لذت برش مواد با آب - تور روسیه ارزان

به گزارش خبرنگاران، نزدیک به 90 سال است که حضور پر رنگ فناوری واترجت(waterjet) در بسیاری از کارها به وضوح دیده شده است. اکنون در این خبر قصد داریم تا درباره کاربردها و تاریخچه این فناوری شرح دهیم.

واترجت چیست؟

واترجت فناوری است که بوسیله آن از جریان بالای فشار آب برای برش دادن طیف گسترده ای از مواد استفاده می گردد.

در برخی موارد که کاربران قصد برش فولاد را با این وسیله دارند، یک ساینده که معمولاً از جنس گرانیت است، به منظور افزایش قدرت برش به واترجت افزوده می گردد.

از آنجا که این ساینده ها به نازل اضافه می شوند، به همین دلیل بسیار ساده می توان حالت بخش آبپاش و و برش با واتر جت را تغییر داد.

همانطور که نازل در طول برش مواد حرکت می نماید، جریان آب واترجت در جهت خم می گردد. درک پویایی جریان واترجت و محاسبه میزان انحنای واترجت برای سرعت بخشیدن و سریع بریدن اجسام لازم و لازم است.اجزای یک واترجت

پمپ فشار قوی: این پمپ جریان آب تحت فشار را برای فرایند برش فراوری می نماید.

سر برش چند قسمتی: به عنوان یک گزینه اضافی در واترجت ها، این سر برش چند محوری تحت کنترل رایانه به منظور معین زاویه مورد استفاده قرار می گیرد.

نازل ساینده واترجت: در داخل نازل، آب تحت فشار به وسیله یک خروجی با قطر کوچک عبور می نماید و یک فواره آبی مناسبی تشکیل می دهد. سپس جت به وسیله یک بخش ونتوری عبور می نماید و در آنجا مقدار ذرات ریز ساینده به اندازه کافی در جریان آب قرار می گیرند. مخلوطی از ذرات آب و ذرات ساینده به وسیله یک لوله مخلوط سرامیکی ویژه عبور می نماید و در نتیجه ماده مایع ساینده برای برش اجسام با سرعت بسیار بالا از نازل خارج می گردد.

محافظ مخزن: مخزن محافظ پر از آب، انرژی جت ساینده را پس از برش به وسیله موادی که ماشین کاری شده است را پراکنده می نماید.

مخزن محافظ ساینده: مخزن محافظ ساینده و سیستم کنترل جریان ساینده مرتبط میزان جریان ذرات ساینده به نازل را می سنجند.

سیستم X-Y Traverse : سیستم حرکت دقیق X-Y برای راهنمایی دقیق حرکت نازل برای برش قسمت خاص جسم مورد نظر استفاده می گردد.

کنترل نماینده مبتنی بر یارانه: کنترل نماینده های حرکت پیشرفته برای سیستم های واترجت ساینده مبتنی بر رایانه هستند و توسط آنها حتی افرادی که تجربه کاری زیادی با این وسیله نداشته اند، می توانند قطعات را با دقتی بسیار بالا برش دهند.

واترجت چه موادی را برش می دهد؟

پلاستیک های فیبرکربن تقویت شده

برش این مواد پیشرفته یک گام بزرگ برای سیستم های واترجت است. این مواد بسیار سریع برش داده می شوند و سیستم ساینده جت در حال حاضر به طور گسترده ای در برنامه های کاربردی هوا فضا تا اتومبیل های مسابقه ای استفاده می گردد.

پلاستیک های شیشه تقویت شده

فایبرگلاس را می توان به سرعت و بدون ایجاد هرگونه گرد و غبار خطرناک و یا دود، توسط واترجت ها برش داد. فایبرگلاس (Fiberglass) کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری است که از پشم شیشه به عنوان ماده تقویت نماینده و از مواد پلیمری به عنوان مواد زمینه استفاده می گردد. فایبرگلاس، رایج ترین عایق حرارتی مورد استفاده در عصر حاضر است و دلیل آن هم طریقه ساخت آنها می باشد. در ساخت فایبرگلاس استانداردهای ساخت شیشه در فراوری عایق های حرارتی رعایت می گردد و به همین دلیل است که انتقال حرارت را به حداقل می رساند.

فولاد کربنی

ماشین واترجت تمام نوع فولاد را برش می دهد. این دستگاه بدون سوراخ و ترک برداشتن یک برش صاف بر روی لبه فولاد ایجاد می نماید.

هرگونه فولاد ضد زنگ را می توان به راحتی توسط واترجت برش داد. فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل(Stainless Steel) به فولادهایی با مقدار عناصر آلیاژی بالا گفته می گردد که توانایی مقاومت به خوردگی در اتمسفرهای خورنده و دماهای بالا را داشته باشند.

