برش آب (واترجت)

نکات مفید برای خرید دستگاه های برش واتر جت (WaterJet)

به وسیله ای که از فشار بالای آب برای اهداف خاصی استفاده کند , جت آب گویند. جت آب ها معمولا برای کارهایی مثل تمیز کاری و برش کاری طراحی و ساخته می شوند.
دستگاه های برش جت آب , نوعی واترجت می باشند که از آب خالص و یا آب حاوی مواد ساینده با فشار بسیار بالا برای برش کاری در انواعی از مترایال ها از قبیل فلز , شیشه , سنگ و ... استفاده می کنند.

بطور کلی جت آب ها به 2 نوع تقسیم می شوند:

1. جت آب خالص (Pure WaterJet)

این دستگاه ها از آب خالص برای عملیات برشکاری استفاده می کند. از این نوع جت آب معمولا برای برش کاری در مواده نرمی چون چوب , لاستیک , کائوچو , رزین و ... استفاده می شود.

2. جت آب ساینده (Abrasive WaterJet)

این دستگاه ها از آب به همراه ذرات ساینده ای (سنباده , گارنت و ...) استفاده می کنند. از این نوع جت آب برای برش کاری در متریال های سفتی فلزات , سنگ , گرانیت و ... استفاده می شود.

امروزه انواع مختلفی دستگاه برش جت آب ساخته شده است که شامل:

1. جت آب های ساده
2. جت آب های ساینده
3. جت آب های پالسی
4. جت آب های کاویتاسیونی
5. جت آب های هیبریدی

جت آب های پالسی با پاشش جریان آب بصورت ضربانی و غیر پیوسته سبب ایجاد ضرباتی پر شدت , کوتاه مدت و گذارا میگردد که با توجه به دامنه پیک آن به فشار های ضربه رام معروفند. این جت آب ها بیشتر در برش های سنگ استفاده می شوند.
مکانیسم عمل جت آب ها اینگونه است که آب توسط یک پمپ فشار قوی از یک سوراخ کوچک که معمولا سوراخ جواهری نام دارد عبور داده شده که این باعث تمرکز مقدار زیادی انرژی در یک نقطه کوچک می شود. این انرژی زیاد که از یک باریکه سرعت بالا-فشار بالا بالا ایجاد شده است توان برخورد با سطح متریال و ایجاد سایش در آن سطح را دارد. اگر در این باریکه آب مواده ساینده هم استفاده شوند انرژی به آن ذرات هم منتقل شده و آنها باعث ایجاد ضربات سایشی بیشتر و افزایش قدرت برش در متریال های سخت تر میشود.
جواهری (Jewel) یک قطعه ای بسیار سخت که معمولا از جنس یاقوت (Ruby) با الماس (Diamond) می باشد و دارای یک روزنه بسیار ریز است. آب با فشار بالا از این روزنه عبور کرده و بصورت یک خط برش با سرعت بالا- فشار بالا در می آید. جواهری یکی از اجزاء مصرفی سر برش دهنده جت آب ها می باشد چرا که پس از مدتی خود آن دچار ساییدگی شده و فرم ایده آل روزنه از دست می رود. و این باعث می شود که خط آب ایجاد شده دیگر بصورت بهینه نباشد و از این رو با تعویض آن می توان براین مشکل غلبه کرد.
آب ورودی به جواهری فشاری در حدود 20.000 تا 60.000 پوند بر اینچ مربع دارد که با عبور از روزنه جواهری (که سوراخی با قطر 0.14 تا 0.4 میلی متر دارد ) یک باریکه بسیار نازک از آب با سرعتی حدود 960 کیلومتر بر ساعت (نزدیک سرعت صوت) بوجود می آید که توان بسیار خوبی برای برش در متریال دارد.
در دستگاه های برش جت آب ساینده , ذرات سنباده ای بعد از اینکه آب جواهری را ترک کند به باریکه برش اضافه می شوند و در مجرایی به نام لوله مخلوط شدن (Mixing Tube) با باریکه آب مخلوط می گردد. اگر ذرات ساینده قبل از جواهری با آب مخلوط شود در حین گذر از جواهری به دهانه خروجی آن آسیب می رسانند که باعث کوتاه شدن عمر آن می شود.
قدرت برش در دستگاه های برش جت آب به عوامل مختلفی چون جنس متریال , ضخامت قطعه کار , فشار آب و نوع مواد ساینده و ... بستگی دارد.
از آنجایی که دستگاه های برش جت آب تطبیق پذیری بسیار بالایی دارند شما از آن برای برش در گونه های مختلفی از متریال مثل آهن , سنگ , چوب و ... می توانید استفاده کنید.

