واترجت

واترجت استفاده از جریان فشار بالای آب، به منظور برش­کاری و تمیزکاری است از این رو به آن برش­کاری به کمک جت آب هم گفته می ­شود. از این روش برشکاری برای انواع اجسام می­توان استفاده کرد، در صورتی که از این متد برای برشکای اجسام نرم استفاده شود، جت آب خالص به کار برده می ­شود و برای برش اجسام سخت نظیر فلزات از جت آبی که دارای ترکیبات ساینده است استفاده می­ شود. در این حالت مواد ساینده را به صورت ترکیباتی ریز به آب اضافه می­ کنند تا برخورد این مواد ساینده به همراه آب فشار بالا به سطح مورد نظر منجر به ساییدگی و در نهایت برش قطعه مورد نظر شود.

 

 

تاریخچه واترجت

نخستین واترجت ­های خالص در دهه ۱۹۵۰ و نخستین واترجت­ های پیشرفته که دارای مواد ساینده بودند، در دهه ۱۹۷۰ ابداع شدند. در طی دهه ­های گذشته انواع مختلفی از واترجت­ها توسعه پیدا کرده است که علاوه بر دو نمونه فوق­ الذکر می­توان به مواردی همچون واترجت ضربه ­ای، واترجت کاویتاسیونی و واترجت هیبریدی اشاره کرد.

از جت­های آب خالص برای برش انواع مواد نرم نظیر لاستیک، فوم، مواد خوراکی نظیر شکلات تخت ه­ای و انواع چوب­ های نازک و نرم استفاده می ­شود.

 

نحوه عملکرد

تمامی واترجت­ ها دارای سیستم عملکرد یکسانی هستند. واترجت به آب تحت فشاری در محدوده ۲۰ هزار تا ۶۰ هزار پوند بر اینچ یا ۱۳۰۰ تا ۶۲۰۰ بار اطلاق می ­شود که از روزنه بسیار کوچکی خارج می­ شود. عموما قطر این روزنه در بازه­ی ۰٫۱۸ تا ۰٫۴ میلی­متر و یا ۰٫۰۰۷ تا ۰٫۰۲۰ اینچ قرار می­گیرد. فشار بسیار زیاد و قطر بسیار کوچک یاد شده، منجر به ایجاد یک جریان بسیار سریع ولی بسیار نازکی از آب می­ شود که سرعتی در حدود سرعت صوت بالغ بر ۹۶۰ کیلومتر بر ساعت یا ۶۰۰ مایل بر ساعت دارد. اگر در جریان آب انواع ترکیبات ساینده نظیر ذرات سنباده و سنگ ساینده باشد، جت آب (واترجت) ساینده خواهیم داشت.

در این سیستم­ ها از تمرکز انرژی آب تحت فشار بر روی یک نقطه بسیار کوچک برای برش اجسام مختلف استفاده می­شود. هر چه روزنه مورد نظر کوچک­تر باشد فشار خروجی و انرژی منتقل شده به نقطه هدف بیشتر می­ شود و سرعت جریان خروجی نیز افزایش می ­یابد.

برای برش اجسام سخت انواع مختلفی از مواد ساینده را به آب اضافه می­ کنند ولی این ترکیبات پس از عبور آب از روزنه و پس از این که آب به سرعت بالا رسید، به آن اضافه می­ شوند و سرعت بالای آب منجر به افزایش سرعت این ذرات می­ شود تا بتوانند انرژی لازم برای برش اجسام سخت را بدست آورند. واترجت­ های ساینده معمولا دو برابر قوی ­تر از واترجت­ های معمولی هستند.

 عوامل متعددی در برش­کاری با جت آب دخیل هستند که برخی از مهم­ترین آن­ها عبارت هستند از: جنس ماده مورد نظر، فشار آب، ابعاد قطعه و ضخامت نواحی تحت برش و نوع ماده ساینده. کنترل کردن سرعت جت آب خروجی برای دست­یابی به حداکثر راندمان، پارامتر بسیار مهمی به شمار می­ رود.

