ماشين كاري با جت آب (water get machining – whm)

ماشين كاري با جت آب (water get machining – whm)

از آب براي برش استفاده مي شود. آب با فشار زياد در حدود 4000-2000 بار در يك مسير پيوسته وارد منطقه ماشينكاري مي شود كه در اينجا عمل براده برداري توسط كار مكانيكي است زيرا آب بطور مكانيكي بيرون مي آيد. آب به عنوان ابزار برش استفاده مي گردد. آب بعنوان ابزار برش در مسير پيوسته و كنترل شده اي از نازل با مجراي ريز با سرعت معادل سه برابر سرعت صوت و فشار 2000 تا 4000 بار خارج مي شود و به قطعه كار وارد مي شود .

فرايند برش با آب خالص براي مواد با استحكام كم مثل كاغذ فايبر گلاس و مقوا بكار مي رود به اين روش ماشينكاري هيدروديناميك يا برش با ماايع گفته مي شود.

موقعي ك نيروي موضعي ذره اي سيال از مقاومت پيوندهاي ريز ساختار ماده بيشتر باشد باعث جدائي اتمها مولكولهاي ماده گرديده و سايندگي يا برش تحقق مي يابد.

جت آب قادر به شكست پيوندهاي فلزات ،پلاستيكها ،چرم فگرافيت ،فايبر گلاس ،تيتانيم و مواد مركب كامپوزيت مي باشد . جت آب براي مواد نرم و محكم بكار برده مي شود و مانند edm محدوديت ندارد . عمل برش با سرعت بسيار بالايي صورت مي گيرد و به هيچ وجه ماده خيس نمي شود حتي كاغذ و يا گوجه فرنگي و يا كيك با اين روش براده برداري مي شوند يعني عرض براده برداري خيلي كوچك است.

جنس نازل ياقوت است زيرا نسبت به سايش خيلي مقاوم است . ماشينهاي واتر جت طوري ساخته شده اند كه قابليت كنترل چندين محور را در چندين جهت دارند بنابر اين ماشينكاري نه تنها شكل هاي ساده بلكه شكلهاي پيچيده نيز با ان امكان پذير است.

تاريخچه برش با آب

سال 1900 ميلادي كارگرهاي يك نيروگاه بخار مشاهده كردند بخار خارج شده از سوراخ دسته هاي جارو را برش مي دهد.

عدم آلودگي محيط زيست حسن اين دستگاه است.

مزاياي برش با آب

برش يك بعدي – عرض برش انقدر كم است كه ما مي توانيم برش را يك بعدي فرض كنيم .

فرايند بدون پليسه است.

قابليت تكرار زياد است . مسئله فرسايش ابزار را نداريم . يعني در مدت زيادي ما يك كاري را مي توانيم انجام دهيم .

آلودگي محيطي نداريم . چون تمام ذرات معلق همراه با آب خارج مي شود . در برخي مواد آزبست و سيمان خيلي خوب است .

براي محيطهاي قابل اشتغال و انفجار مناسب است .

ابزار مورد استفاده كه آب است ارزان و در دسترس است .

با توجه به آنكه مقدار اب در ساعت 200 الي 150 ليتر است و خود آن مقداركمي است ولي بازهم آن قابل بازيابي است.

كيفيت برش بالايي دارد.

در مواد نرم ايجاد لهيدگي و يا تغيير فرم نمي دهد.

آلودگي صوتي حداقل مقدار خود را دارد.

تجهيزات آن در فاصله دو برابر از محل كار قرار دارد. برش سه بعدي امكان پذير است . اين روش قابليت اتوماتيك شدن زيادي دارد. چون تجهيزات آن دور از قطعه كار است پس cnc كردن آن خيلي راحت است و استفاده از رباتها امكان پذير است . پارامترهاي برش قابل تنظيم است . بطوري كه حتي پارچه و يا كاغذ بريده شده خيس نمي شود.