انواع آلیاژها

واترجت دستگاهی است که به راحتی و به سرعت و بدون ایجاد هرگونه گرمایی بر روی قطعه، می تواند فلز آلومینیوم، تیتانیوم، مس و برنج را برش دهد. به علت اینکه واترجت برشکاری سرد می باشد و حرارتی بر روی قطعات نمی گذارد برای فراوری قطعات فولادی و همچنین اکثر فلزات مانند مس، آلومنیوم، برنج، استیل، فولاد زنگ نزن 304 و … کاربرد دارد و بر لیزر ارجح است.

شیشه

واترجتها کاربردهای بسیاری در برش انواع مختلفی از محصولات شیشه ای، از جمله پانل های فوق العاده نازک برای گوشی های هوشمند تا پانل های ضد گلوله چند لایه برای وسایل نقلیه و ساختمان ها نیز دارند.

سنگ

واترجت ها علاوه بر مواردی که گفته شد کاربرد وسیعی در برش انواع سنگ ها، بتن و سرامیک ها نیز دارند.

واترجت ها می توانند به راحتی سنگ گرانیت، کوارتز و … را برش دهند.

هم چنین گفتنی است برخی هنرمندان از واترجت ها برای خلق شکل های پیچیده در موادی همانند شیشه منقوش، سنگ مرمر که رسوما کار با آن ها مشکل است، استفاده می نمایند.

تاریخچه واترجت

فناوری واترجت با فشار بالا در اصل در دوران پس از جنگ جهانی شکل گرفت و باعث شد تا افراد بتوانند سریع تر و با دقت بیشتر اجسام را برش دهند.

اوایل دهه 1970، دکتر جان اولسن(Dr. John Olsen)، مدیر عامل بخش عملیات شرکتOMAX، پیروز به توسعه نخستین پمپ با فشار فوق بالا شد.

دهه 1930

سیستم واترجت کم فشار برای برش کاغذ مورد استفاده نهاده شد و مفهوم نازل واترجت ساینده ثبت شد.

دهه 1940

سیستم آب بند فشار برای استفاده در هوانوری و وسایل نقلیه هیدرولیک توسعه یافت. آب بند مکانیکی (Mechanical Seal) وسیله ای است که به اتصال قطعات و تجهیزات مختلف به یکدیگر در یک سیستم یا مکانیزم یاری و از نشت سیال جاری بر اثر وجود اختلاف فشار در مرز قطعات جلوگیری می نماید.

دهه 1950

جت مایع با فشار فوق بالا (100 هزار پوند بر اینچ مربع) برای برش فلزات در صنایع هوافضا مورد استفاده نهاده شد.

سیستم کنترل عددی(NC) توسط جان پارسنز(John Parsons) و واترجت فشار بالا برای برش اشکال پلاستیکی توسعه یافت.

دهه 1960

تعاد زیادی واترجت با فشار بیش از 50 هزار پوند بر اینچ مربع در کمپانی Union Carbide ایجاد شد که این واترجت ها می توانستند فلزات و سنگ ها را برش دهند. پمپ های فشار بالا برای صنعت پلی اتیلن نیز توسعه یافت.

دهه 1970

شرکت Bendix از کریستال کرندوم برای قسمت نازل واترجت استفاده نمود.

دکتر جان اولسن پیروز به توسعه پمپ تشدیدنماینده فشار بالا شد. اولین سیستم تجاری برش واترجت نیز معرفی گردید.

دهه 1980

کمپانیBoride لوله های مخلوط مرکب از کاربید تنگستن سرامیکROCTEC را فراوری کرد و تکامل سیستم نازل ساینده نیز سبب توسعه ماشین آلاتی پیشرفته با جت ساینده شد که به عمل آن ماشین کاری با جت ساینده می گویند.

یک جت گاز خنثی که ذرات ساینده بسیار ریز تشکیل شده با سرعت بالا (معمولان بین 200-400 متر بر ثانیه) به سطح قطعه کار برخورد نموده و باعث برداشت ماده به وسیله عملیات براده برداری-فرسایشی می گردد. این عمل فرسایشی برای بریدن، تمیز کردن، کنده کاری یا حکاکی، صیقلی کردن و پلیسه گیری به کار گرفته می گردد. این روش برداشت ماده بر روی مواد سخت یا شنماینده بسیار مؤثر است ولی برای مواد نرم مؤثر نمی باشد. از این روش می توان جزیات ریز و پیچیده را بر روی قطعات ترد ایجاد کرد.

دهه 1990

شرکت OMAX تأسیس شد. دکتر جان اولسن سیستم های کنترل حرکت را توسعه داد تا جریان دقیق واترجت را معین کند.

دهه 2000

شرکت OMAX طراحی وسرعت سیستم های برش خود را بهبود بخشید.

دهه 2010

در این سال شرکت OMAX پیشرفت قابل توجهی در طراحی این سیستم ها داشت به طوری که پیروز به توسعه برخی ابزار با فناوری چاپ سه بعدی شد.

از واترجت برای برش طیف وسیعی از اشیا استفاده می گردد که در این ویدئو به اختصار چهار کاربرد آن در برش سنگ، لپ تاپ، کلاه ایمنی و شیشه را می بینید.