مزایای ماشین کاری با جت آب
“اگر شما به یک ماشین احتیاج داشته باشید و آن را نخرید، سرانجام می فهمید که بهای آن را پرداخت کرده اید اما آن را ندارید”-هنری فورد.
یک دلیل برای رشد محبوبیت جت های آب در نزد مردم از اواسط دهه 90 میلادی، موجود است. در حقیقت چند دلیل می باشد که در ادامه بررسی شده اند، اما بیشتر از همه،به ، همه کاره بودن یا تطبیق پذیری آن بر می گردد.یک جت آب یک ماشین ابزار تطبیق پذیر و منعطف است. شما قادر به برش گونه های مختلفی از مواد به طور کارآمد و مقرون به صرفه هستید و می توانید گونه های مختلفی از قطعات را خلق کنید.
ماشین کاری هر قطعه دو بعدی توسط یک ابزار
برش واقعی هر ماده ای
به خاطر اینکه جت های آب با استفاده از آب و مواد ساینده برش می دهند، می توانند با گونه های مختلفی از مواد کار کنند. این مواد شامل:
•مس،برنج،آلومینیوم
•فولاد پیش سخت شده
•فولاد نرم
•مواد نا متعارف همانند titanium، Inconel و Hastalloy
•فولاد زد زنگ 304
•مواد ترد همانند شیشه، سرامیک، کوارتز و سنگ
•مواد لمینیت
•مواد قابل اشتعال
یکی ازاندک موادی که نمی توان توسط جت آب برش داده شوند شیشه آبدیده است. برای اینکه شیشه آبدیده تحت تنش است و به محض اینکه شروع به برش کنید به تکه های ریزی شکسته خواهد شد-همانطور که طراحی شده است.
تصویر بالا یک اژدها است که از یک شیشه ضد گلوله به ضخامت 1 اینچ ماشین کاری شده است و منبتکاری بر روی سنگ مرمر و گرانیت.
نصب سریع و برنامه ریزی
در ماشین کاری جت آب، یک قسمت مسطح از ماده بر روی یک میز قرار می گیرد و نوک برنده بر روی آن حرکت می کند(اگرچه در برخی از سیستم های خاص ماده در مقابل نوک ثابت حرکت می کند).این سادگی به این معناست که میتوان به سرعت و سادگی هر چه تمام تر قطعه کار را تعویض نمود و نیازی هم به تعویض ابزار برش نیست. تمامی مواد از یک نوک برنده مشترک استفاده می کنند در نتیجه نیازی به برنامه های تعویض ابزار برش یا کنترل کردن دستی چندین ابزار برش نیست.
تغییر مکان نوک برنده، توسط یک کامپیوتر کنترل می گردد، که بسیار عملیات کنترل جت آب را ساده نموده است.در اغلب موارد “برنامه ریزی” یک قطعه به معنی استفاده از برنامه CAD برای رسم یک قطعه می باشد. وقتی شما دستور “push print” را صادر کنید، قطعه توسط دستگاه جت آب ساخته می شود. این موفقیت همچنین این را می رساند که مشتریان می توانند رسم هایی را که خود به تصویر کشیده اند برای یک دستگاه جت آب، برای خلق ترسیماتشان بیاورند.
چفت و بست کمتر برای بیشتر قطعات
در دستگاه جت آب نیروهای جانبی کمتری وجود دارد—برش قطعات باعث فشارهای جانبی به آن قطعه نمی گردد. همچنین نیروهای اعمالی به سمت پایین هم کوچک می باشند، در محدوده چند پوند.عموما، بزرگترین نیروها از سمت آب داخل مخزن می باشد که در سمت مخالف قطعه کار به عقب فشار داده می شود.
عموما قید دار کردن ماهیتی از سنگین کردن قطعات توسط قرار دادن وزنه هایی بر روی آن است. ممکن است قطعات ریز نیازمند زائده هایی برای جلوگیری از افتادن در مخزن داشته باشند.
نیروهای جانبی کوچک بدین معنی هستند که شما قادر به ماشین کاری قطعه ای با ضخامت جداره 0.01″ (0.25mm) هستید. این یکی از فاکتورهایی است که قید دار کردن را بسیار آسان نموده است. همچنین نیروهای جانبی کوچک به شما اجازه نزدیک بودن قالب های قطعات بر روی مواد را می دهد، که باعث استفاده بیشینه از ماده می گردد.