جت آب( wjc):

براي برش مواد نرم با مقاومت كم ،براي جوب ،كاغذ و غيره مثلا براي روكش برداري از كابلها و نيز پليسه گيري و غيره كار براده برداري با جت آب و  توسط ضربه آن انجام مي گيرد. در اين روش زمان براي تعويض ابزار و تيز كردن نداريم چون ابزارمان مصرف شونده است (آب ) موادي مانند پنبه نسوز و فايبر گلاس و غيره كه سمي هستند با اين روش بهتر است برش يا براده برداري شوند. جت آب از يك مقطع نازك با سرعت  خارج مي شود به فاصله mm25 از نازل يك هاله اي از پودر آب (ذرات ريز آب ) حاصل مي شود و هر چه از نازل دور شويم هاله واگرا مي شود.

تا فاصله 250 ميليمتري مي تواند براده برداري كند.

تجهيزات

1-    سيستم پمپاژ:

واحد هيدروليك كه قدرت خود را از يك موتور مي گيرد. + واحد تقويت كننده فشار آب

2-   خطوط انتقال سيال :

آب با فشار بالا توسط اين خطوط كه از يك سري لوله هاي سخت فشار با مفصلهاي چرخنده هستند انتقال مي يابد البته در اين مورد نمي توان از شيلنگهاي تحت فشار 200 بار را تحمل مي كنند استفاده كرد چون فشار در اين مورد حتي به 400 بار مي رسد.

3-   شير روشن – خاموش

براي قطع و وصل جريان آب استفاده مي شود فرمان پذيري درست اين شير حائز اهميت است .

4-   مجموعه نازل:

كارش تبديل مايع به جت با سرعت بالاست . براي جلوگيري از سايش جنس خيلي مهم است نازلها را معمولا از الماس ،ياقوت كبود ،ياقوت قرمز مي سازند. الماس از همه گرانتر و سختتر و عمرش بيشتر است . ياقوت كبود چون ماشينكاري آن بهتر و مقاومت تقريبا خوبي دارد . البته ذكر اين مورد مهم است كه فقط نوك نازل از ياقوت است و خود بدنه نازل از فولاد ابزار است . قطر نازل از 05/0 -5/0 ميلميتر است ولي تا 1 ميليمتر هم ساخته مي شود.

براي جلوگيري از واگرا شدن زود مواد افزودني اضافه مي كنند چون يك نوع مواد چسبنده هستند پس از واگرا شدن و پودر شدن آن جلوگيري مي كنند. با مواد افزودني مي توان طول جت آب پيوسته را 600 براي قطر نازل رساند.

عمر نازل معمولا تا 200 ساعت در شرايط معمولي و غير ايده آل است . براي افزايش عمر نازل معمولا بيشتر فيلترها استفاده مي كنيم و نيز براي افزايش عمر نازل مي توان از آب مقطر استفاده كرد.

جمع كننده آب :

براي كاهش سرو صدا و ايمني – سرعت آب بعد از برشكاري به زير سرعت صوت مي رسد. اين كاهش از ماورا صوت تا زير صوت با سرو صداي زياد همراه است . هر چه جمع كننده به نازل نزديكتر باشد سرو صدا كمتر است . و نيز مسئله ايمني اين است كه آب بعد از برشكاري هنوز سرعت كافي براي صدمه زدن به اپراتور را دارد.

پس جمع كننده ايمني اپراتور را نيز تامين مي كند.

6-فيلتر :

براي گرفتن آلودگي هاي ژآب مورد استفاده قرار مي گيرد.

پارامترهاي كنترلي

الف)فشار                                       ب) قطر نازل         

ج )سرعت برش                               د) فاصله ايست نازل از قطعه كار بند د) زياد تاثير ندارد يعني اين فاصله از mm3 تا mm 25 مي تواند متغير باشد وليmm3 خوب است   (يعني فاصله نوك نازل از قطعه

 كار )     

پارامتر الف ،ب و ج با ضخامت قطعه كار تغيير مي كند. براي قطعات با ضخامت بيشتر و افزايش قدرت جت آب به جداول استاندارد رجوع شود.

قابليتهاي اين روش (wjc)

برش پلاستيك ،گرافيت ،چرم ،فيبرهاي مدار چاپي – برش ماهيها و گوشت يخ زده و غيره مي توان استفاده كرد.