مزایای برش کاری با دستگاه های برش جت آب

1. این نوع دستگاه ها یک برش سرد را ایجاد می کند که معایب برش گرم را ندارد.
2. با این روش میتوان بدون ایجاد سوراخ های نخستین کار برش کاری را در هر متریالی آغاز کنید.
3. برش کاری با دستگاه های جت آب ارزان تر از دستگاه های لیزر می باشد.
4. از این دستگاه ها برای کار های دیگری چون لایه برداری , برش در کامپوزیت , برداشتن روکش در سیم ها , پلیسه گیری و ... هم می توان استفاده کرد.
5. نسبت به برش با اره , برش جت آب مشکلاتی چون کند شدن تیغه برش , شکستن آن و ... را ندارد.
6. نسبت به برش های دیگر این فرآیند گرد و غبار , خاکستر , دود , گاز های شیمیایی و... را تولید نمی کند. از این رو از آنها می توان برای برش در متریال هایی چون کامپوزیت های الیافی و آزبست ها استفاده کرد.
7. این دستگاه ها قدرت برش در بسیاری از مواد ( مثل مواد بازتابنده که لیزر ها نمی توانند برش بزنند , مواد نارسانا که پلاسما نمی توانند برش برنند و آلیاژ های فولادی که برش سوخت-گاز نمی تواند برش بزند) را دارا می باشند.
8. کار کرد راحت این دستگاه ها. از آنجایی که آنها نیاز به تعویض تیغه ندارند می تواند با سرعت هرچه تمام تر قطعه کار را تعویض نمود و نیازی هم به تعویض ابزار برش نیست.
9. در این روش نیازی به چفت و بست های پیچیده قطعه کار نمی باشد.
10. ماشین کاری با جت آب ها معمولا هیچ تنش مکانیکی به قطع کار اعمال نمی کند.
11. معمولا توسط جت آب ها ضخامت ها کم تا زیاد را براحتی برش می دهند و محدودیت ضخامت (مثل برش پلاسما و لیزر) در این روش کمتر اهمیت دارد.
12. این روش بسیار ایمن تر از روش های برش کاری دیگر می باشد.
13. دستگاه های جت آب از انجایی که مواد زائد از آب و مواد ساینده فقط استفاده کرده و این ها قابل دفع کردن در زمین می باشند به طبیعت آسیب نزده و دوست دار محیط زیست اند.
14. برای انجام برش در وسط صفحه قطعه کار در این دستگاه نیاز به سوراخ اولیه نمی باشد.
15. چون باریکه برش آنها بسیار کم است نسبت به برش با اره دور ریز بسیار کمی دارند که این دستگاه ها را برای برش در قطعه کار های با ارزشی مثل تیتانیوم مناسب ساخته است.

1. جت آب های 2 محوره

X (جلو و عقب) و Y (چپ و راست)

2. جت آب های 3 محوره

X و Y و Z (بالا و پایین)

3. جت آب های 4 محوره

X و Y و Z و A (ایجاد زاویه از محور عمود)

4. جت آب های 5 محوره

X و Y و Z و A و C (چرخش پیرامون Z )

اجزا های مختلف دستگاه های برش جت آب:

1. میز برش دستگاه

یک میز محکم هنگام برش متریال باعث ثبات آن می شود. میز برش حاوی پلی می باشد که سر برش دهنده بر روی محور های X و Y آن حرکت می کند. انواع فن آوری های مختلفی برای درایو(هدایت سر برش دهنده) در میز های مختلف استفاده میشود ( مثل درایو خطی) که باعث افزایش دقت و کاهش هزینه ها می گردد.

2. سر برش دهنده

این جزء دستگاه مهمترین بخش جت آب می باشد. چراکه طراحی آن بسیار در کیفیت تولید دخیل است.