اغلب هیچ گرمایی بر روی قطعه تولید نمی گردد
هر گرمای کوچکی که توسط جت آب تولید گردد به وسیله آب جذب گردیده و به مخزن جمع کننده هدایت می شود. تقریبا خود مواد هم هیچ تغییری در درجه حرارت در مدت زمان ماشین کاری متحمل نمی شوند. در هنگام سوراخ کاری فولاد ضخیم 2″(5cm)، درجه حرارت ممکن است به اندازه 120 درجه فارنهایت(50 درجه سانتیگراد) بالا رود، اما در طرف دیگر، ماشین کاری در دمای اتفاق انجام می گردد. نتیجتا هیچ نقطه حرارت دیده ای(Heat Affected Zone-HAZ) در ماده موجود نیست. فقدان HAZ بدین معنی است که شما می توانید بدون سخت کاری قطعه، تولید بخار های سمی،مذاب شدن مجدد ماده و تاب برداشتن، آن را ماشین کاری نمایید. شما همچنین قادر به ماشین کاری قطعاتی هستید که قبلا عملیات حرارتی شده اند.
عاری بودن از تنش های مکانیکی
ماشین کاری جت آب هیچ تنش مکانیکی به قطعه کار اعمال نمی کند.
ماشین کاری مواد ضخیم
برای جت آب ماشین کاری قطعاتی با ضخامت بیشتر از4″(2.5cm) امری معمولی است، درصورتی که اغلب سکه ها شاید در ضخامت هایی کمتر از 1″(2.5cm) ساخته می شوند. هر چه قطعه ضخیم تر باشد مدت زمان بیشتری برای برش می گیرد. یک قطعه از یک جنس اما با ضخامت دو برابر، مدت زمان بیشتر از دو برابر را نسبت به اولی برای برش خوردن نیاز دارد. برخی از کمپانی ها ، قطعات تلورانس پایین غیر فلزی را که ضخامتی بین 5″ تا 10″(12.5cm تا 25cm )دارد، می سازند،اما متحمل زمان زیادی است و مشروط به یک عملیات با فرصت و موقعیت مناسب است. عموما، اغلب جت های آب از فلزی ساخته شده اند که ضخامتی برابر یا کمتر از 2″(5cm) دارند.
تصویر مروبط به قطعه ای است که از یک فولاد زد زنگ 304 با ضخامت 2″ (5cm) ساخته شده است.
آیا بسیار ایمن هستند
بدیهی است که شما هیچ عضوی از بدن را در مقابل نوک برش دستگاه جت آب به هنگامی که روشن است، قرار نمی دهید. هر چیزی که بتواند فولاد 2″ را برش دهد، کار کمتری برای برش گوشت و استخوان انجام می دهد!. گذشته از این، به هر حال، جت های آب بسیار ایمن هستند. یک نشت در سیستم فشار بالای آب سریعا منجر به افتادگی فشار به سطوح ایمن، خواهد شد. آب به خودی خود بی خطر و غیر قابل اشتعال است وسنگ های ریز ساینده هم خنثی و غیر سمی هستند. یکی از خطرهای بزرگ بریدگی هایی است که توسط لبه های تیز قطعات که با جت آب برش خورده اند، منجر خواهند شد.
سیستم های امروزی یادگیری ساده ای دارند
کنترل کردن نوک جت آب پچیده است و نیازمند محسابات دقیق برای بدست آوردن سرعت حرکتی مناسب، که بهترین نتیجه را می دهد، هستند.این به این معنی است که سیستم نیازمند کنترل توسط کامپیوتر است، که سبب ارتباط ساده و جذاب با کاربر میگردد. سیستم های امروزی همانند سیستم های کامپیوتری شده CAD دیگر به نحوی طراحی شده اند که به سرعت آموخته می شوند.
دوستار محیط
مواد زائد وذرات ساینده ای که از کار با دستگاه به دست آمده مناسب دفن کردن در زمین هستند به شرطی که مواد ماشین کاری شده زیان آور نباشند. سنگ های ریز سنباده خنثی و بی اثر بوده و میتوان از زباله های دیگر تفکیک شود.