برش مواد جهنده ( لاستيك ،پلاستيكهاي اسفنجي فايبر گلاس ) براي برش مواد مركب – براي بريدن مواد ترد و شكننده مثل شيشه بيشتر در صنايع هوا- فضا و اتومبيل – چرم سازي ،سنگ بري كاغذ سازي برش داشبورت اتومبيلها استفاده گردد.

ماشين‌كاري با جت آب و ذراتساينده:

اگرچه سال‌هاست كه از استفاده از تكنولوژي جت مواد ساينده و جت آب مي‌گذرد وليكن اخيراً اين دو فرآيند در زمينه بازار ماشین ابزار جايگاه مناسبي پيدا كردهاست. اين موضوع مهم و قابل توجه است و تعدادي از نوآوران قديمي با استفاده ازجايگزيني و تكميل فرآيندهاي معمولي ماشين‌كاري خود با استفاده از اين دو فرآيند (ماشين‌كاري با جت‌آب و جت مواد ساينده) سود فراواني برده‌اند.

اخيراً بر طبق گزارش Frost و Sullivan كه يك شركت بازاريابي كار مي‌كنند، اعلامنموده‌اند كه abrasive waterjet به نحو چشمگيري رشد و گسترش قابل ملاحظه‌اي پيداكرده است. رشد 1/9 درصد در فاصله سال‌هاي 2002-1997 براي بازار واترجت و جت موادآينده پيش‌بيني مي‌شود.
هم واترجت و هم ليزر قادرند فلزات و ديگر مواد را برشدهند. وليكن دستگاه‌هاي واترجت ارزان‌تر از دستگاه‌هاي ليزر مي‌باشند و عملاًدستگاه‌هاي واترجت برتر از ماشين‌هاي برش معمولي مي‌باشند.
چرا تعداد زيادي ازمردم به خريد دستگاه‌هاي واترجت روي آورده‌اند، زيرا: چون مي‌توانند سريعبرنامه‌ريزي كرده و در مدت كوتاهي پول‌دار شده و سود زيادي عايدشان شود. همچنينمي‌توانند سريعاً دستگاه را تنظيم كرده و كل مجموعه تنظيمات دستگاه را تنظيم كرده وكل مجموعه تنظيمات دستگاه را چك كنند آنها از ابزار دستگاه خيلي تعريف مي‌كنند. چونكه ابزار، هم در ماشينكاري اوليه و هم در ماشينكاري ثانويه (نهايي) يكي است ونيازي به تغيير ابزار نمي‌شود. سرعت ساخت قطعات بسيار بالا و خارج از تصور مي‌باشد. اين روش باعث ايجاد اثرات حرارتي روي قطعه نمي‌شود. آنها مي‌توانند هزينه خريددستگاه را در مدت كوتاهي تامين نمايند. شما قبلاً عبارات واترجت و جت مواد سايندهرا شنيده‌ايد، اين مهم است كه بدانيد جهت مواد ساينده همان واترجت نمي‌باشد، اگرچهخيلي به هم شبيه هستند. تكنولوژي جت‌آب به حدود 20 سال پيش برمي‌گردد و جت موادساينده حدوداً 10 سال بعد به وجود آمد. اساس هر دو روش مبتني بر افزايش فشار آب تاحد خيلي زياد و خروج آب از يك روزنه كوچك به خارج مي‌باشد. سيستم واترجت از يكباريكه آب استفاده مي‌كند كه از دهانه (orifice) خارج مي‌شود و مي‌تواند مواد نرمياز قبيل پارچه و مقوا را برش دهد و ليكن نمي‌تواند مواد سخت‌تري را برش‌كاري كند. آب در دهانه ورودي از 20 تا 55 هزار پوند بر اينچ مربع تحت فشار قرار مي‌گيرد، سپساز دهانه (jewel) كه قطر آن به طور نمونه 015/0-010/0 اينچ مي‌باشد. با فشار خارجمي‌شود و در سيستم جت مواد ساينده، مواد ساينده به جت‌آب افزوده شده تا بتواند موادسخت‌تر را نيز برش دهد. سرعت خيلي زياد جت آب باعث ايجاد خلاء شده و مواد ساينده رابه داخل نازل مكش مي‌كند. اغلب مردم زماني كه منظورشان جت ساينده است، به غلطاصطلاح واترجت را به كار مي‌برند. يك مجموعه كامل نازل واترجت حدود 500 تا 1000دلار مي‌باشد در صورتي كه نازل جت سازنده حدود 800 تا 2000 دلار هزينه در بر دارد. هزينه عملياتي جت مواد ساينده به خاطر سايش تيوپ مخلوط‌كننده مواد ساينده با آب وهمچنين به خاطر مصرف مواد ساينده نسبت به واترجت خيلي زياد است.

