هزینه و زمان تولید به این اهداف دست یابند و در عین حال کارایی و پایداری را افزایش دهند.

هر یک از آن فرآیندها به دلیل مزایا و محدودیت های مختلف جایگاه خود را در صنعت تولید دارد. برش‌های واترجت مدرن نیز فناوری CNC را در طراحی خود گنجانده‌اند تا به این اهداف با نتایج بهتر دست یابند.

در این مقاله، ما نگاهی عمیق تر به فرآیند پیشرفته برش واترجت خواهیم داشت. صنعت واشر اصفهان تولیدکننده انواع واشرآلات صنعتی از جمله واشر اسپیرال است.

برش واترجت چیست؟

برش واترجت از جریان آب با فشار بالا مخلوط شده با مواد ساینده برای برش طیف وسیعی از مواد استفاده می کند.

پمپ آب فشار قوی آب را تحت فشار قرار می دهد. این آب از طریق لوله های پرفشار به داخل سر برش جریان می یابد. در سر برش، آب از طریق یک نازل جریان می یابد و آن را به یک جریان بسیار ظریف تبدیل می کند. این جریان هر ماده ای را که در مقابل آن قرار می گیرد برش می دهد.

دستگاه برش واترجت می تواند فشارهایی تا 100000 psi یا حدود 6900 بار تولید کند. برای درک بهتر، شیلنگ های آتش نشانی معمولاً فشاری بین 8 تا 20 بار دارند. نازل واترجت توسط یک سیستم بینایی کمک می کند تا برش دقیق و کارآمد قطعه را تسهیل کند.

دستکاری نازل برای برش مواد مختلف آسان است. بسته به اینکه از ماده ساینده استفاده می شود یا خیر، دو نوع روش برش واترجت وجود دارد:

• برش واترجت ساینده
• برش واترجت خالص

برش واترجت ساینده

هنگام برش مواد سخت تر، مواد ساینده با آب مخلوط می شوند. این در یک محفظه اختلاط واقع در سر برش درست قبل از خروج جت ساینده از سیستم رخ می دهد.

عوامل محبوب برای برش واترجت ساینده عبارتند از: شن معلق، گارنت و اکسید آلومینیوم. با افزایش ضخامت/سختی مواد، سختی ساینده های مورد استفاده نیز باید افزایش یابد.

با ساینده های مناسب می توان انواع مختلفی از مواد را برش داد. مواد متداول برش با مواد ساینده سرامیک، فلز، سنگ و پلاستیک ضخیم هستند. با این حال، استثنائات خاصی مانند شیشه سکوریت و الماس وجود دارد که نمی توان آنها را با آب ساینده برش داد. شیشه سکوریت شده هنگام برش با جت آب خرد می شود.

برش واترجت خالص

برش های واتر جت نیز بدون افزودن مواد ساینده، عمدتاً برای برش مواد نرم، کار می کنند. کاتر واترجت که فقط برای این منظور طراحی شده است، محفظه اختلاط یا نازل ندارد. یک پمپ فشار بالا، آب تحت فشار را از دهانه خارج می کند تا برش های دقیقی روی قطعه کار ایجاد کند. اگرچه اکثر دستگاه های برش صنعتی با استفاده از فناوری واترجت امکان استفاده از هر دو روش را فراهم می کنند.

فرآیند برش واترجت خالص در مقایسه با برش واترجت ساینده کمتر تهاجمی است. جریان جت نیز فوق العاده خوب است و هیچ فشار اضافی بر روی قطعه کار وارد نمی کند.

برش واترجت خالص برای مواد نرم تر مانند فوم، نمد، چوب، لاستیک، مواد غذایی و پلاستیک های نازک ایده آل است.

مزایای برش واترجت

برش واترجت مزایای خاصی را ارائه می دهد که آن را به یک انتخاب عالی برای کاربردهای عمومی و همچنین بسیار خاص تبدیل می کند. برخی از مزایا به شرح زیر است:

• دقت بالا
• بدون منطقه متاثر از گرما
• بدون نیاز به تغییر ابزار
• فرآیند مقرون به صرفه
• سازگاری با مواد مختلف
• بسیار پایدار

دقت بالا

برش واترجت به دلیل ارائه دقت برش بالا شناخته شده است. قطعات برش واترجت از کیفیت بسیار بالایی برخوردار هستند حتی زمانی که با مشخصات دقیق محدود شوند.

دستگاه برش واتر جت می تواند تا 0.025 میلی متر (0.001 اینچ) را تحمل کند، اما تلورانس های بین 0.075 تا 0.125 میلی متر برای قطعات کمتر از یک اینچ ضخامت معمول تر است.

تحمل ممکن است با مواد ضخیم تر بسته به تکنولوژی افزایش یابد. دقت به عواملی مانند پایداری جدول، ساخت دستگاه، سرعت جریان ساینده، کنترل جریان برش، تاخیر جریان و خطای فرآیند بستگی دارد.