اگر شما مقدار زیادی سرب یا مواد زیان آور دیگر را ماشین کاری کنید، شما هنوز هم نیازمند تفکیک دور ریز خود به صورت مناسب و بازیافت آب هستید. به یاد داشته باشید که به هر حال اندک مقداری فلز در فرآیند برش برداشته می شود. این نشانه زیست محیطی را نسبتا کاهش می دهد ،حال اگر این مواد ماشین کاری زیان بار هم باشند.
در اغلب مکان ها، آب اضافی به سمت فاضلاب رانده می شود. در برخی مکان ها، ممکن است پاکسازی آب قبل از فرستادن به فاضلاب ضروری باشد. در اندک مکان هایی هم بایستی آب در یک سیستم بسته بازیافت شود.
پمپهای عملگر مقدار قابل توجهی از الکتریسیته را استفاده می کنند، با توجه به این ، مقداری هزینه و طبعات محیط زیستی اضافی هم وجود خواهد داشت.
هیچ سوراخ اولیه ای لازم نیست
سوراخ های اولیه تنها برای موادی لازم است که نفوذ به آنها بسیار سخت یا غیر ممکن است. اندک کامپوزیت های لایه ای تقویت شده می توانند جز این دسته قرار گیرند. در این موارد پیش-سوراخ کاری یا روش های خاص دیگر استفاده میگردد.
برش باریک تنها مقدار کمی از مواد را بر می دارد
مقدار ماده ای که توسط جریان جت آب برداشته می شودمعمولا پهنایی نزدیک 0.02″ (0.5mm) دارد، این بدین معناست که مقدار ماده بسیار کمی برداشته خواهد شد.هنگامی که شما با مواد گران قیمتی(همانند تیتانیوم) یا مواد خطرناکی(همانند سرب) کار می کنید، این مسئله مزیت مهمی به شمار می آید. همچنین این مزیت سبب بدست آوردن قطعات بیشتر از یک ورقه ماده خام، می گردد.
وقتی شما مواد گران قیمتی همانند تیتانیوم را برشکاری یا سخت کاری می نمایید قراضه های شما هنوز هم قابل استفاده هستند،به خاطر اینکه شما به جای داشتن تراشه های ریز قطعات بزرگی از ماده را در پیش رو دارید.
———————————————————————————————————————————–
مزایای جت های آب در مقایسه با لیزرها
برشکاری لیزر با استفاده از اشعه لیزری است که بر روی ماده متمرکز شده تا ماده را ذوب کند، بسوزاند، یا تبخیر کند. اشعه لیرز می تواند یک اشعه گازی (همانند co2) یا یک لیزر حالت جامد باشد. باریکه لیزر میتواند ثابت باشد و ماده در مقابل آن حرکت کند یا اشعه لیزر خود بر روی ماده جابجا گردد. هنگامیکه لیزر سراسر ماده حرکت می کند، همچنانکه فاصله از نوک انتشار لیزر تغییر کند نیازمند اپتیک های اضافی هستیم. لیزر ها مزایایی نسبت به روش های رایج ماشین کاری دارند یکی اینکه با ماده هرگز تماسی ندارند(جلوگیری از الوده کردن ماده) و همچنین مقدار HAZ در آنها نسبتا کمتر است.
برش لیزر
مزایای جت های آب
جت های آب چندین مزیت بر لیزر ها دارند.از بسیاری جهات، به هر حال، دو دستگاه مکمل هم هستند و در اکثر کارگاه های تراشکاری از هر دوی آنها موجود است.
•با مواد بیشتری می تواند کار کند
جت های آب قادر به ماشین کاری مواد بازتابنده هستند در صورتی که لیزرها قادر نیستند، همانند مس و آلومینیوم.جت های آب قادر به برش محدوده ی بزرگی از مواد هستند و نیازی هم به تغییر نصب ندارند. همچنین موادی را که نسبت به حرارت حساس هستند، می توان با جت های آب برش داد.
•بدون هیچ ناحیه حرارت دیده-HAZ
برش جت آب قطعه شما را گرم نمی کند. هیچ ناحیه حرارت دیده ای HAZ یا اعوجاج گرمایی که میتواند با اشعه لیزر به وجود آید، موجود نیست. جت های آب خواص ماده را تغییر نمی دهند.