تنها محدوديت جت‌آب نازل‌هاي آن مي‌باشد و jewel داراي سوراخ بسيار ريزي بوده كهآب با فشار از آن به بيرون پاشيده مي‌شود. Jewel ممكن است ترك برداشته و يا در اثررسوب در آن مسدود شدن دهانه ياقوتي نازل در اثر ورود مواد زائد و گرد و كثافت دردهانه ورودي آب (inlet water) مي‌باشد و مي‌توان براحتي و با استفاده از يكفيلتراسيون مناسب از بروز چنين مواردي جلوگيري نمود. رسوبات در اثر مواد معدنيموجود در آب نيز ممكن است پديد آيد. Jewelها را مي‌توان در مدت كوتاهي حدود 2 تا 10دقيقه تعويض نمود. همچنين قيمت بالايي نداشته و حدود 5 تا 50 دلار مي‌باشد، البتهنازل‌هاي الماسه نيز وجود دارند وليكن قيمت آنها حدود 200 دلار مي‌باشد و همچنينساخت آنها نيز مشكل‌تر از نازل‌هاي ياقوتي مي‌باشد. ابعاد و شكل هندسي دهانه نازلدر نحوه عملكرد آن تاثير بسيار مهمي داشته و در مورد نازل‌هاي الماسي تامين اين دقتو تلرانس كمي مشكل و هزينه‌بر مي‌باشد.

محدوديت‌هاي موجود در مورد نازل‌هاي مربوط به جت مواد ساينده :
نازل‌هاي جت مواد ساينده علاوه بر طرح ساده‌اي كه دارند گاه‌گاهيايجاد مشكلاتي نيز مي‌كنند. طرح‌هاي گوناگوني ساخته شده‌اند ولي همگي در بروز يكسريمشكلات مشترك هستند. .تيوپ مخلوط‌كننده يك قطعه و مجموعه گران‌قيمت بوده و بهعلت سايش در اثر مواد ساينده داراي عمر كوتاهي نيز مي‌باشد. همانطوري كه گفته شد،جت مواد ساينده قادر است هر چيزي را برش دهد و اين توانايي بالايي فرسايش و درنتيچه آن برش مسير عبور و تيوپ مخلوط‌كننده را نيز تحت تاثير قرار مي‌دهد و همينمسئله در افزايش قيمت نهايي قطعه توليدي تاثير مي‌گذارد. از ديگر مشكلات موجوددر مورد دستگاه‌هاي جت مواد ساينده اين است كه تيوپ مخلوط‌كننده به هميشه بلكهگاه‌گاهي مسدود مي‌شود. معمولاً علت اين امر در اثر مواد زايد و كثيف (dirt) وهمچنين دانه‌هاي مواد ساينده كه از اندازه استاندارد بزرگ‌تر باشند نيز حاصلمي‌شود.

مزاياي ماشين‌كاري با جت مواد ساينده :

برنامه‌‌ريزي و تنظيم فوق‌العاده سريعدر اين فرآيند نيازي بهتغيير ابزار جهت كارهاي مختلف نمي‌باشد، برعكس ديگر دستگاه‌هاي ماشين‌كاري كه حتيبراي تعويض ابزار نير بايد براي دستگاه برنامه‌ريزي كرد. تنها برنامه‌ريزي لازمبراي انجام عمليات ارائه نقشه قطعه به دستگاه مي‌باشد و اگر مشتري نقشه قطعه كار راروي يك ديسكت به شما تحويل دهد، نصف كار انجام شده است و اين به اين معني است كهشما در توليدات كم و حتي تك‌سازي هم مي‌توانيد سود قابل توجهي ببريد.