3. پمپ فشار آب

این پمپ وظیفه ایجاد فشار بالا را در جت آب ها بر عهده دارد. پمپ ها دارای توان ها مختلفی می باشد که با توجه به نیاز شما بر روی دستگاه نصب می شود.

4. سیستم ها مدیریت جریان ساینده

به اجزاء انتقال آب و تولید باریکه برش گویند که بصورت منظم باعث ایجاد یک خط برش دهنده آب می شود.

5. سیستم های نرم افزاری

که برای طراحی و اجرای تولید قطعه که استفاده می شوند و به آن های سیستم های CAD/CAM گویند.

در هنگام خرید دستگاه های برش جت آب به نکات زیر توجه کنید:

1. ویژگی ساختاری میز برش که این ویژگی ها شامل نوع طرح میز, فریم آن, بدنه میز, مخزن آب, محور های انتقالی X و Y آن که همگی در ثبات میز و دقت آن مؤثر اند.
2. سیستم های کنترول میز برش مثل سروو موتور ها که در انتقال محور ها بکار رفته اند نقش بسیار مهم و حیاتی را ایفا می کنند.در صورت لزوم تعیین نوع و برند آنها به همراه قدرت مورد انتظار برای عملکرد بهتر دربازه حرکتی گسترده تر مورد نیاز است.
3. پارامتر های فنی میز برش را برسی کنید که شامل:

اندازه و ابعاد میز
طول محور های X و Y و Z آن
قدرت تکرار پذیری آن
سرعت حرکت محور ها
دقت کنترل(Control Accuracy)
دقت برش (Cutting Accuracy)

4. ویژگی سیستم های انتقال مثل ریل ها، خطوط راهنما و ... را برسی کنید.
5. حتما پارامتر های سیستم های تولید و انتقال فشار آب را برسی کنید که شامل:

نرخ تولید جریان بیشینه
حداکثر قدرت تولیدی آن
نوع سرویس برقی مورد نیاز (فاز و آمپر مورد نیاز)

6. در صورت نیاز می توانید جنس و نوع لوله های انتقال سیال را عنوان کنید.
7. از شرکت سازنده بخواهید بست های اتصال قوی تری برای اتصال لوله های انتقال به دستگاه استفاده کند.
8. حتما ویژگی های کنترلر CNC آن را مورد ارزیابی قرار دهید که شامل:

حافظه دستگاه
قدرت کنترول موتور های سروو
سیستم عامل آن
سیستم های نرم افزاری آن
قدرت پشتیبانی آن از فرمت های مختلف

9. نوع و برند آنها، که بنا بر گستره ی استفاده در صنایع پیرامون (محیطی و فرامحیطی) صورت می گیرد، کاربری آسان، برنامه ریزی ساده و قابلیت اتصال به نرم افزار های CAD ، قابل انتخاب هستند.
10. برخی از PLC های مطرح و کاربردی به شرح زیل هستند :
11. ABB - Allen-Bradley – Siemens – Honeywell – Mitsubishi – Yokogawa –Toshiba - General Electric – Omron - Schneider Automation – Reliance – Hitachi- …
12. در هنگام خرید یک دستگاه جت آب تطابق بین دبی دستگاه و ظرفیت یا فشار منبع تغذیه آب بسیار مهم می باشد زیرا اگر دبی آب ورودی به دستگاه حتی به میزان جزئی , کمتر از دربی جت آب باشد , این مسئله می تواند منجر به آسیب دیدن و خرابی کل دستگاه شود.
13. منبع تغذیه آب نامناسب منجربه ایجاد حباب هوا در سیستم های انتقال دستگاه می شود. این اختلال می تواند منجر به ایجاد موج های ضربه ای شود که باعث خوردگی پمپ و در شرایط حاد حتی می تواند به انفجار پر قدرت پمپ منجر گردد.
14. سیستم های کنترل اضافه شدن مواد سایند یکی از اصلی ترین قسمت های دستگاه برش جت آب می باشد. چرا که مقدار مواد ساینده با توجه به نوع متریال و سرعت برش باید به دقت تنظیم شود.
15. نازل ها دارای جنس های بسیاری هستند که بنا بر جنس و ابعاد قطعات قابل تغییر و انتخاب است.