•جت های آب سازگارتر با طبیعت هستند
جت های ساینده از سنگ لعل- garnet (سنگ سنباده ریز) به عنوان مواد ساینده استفاده می نمایند. سنگ لعل یک ماده معدنی غیر واکنشی است که زیستی خنثی دارد.تنها مسئله ای که برای جت های آب وجود دارد زمانی است که شما یک ماده زیان بار بالقوه (همانند سرب) را برش دهید،سپس قطعات ریز ماده ساییده شده با سنگ لعل مخلوط می شود.
•جت های آب ایمن ترند
گازهای مهلکی همانند تبخیر فلزات وجود ندارد و هیچ احتمال خطری برای آتش سوزی نیست. فاصله بین نازل جت آب و قطعه کار بسیار کوچک است، گرچه هنگامی که نازل جت آب بالا باشد نیازمند احتیاط است.
•یکنواختی ماده اهمیت ندارد
برای لیزر می بایست مواد نسبتا مسطح و یکنواخت باشند. به خصوص هنگام برش کاری از روی سطحی ناصاف، اشعه لیزر تمرکز و قدرت برش خودش را از دست می دهد. یک جت آب بیشتر قدرت برش خود را به هنگام عبور از سطوح ناصاف، حفظ می کند. اگر چه امکان دارد که ماده، جریان برش را منحرف کند که این عموما نتیجه ای قابل اغماض است.
•قیمت کمتر تجهیزات اصلی
قیمت یک دستگاه جت آب عموما به مراتب کمتر از یک دستگاه مشابه، با لیزر است. با هزینه یک دستگاه لیزر شما قادرید چندین مرکز ماشین کاری جت آب را خرید نمایید.
•تلورانس بهتر در قطعات ضخیم تر
جت آب تلورانس بهتری را برای قطعات ضخیمتر از 0.5″(12mm) عرضه می کند. برای قطعات نازک تر هردوی جت آب و لیزر تلورانس های نظیری را عرضه می کنند.
•جت آب مود ضخیم تری را برش می دهد
هر ضخامتی که بتوانید برش دهید تابعی از زمانی است که مایل به انتظار هستید. جت های آب به راحتی با فولاد2″ (5cm) و 3″ (7.6cm) کار می کنند. اما برخی از افراد جت های آب را برای ضخامت هایی بیشتر از 10″(25cm) در فولاد هم استفاده کرده اند، حفظ دقت در مواد ضخیم تر از2″ (5cm) دشوار است.به نظر می رسد لیزر دارای حداکثر ضخامت برشی کارامد از 0.5″(12mm) تا 0.75″(19mm) می باشد.
•تعمیر و نگهداری ساده
تعمیر و نگهداری یک دستگاه جت آب نسبت به لیزر ساده تر می باشد.
•عملکرد ساده تر
جت های آب توسط کامپیوتر کنترل می گردند، بنابراین نیازی نیست که اپراتور زیاد ماهر و تعلیم دیده باشد.
•یالهای پرداخت شده بهتر
قطعه کارهایی که با جت آب برش داده شوند دارای سطحی صاف و صیقل بوده این هم به خاطر روش سایشی ماده است، که کسب یک جوش کیفیت بالا را ساده تر می کند. موادی که توسط لیزر برش داده شوند متمایل به سطوحی زبر تر و فلس فلس هستند، که امکان دارد نیازمند عملیات ماشین کاری اضافی برای تمیزکای باشند.
—————————————————————————————————————————
مزایای جت های آب در مقایسه با EDM
EDM مخفف Electrical Discharge Machining (ماشین کاری توسط تخلیه الکتریکی) است و برای ماشین کاری مواد رسانا توسط الکتریسیته، همانند فولاد و تیتانیوم، استفاده می شود.یک قوس الکتریکی به سرعت بین الکترود و ماده قطعه کار تخلیه می شود. مجموعه این قوس ها سبب برداشتن فلز بوسیله ذوب کردن و تبخیر آن میشود، در اصل سایش فلز توسط الکتریسیته است. خرده ریزه ها به طور مداوم توسط گردش یک سیال نارسانا، همانند آب غیر یونی یا نفت سفید، شسته می شوند. EDM قادر به ماشین کاری شکل های پیچیده در مواد سختی است که توسط روش های رایج دیگر به سختی انجام می پذیرند.
برش سیمی EDM
مشاهده فیلم برش سیمی EDM
مزایای جت آب
با اینکه قطعه فوق می تواند توسط EDM ساخته شود، توسط یک جت آب بسیار سریعتر تولید میگردد.