براي اغلبكارها نياز به فيكسچر خيلي كمي نياز استبراي مواد تخت مي‌توان پس از قرار دادنآنها روي ميزكار با قراردادن دو وزنه 10 پوندي روي آن قطعه كار را فيكس نمود و برايقطعات كوچك مي‌تواند با استفاده از رويندهاي كوچك، كار را محكم نمود.

امكانماشين‌كاري تقريباً هر قطعه (شكل) دو بعدي و برخي از قطعات (اشكال) سه بعديامكان ماشين‌كاري شعاع‌ها و گوشه‌هاي داخلي با شعاع كم، امكان ساخت فلانجكاربراتور با سوراخ‌ها و همه چيزهاي لازم آن. برخي از دستگاه‌هاي فوق‌العادهپيشرفته قادر به ماشين‌كاري سه بعدي مي‌باشند. ماشين‌كاري سه بعدي نيازمند و مستلزمدقت زيادي مي‌باشد. به همين دليل ماشين‌كاري سه بعدي صرفاً جهت كاربردهاي خاص بهكار مي‌رود.
به هر حال ماشين‌كاري جت مواد ساينده داراي توانمندي فوق‌العاده درتوليد اشكال دو بعدي است و ليكن در مورد اشكال سه بعدي داراي محدوديت‌هايي مي‌باشد. اعمال نيروي جانبي بسيار كم به قطعه حين ماشين‌كاري
بدين معني كه شمامي‌توانيد با اطمينان قطعاتي كه ضخامت ديواره آنها به كوچكي 0025/0 اينچ باشد را بهراحتي و بدون تركيدگي و يا حتي لب‌پريدگي، ماشين‌كاري كنيد. همچنين پايين بودن زيادميزان نيروي جانبي برش اين امكان را فراهم مي‌كند تا بتوان اشكال لانه زنبوري و تودر تو توليد نموده و با اين كار را از متريال حداكثر استفاده را كرد. اغلب هيچگونه گرمايي روي قطعه كار ايجاد نمي‌شود.شما مي‌توانيد قطعه كار را ماشين‌كاريكنيد. بدون ايجاد افزايش دما و سخت شدن قطعه كار و بدون توليد دودهاي سمي، بدونايجاد پيچيدگي در قطعه كار، و بدون توليد دودهاي سمي، و بدون ايجاد پيچيدگي در قطعهكار. شما مي‌توانيد قطعاتي را كه قبلاً سخت‌كاري شده‌اند و عمليات حرارتي برروي آنها انجام شده است را به راحتي ماشين‌كاري كنيد. در ايجاد سوراخ بر روي فولادبه ضخامت 2 اينچ حداكثر دماي قطعه كار به 120 درجه فارنهايت مي‌رسد و ليكنماشين‌كاري بر روي ديگر قطعات در دماي اتاق انجام مي‌شود. نيازي به ايجاد سوراخاوليه نمي‌شود:
بر خلاف ماشين‌كاري با وايركات كه نياز به ايجاد سوراخ اوليهمي‌باشد در اين روش نيازي به ايجاد سوراخ اوليه نمي‌باشد. موضوع ضخامتقطعه‌كار :
محدوديت مشخصي براي ضخامت معلوم نمي‌باشد و ليكن سرعت برشتابعي از ضخامت قطعه كار مي‌باشد.

عدم آسيب‌رساني به محيط :

شما مي‌توانيد از مواد ساييده شده قرمز رنگ كه از garnet بجاي ماندهاست جهت تزئين باغچه استفاده كنيد حتي اگر شما مي‌خواهيد قطعات زيادي از جنس موادخطرناك از قبيل سرب و … را ماشين‌كاري كنيد، اين مهم است كه مقدار خيلي كمي از مادهبرداشته مي‌شود. اين خود در حفاظت محيط‌زيست موثر است.

باقي مانده مواد خام نيزقابل استفاده است

هنگام ماشين‌كاري قطعات گران‌قيمت از قبيل تييانيوم، باقيمانده ماده خام نيز ارزشمند است زير عرض برش اين فرآيند كوچك بوده و پس از توليدقطعه اصلي، مي‌توان از مواد باقي مانده مجدداً قطعات ديگري توليد نمود.
تنها وتنها فقط به يك ابزار نياز استدر اين روش نيازي به تغيير ابزار نمي‌باشد و حتينيازي به برنامه‌ريزي جهت تغيير ابزار نمي‌باشد. برنامه‌ريزي و تنظيم دستگاه و تميزكردن نيز زمان زيادي نمي‌برد، از اين رو در اين روش سرعت توليد و بهره‌وري خيليزياد است.