بدون منطقه متاثر از گرما

منطقه متاثر از حرارت (HAZ) محصول جانبی اکثر فرآیندهای برش گرم است. در فرآیندهایی مانند برش لیزری و EDM، ناحیه اطراف لبه برش در حین ماشینکاری ذوب نمی شود، بلکه در خواص آن تغییر می کند.

تغییر رنگ، اعوجاج حرارتی و لبه های سخت شده همگی می توانند بر ویژگی های قسمت نهایی تأثیر بگذارند. این قطعات قبل از استفاده نیاز به عملیات حرارتی دارند.

برش واترجت به عنوان یک فرآیند برش سرد، مناطق متاثر از گرما را ایجاد نمی کند. این به قطعات نهایی کیفیت لبه برتر و خواص قابل اعتمادتر بدون وارد کردن فشار به قطعه می دهد.

بنابراین، استفاده از برش با جت آب نیاز به نگرانی در مورد بریدگی های ناقص، نقاط ضعف و تاب برداشتن را کاهش می دهد. تولیدکنندگان همچنین می‌توانند از قطعات پیش‌گرم شده برای کاهش هزینه‌های تولید استفاده کنند.

غیر حرارتی بودن فرآیند برش نیز به این معنی است که تشکیل سرباره و ضایعات پسماند ایجاد نمی شود.

قطعات تمام شده با کیفیت بالا

برش واترجت قطعات با کیفیت برتری را ارائه می دهد که هیچ روش برشی دیگری نمی تواند با آن رقابت کند. لبه ها صاف هستند و نیازی به خراشیدن ندارند .

کیفیت نهایی به عوامل مختلفی مانند سرعت برش، فشار، سرعت جریان ساینده و اندازه نازل بستگی دارد. ممکن است برای خروجی بهینه، پارامترهای فرآیند نیاز به اصلاح داشته باشند.

بدون نیاز به تغییر ابزار

برش واترجت از هیچ ابزار برشی استفاده نمی کند و نازل برای قرار دادن مواد و ضخامت های مختلف نیازی به تعویض ندارد. از همان نازل برای کاربردهای مختلف با تنظیم پارامترهای جریان برش، مانند نرخ تغذیه برای دستیابی به سرعت برش مناسب استفاده می شود.

از آنجایی که نیازی به تغییر ابزار بین مواد نیست، دستگاه برش جت آب می تواند مواد مختلف را یکی پس از دیگری برش دهد که با صرفه جویی در زمان و هزینه ابزار، کارایی عملیاتی را بهبود می بخشد.

فرآیند مقرون به صرفه

برش واترجت در مقایسه با روش های برش جایگزین در بسیاری از کاربردها به ویژه در صنایع غذایی مقرون به صرفه تر است. این فرآیند همیشه به وسایل، جک یا گیره نیاز ندارد که سرعت تولید را افزایش می دهد.

یکی دیگر از مزایایی که این فرآیند ارائه می دهد امکان روی هم قرار دادن و برش چندین لایه مواد در یک پاس است. انباشته کردن را می توان برای مواد غیرمشابه نیز انجام داد که این روشی ساده و در عین حال موثر برای افزایش تولید قطعه است.

قطعات برش خورده نیز نیازی به پس پردازش ندارند که هزینه کلی را کاهش می دهد. این فرآیند همچنین حداقل ضایعات مواد را ایجاد می کند.

سازگاری با مواد مختلف

همانطور که قبلا توضیح داده شد، فرآیند برش واترجت محدود به نوع ماده نیست. تا زمانی که پارامترهای فرآیند و ساینده های صحیح انتخاب شده باشند، می تواند طیف گسترده ای از مواد را برش دهد. در ادامه مقاله به این موضوع خواهیم پرداخت.

بسیار پایدار

در عصر حاضر، پایداری عامل مهمی در انتخاب فرآیند تولید است. فرآیند برش واترجت تمام جعبه های مناسب را در مورد پایداری بررسی می کند. مزایای شگفت انگیزی مانند عدم تشکیل سرباره، عدم وجود ضایعات پسماند و عدم نیاز به قطعات گرم شده دارد. همچنین هیچ بخار سمی یا گازهای گلخانه ای ایجاد نمی کند.

قطعات تمام شده همچنین نیازی به کارهای پس از پردازش مانند عملیات حرارتی ندارند. رسانه اصلی برش آب نیز قابل بازیافت است که تاثیر آن بر محیط زیست را کاهش می دهد. علاوه بر این، هیچ روغن خنک کننده یا روانکار مورد نیاز نیست زیرا جت آب خود به عنوان خنک کننده عمل می کند.

مواد برش واترجت

این فرآیند با طیف وسیعی از مواد سازگار است. در این بخش، نگاهی به انواع مختلفی از موادی خواهیم داشت که می توان با استفاده از کاتر جت آب به طور موثر برش داد. پوشش خواهیم داد:

• فلزات
• چوب
• لاستیک
• سرامیک
• شیشه
• سنگ و کاشی
• غذا