بسیاری از کارگاه های EDM ، جت های آب را هم خریداری می کنند.جت های آب میتوانند همانند ماشین های فوق سریع EDM ،با دقت کمتر، در نظر گرفته شوند. این بدین معنی است که بسیاری از قطعات در یک گروه مشترک که ماشین EDM آنها را تولید می کند میتوانند توسط دستگاه جت ساینده سریعتر و ارزان تر تولید گردند، به شرطی که تلورانس زیادی نداشته باشند.
تکنولوژی جدید این اجازه رو به جت های ساینده می دهد تا تلورانسی بمیزان +/-0.003″(0.075mm) یا بهتر را کسب کنند.
ماشین کاری جت ساینده در ایجاد سوراخ های اولیه برای جاسازی سیم ها بعد از آن، بسیار مفید می باشد.(یک فرز میتواند این کار را انجام دهد، اما صرفا بعد از تشخیص محل سوراخ،تعویض قلم برای سوراخ کاری یک راهنما، سپس تعویض مجدد آن برای دریل کردن سوراخ).
•سریعتر
جت های ساینده بسیار سریعتر از EDM ها، که فلز را به آهستگی بر می دارند، هستند.
•بازه کاری با مواد بیشتر
جت های آب می توانند مواد نارسانا را ماشین کاری کنند در صورتی که EDM ها نمی توانند، همانند شیشه،چوب، پلاستیک و سرامیک. تقریبا هیچ محدودیتی برای موادی که توسط جت های آب ماشین کاری می گردند وجود ندارد.
•یکنواختی سطوح مواد اهمیت ندارد
یک جت آب بیشتر قدرت برش خود را به هنگام عبور از سطوح ناصاف، حفظ می کند.اگر چه امکان دارد که ماده جریان برش را منحرف کند که این عموما نتیجه ای قابل اغماض است.برخی از ناهمواری های مواد سبب اتصال به EDM شده که قدرت برانگیختگی را کاهش می دهد.
•جت های آب خود سوراخ نفوذ خود را می سازند
برخی از انواع EDM ها، همانند EDM برش سیمی ، نیازمند ایجاد یک سوراخ اولیه در ماده هستند که می بایست در یک فرآیند جداگانه دیگر صورت پذیرد. جت های آب قارد به شکاف و نفوذ در ماده هستند و نیاز به هیچگونه بست و ماشین کاری اضافی ندارند.
•توسط جت های آب هیچ ناحیه حرارت دیده ای نداریم-HAZ
برش با جت آب قطعه شما را حرارت نمی دهد. هیچ ناحیه ی حرارت دیده ای HAZ یا اعوجاج گرمایی که ممکن از در EDM ها اتفاق بیفتد، وجود ندارد. جت های آب خصوصیات ماده را تغییر نمی دهند.
•جت های آب راه اندازی کمتری دارند
اغلب قید دار کردن قطعات برای جت های آب، سنگین کردن مواد توسط قرار دادن وزنه هایی بر روی آن است که سبب جابه جا نشدن آن در مخزن آب می گردد. قیود می بایست چند پوند نیرو را تحمل کنند و نیازی به ساخت دقیق و وقت گیر آنها نیست.
•ساخت قطعات بزرگتر
اندازه قطعاتی که با جت های آب تولید می گردد توسط اندازه ماده خامی که موجود است محدود می گردد. در راه اندازی هر جا که ماده در زیر جت آب قرار گیرد، قطعه نهایی میتواند بزرگ باشد. مطابق یک میز نصب X-Y، اندازه قطعات می تواند واقعا بزرگ باشد.
قید گذار یک EDM برش سیمی در مرکز یک دستگاه ماشین کاری جت آب. این امکان یک قیدگذاری دقیق را فراهم میکند.همچنین به جت آب اجازه پیش ماشین کاری برای آزاد سازی تنش ها در ماده می دهد، و سپس با استفاده از همان قید گذاری در یک دستگاه EDM برای انجام عملیات ثانویه و برش نهایی برای رسیدن به تلورانس نهایی.
پنیر قاچ کنی که توسط یک دستگاه جت آب تولید گردیده-به تیغه بسیار ریزش توجه کنید.
منبع
ادامه دارد ...