افسانه‌ها و موهومات معمول در مورد جت مواد ساينده :

اوه! شما مي‌توانيد فولاد به ضخامت 6 اينچ را با آب ببريد!؟خير! اگر شمامشاهده مي‌كنيد كه يك قطعه فولادي به ضخامت 6 اينچ در حال برش‌كاري است، بدانيد كهاين واترجت نيست بلكه جت مواد ساينده است كه اين كار را انجام مي‌دهد. وظيفه آب دراينجا فقط اعمال شتاب فوق‌العاده زياد بر مواد ساينده است. و اين مواد ساينده استكه فولاد را مي‌برد، نه آب!

عمر نازل برش‌كاري :

بهاشتباه خيال مي‌شود كه عمر نازل خيلي مهم و حساس است و اين در حالي است كه عمر قسمتنازل دستگاه اهميت آن چناني ندارد و آنچه كه مهم است عمر تيوپ مخلوط‌كننده موادساينده با آب است.

Orifice يا jewelها ارزان هستند و اصلاً قابل قياس با تيوپاختلاط نمي‌باشد. Jewelها (قسمت نازل يا دهانه خروجي آب است كه از جنس لعل يا ياقوتمي‌باشد) تقريباً ارزان و حدود 15 تا 50 دلار مي‌باشند و اين در حالي است كه قيمتتيوپ مخلوط‌كننده 100 تا 200 دلار مي‌باشد. Jewelها نوعاً در اثر رسوبات معدنيموجود در آب آسيب مي‌بينند كه البته اين رسوبات قابل برداشت مي‌باشند. Jewel از جنسياقوت قرمز و آبي تقريباً يكسان هستند و تفاوتشان فقط در رنگشان است. علت رنگ قرمز rubyها به علت درصد بالاي كرم موجود در آنها بوده و در مقابل sapphireها علت رنگآبي، درصد بالاي آهن موجود در آنها است وليكن هر دو سنگ ياقوت معدني مي‌باشند. امااگر هنوز عمر مفيد نازل براي شما خيلي مهم است مي‌توانيد بجاي نازل از جنس ياقوتقرمز يا آبي، از نازل الماسه استفاده كنيد ولي بهتر است فعلاً از يك سامانه مناسبفيلتراسيون آب استفاده كنيد.

مدت كاركرد مفيد تيوب مخلوط‌كننده چقدراست؟

براي روشن شدن موضوع بدانيد استفاده از يك تيوب مخلوط‌كننده كهنهو آسيب ديده در اثر كاركرد مانند بكارگيري يك تيغچه الماسه كند شده مي‌باشد. اينمشكل است كه بگوييم چه وقت يك تيوب كاملاً آسيب ديده و قابل كاربرد نمي‌باشد. امااين مهم است كه ساييدگي در تيوب باعث كاهش كارآيي ماشين‌كاري مي‌گردد. براي كارهايدقيق بهتر است از يك تيوب جديد استفاده نمود.

عمر مفيد تيوب به پارامترهايزيادي بستگي دارد، به عنوان مثال نوعاً از 20 تا 100 ساعت مي‌تواند عمر مفيد متوسطفرض شود. البته با توجه به شرايط ممكن است از اين زمان سريع‌تر يا كندتر نيز سايشاتفاق بيفتد كه البته باز به شرايط كاري بستگي دارد.

پس هزينه اصليعملياتي چه چيزي است؟وقتي هزينه‌هايي از قبيل تيوب اختلاط و دهنه‌هاي نازل كه قطعات گران‌قيمت و فرسايشيهستند را مورد توجه قرار مي‌دهيد بايستي هزينه كل عميات را نيز در نظر گرفته و آنرا با سودمندي و قدرت توليد دستگاه مقايسه كنيد وقتي شما چنين مقايسه‌اي را انجامدهيد خواهيد ديد كه دستگاه جت مواد ساينده شايد سودآورترين دستگاه در كارگاه شماباشد.