مزایای برش­کاری با جت آب

در یک جمله، جت آب، سریع، انعطاف پذیر و دارای دقت خوبی است. شاید بتوان مهم­ترین مزیت استفاده از جت آب در برش­کاری را، عدم افزایش دما در حین این فرآیند دانست. همان­طور که می­دانید در اکثر روش­های برش­کاری، دمای قطعه افزایش پیدا می­کند و احتمال سوختن، ذوب شدن و یا ترک برداشتن قطعه وجود دارد. از این رو این روش را جز متدهای برشکاری سرد طبقه بندی می­کنند. از دیگر مزایای واترجت می­توان به قیمت ارزان­تر آن­ نسبت به برش لیزر، عدم کند شدن در گذر زمان و عدم تولید گرد و غبار اشاره کرد.

ویژگی­های عمومی واترجت

• نصب سریع و برنامه ریزی آسان

به راحتی می­توان قطعه کار را در محل مورد نظر قرار داد و بدون اینکه ابزار برش را تغییر داد و تنظیمات خاصی را اعمال کرد، برشکاری را انجام داد. به راحتی می­توان از انواع نقشه­های cad برای برش قطعه استفاده کرد و واتر جت به صورت اتوماتیک قطعه را به طرح نهایی تبدیل می­کند.

• عدم تولید گرما بر روی قطعه کار

از آنجایی که از آب در فرآیند برش­کاری واتر جت استفاده می­شود، هیچ­ گرمایی بر روی قطعه باقی نخواهد ماند و تمام گرمای تولید شده به آب منتقل خواهد شد. از این رو هیچ ناحیه­ی حرارت دیده­ای (HAZ) در قطعه نهایی وجود نخواهد داشت.

• عدم ایجاد تنش­ های مکانیکی در قطعه

• امکان ماشین­کاری اجسام ضخیم

ماشین­کاری اجسامی با ضخامتی بیش از ۱۰ سانتی­متر به کمک واتر جت امری بسیار متداول است. البته در صورتی که ضخامت قطعه مورد نظر افزایش یابد مدت زمان مورد نیاز برای برش به صورت تصاعدی افزایش می­یابد.

• ایمنی بالا در هنگام کار با جت آب

• کنترل پذیری آسان و عدم نیاز به دانش فنی

یافتن سرعت مناسب خروج آب و حرکت واتر جت بر روی قطعه کار، امری بسیار پیچیده است که به کمک استفاده از کامپیوتر و استفاده از ابزارهای کنترلی به راحتی می­توان قطعات پیچیده را هم برش داد.

• دوست­دار محیط زیست

به طور کلی از آنجایی که واتر جت از آب و مواد ساینده خنثی استفاده می­کند، به خودی خود منجر به آلودگی زیست محیطی نمی­شوند ولی در حین فرآیند برش­کاری مقداری فلز به جریان آب اضافه می­شود که در صورت لزوم می­توان آن را از آب جدا کرد.

• عدم نیاز به ایجاد سوراخ اولیه برای شروع فرآیند برش­کاری

از آن­جایی که واتر جت قدرت بسیار بالایی دارد، می­تواند اکثر ترکیبات را بدون سوراخ اولیه، برش دهد. فقط تعداد معدودی از کامپوزیت­های لایه­ای تقویت شده هستند که برای برش­کاری به سوراخ اولیه احتیاج دارند.

• نازک بودن خط برش و اتلاف بسیار کم ماده اولیه

پهنای خط برش در حدود ۰٫۵ میلی­متر است، این بدین معنا است که مقدار بسیار کمی ماده از جسم مورد نظر در حین فرآیند برش­کاری برداشته می­شود. این موضوع در هنگام کار با مواد گران ­قیمت و سمی نظیر تیتانیوم و سرب، اهمیت بسیار زیادی پیدا می­کند.

کاربردهای واترجت

واترجت ­ها در تمام کار­گاه­ های ماشین­کاری کاربرد دارند و می­توان از آن­ها برای مقاصد مختلفی استفاده کرد که در ادامه برخی از مهم­ترین کاربردهای واترجت را مشاهده می­ کنید:

• معرق سنگ

• تولید قطعات صنعتی

• معماری و ساخت المان­های مختلف

• خلق آثار هنری مختلف

• ساخت قطعات مختلف در صنعت اتومبیل و حمل و نقل

• الگوزنی سریع و مدل زنی