توجه داشته باشيد كه قيمت ساعت كار دستگاه بين 20 تا 35 دلار متغير است. البته كارگاه‌هايي نيز مشاهده شده‌اند كه به علت انجام كارهاي فوق‌العاده دقيق،ساعت كار دستگاهشان بين 500 تا 2000 دلار مي‌باشد. البته كمي غير عادي نيز مي‌باشدو همچنين گاهگاهي كارگاه‌هايي نيز ديده مي‌شوند كه كارهايي انجام مي‌دهند كه انجامآنها با ساير روش‌ها يا تقريباً غير ممكن و يا با استفاده از روش‌هايي كه بتواندجايگزين جت مواد ساينده شود، خيلي گران مي‌شود.

تلرانس‌ها و دقت‌هاي قابل دستيابي :

جهت توليد قطعات دقيقنياز به دستگاه دقيق نيز مي‌باشد. البته پارامترهاي ديگري نيز وجود دارند كه مهم وقابل توجه مي‌باشند. يك ميزكار دقيق در دقت كار تاثير دارد. فاكتور اصلي در دقت وتلرانس، نرم‌افزار دستگاه است نه سخت‌افزار آن! تلرانس قابل دستيابي به مقدار زياديبه مهارت استفاده كننده بستگي دارد. اخيراً پيشرفت‌هاي مهمي در خصوص كنترل فرآيندجهت دستيابي به تلرانس‌هاي بالاتر صورت گرفته است. دستگاه 10 سال پيش داراي تلرانسكاري بين 060/0 تا 10/0 اينچ بوده است و ليكن امروزه دستگاه‌هايي توليد شده‌اند كهقادرند قطعاتي با تلرانس 002/0 اينچ توليد كنند.

جنس قطعه كار :

مواد سخت‌تر نوعاً پس از برشكاري كمتر taper شده‌اند و اين مسئله در تعيينميزان تلرانس قابل دستيابي، قابل توجه است.
ضخامت قطعه كار :

هنگامي كه ضخامت قطعه كار افزايش مي‌يابد، كنترل رفتار خروجي جت‌ساينده در محلي كه از قطعه كار خارج مي‌شود، مشكل مي‌گردد و هر چه ضخامت قطعه كارافزايش يابد، ميزان شيب‌دار شدن و احتمال لب‌پريدگي افزايش مي‌يابد.

دقت ميزكار :

واضح است است دقت بالاتر وقتي حاصل مي‌شود كهحركت ميز دقيق‌تر و قابل كنترل‌تر باشد.

استحكام و پايداري ميزكار:

ارتعاشات بين سيستم حركتي و قطعه كار و ضعف در كنترل سرعت و تغييرناگهاني در وضعيت دستگاه مي‌تواند باعث بروز عيب در قطعه كار گرديده كه اغلب witness marks ناميده مي‌شود .

شکل زیر قطعات تولید شده توسط این روش را نشان میدهد.

كنترل جت مواد ساينده :

چون اساساً ابزار برشي يك جرياني ازآب پر فشار همراه با مواد ساينده است . هنگام خروج از قطعه كار حالت اريبي شكلبوجود مي‌آيد، لذا جهت حصول تلرانس و دقت لازم بايستي اين عقب‌افتادگي با كنترلمناسب جبران گردد.

اين مسلئه عقب‌افتادگي (lag) مي‌تواند درموارد ذيل بروز اشكال نمايد :
الف-در اطراف منحني‌ها

هنگامي كه جت مي‌خواهد از يك مسير منحني شكل عبور نمايد، lag باعث شيب‌دار شدنمي‌گردد، بنابراين براي جلوگيري از اين امر بايستي سرعت حركت خطي مسير برش را پايينآورد و اجازه داد كه قسمت انتهايي جت و قسمت ابتدايي آن كه اين دو مابين محل ورودجت و محل خروج آن از قطعه كار قرار دارد در يك راستا قرار گرفته و از شيب‌دار شدنآن جلوگيري گردد.
ب-گوشه‌هاي داخلي

هنگامي كه جت وارد يكگوشه داخلي از مسير برش مي‌گردد بايستي سرعت پيشروي را پايين آورد تا عقب‌افتادگيقسمت انتهايي جت جبران شده و مسير برش صاف و بدون شيب‌دار شدن توليد شود در غير اينصورت احتمال افزايش شعاع گوشه وجود خواهد داشت. همچنين پس از اتمام ماشينكاريگوشه‌ها و رسيدن به خط مستقيم نبايستي سرعت پيشروي يكمرتبه افزايش يابد زيرا اينعمل باعث پس زدن ناگهاني جت و آسيب‌ديدگي قطعه كار مي‌گردد.

ج-ميزان پيشروي

هنگامي كه سرعت پيشروي كاهش داده مي‌شود،عرض مسير برش قه مقدار اندكي افزايش مي‌يابد.

د-شتاب

هرگونه حركت ناگهاني از قبيل تغيير در ميزان پيشروي به طور ناگهاني باعث آسيب‌ديدگيقطعه كار مي‌گردد. لذا بايستي براي كارهاي فوق‌العاده دقيق، شتاب به خوبي كنترلگردد.

هـ-فاصله نازل تا قطعه كار

برخي از نازل‌ها نسبتبه برخي ديگر باعث شيب‌دار شدن بيشتري در مسير برش مي‌گدرد. نازل‌هاي بلندترمعمولاً شيب كمتري ايجاد مي‌نمايند، كاهش فاصله نازل تا سطح قطعه كار باعث كمتر شدنشيب مي‌گردد.
و-عرض برش

عرض برش كه همان قطر يا عرض پرتوجت مي‌باشد، مشخص مي‌كند كه تا چه حد شما مي‌توانيد گوشه‌هايي تيز و با حداقل شعاعگوشه توليد نماييد. تقريباً كوچكترين قطر پرتو جت توليد عرض برشي به پهناي 030/0اينچ مي‌نمايد. دستگاه‌هايي با قدرت عملياتي بالاتر نيازمند نازل‌هاي بزرگتريمي‌باشد زيرا حجم آب و مواد ساينده نيز بيشتر خواهد بود.
ز-ثبات فشار پمپ

تغييرات در فشار پمپ واترجت مي‌تواند باعث ايجاد اثراتي بر رويقطعه نهايي گردد. بنابراين لازم است كه در حين انجام عمليات طوري برنامه‌ريزي گرددكه تغييرات فشار پمپ به حداقل رسيده تا از ايجاد اثرات نامطلوب بر قطعه كار جلوگيريشود و اين موضوع بخصوص در مواردي كه تلرانس مورد نظر در حدود 005/0 اينچ باشد،رعايت اين مسئله الزامي است پمپ‌هاي قديمي‌تر اغلب بيشتر باعث بروز چنين مشكلاتيمي‌شدند وليكن پمپ‌هايي كه با استفاده از سيستم ميل‌لنگ كار مي‌كنند باعث توزيعفشار يكنواخت‌تر و منظم‌تر مي‌گردند.

ح-تجربه اپراتور

باتوجه به فاكتورهاي ذكر شده سيستم جت مواد ساينده قادر است قطعات را با تلرانسي از 020/0 اينچ تا 001/0 اينچ توليد نمايد. امتياز و برتري يك دستگاه جت مواد سايندهنسب به نوع مشابه خود، در سهولت دستيابي به تلرانس‌هاي مذكور مي‌باشد در صورتي كهنازل بتواند در هر موقعيت لازم نسبت به محورهاي x و y با تلرانس 01/0 اينچ قرارگيرد، بنابراين شما مي‌توانيد قطعه‌اي با ضخامت 5/0 اينچ را با تلرانس 002/0 اينچتوليد نماييد. علاوه بر مطالب فوق، تجربه اپراتور نيز حائز اهميت مي‌باشد.

ماشينكاري جريان ساينده (AFM) Abrasive flow machining

اين روش معمولا براي پليسه گيري بكار مي رود.

سيال چسبناك داراي پايه پوليمري همراه با مواد ساينده اكسيد آلومنيوم –پودر الماس –سيليكون كار بايد عمل ماشينكاري را انجام مي دهند. جريان گل ساينده با ذرات داراي مش (1000-8) با فشار 200-7 اتمسفر از داخل به روي قطعه كار بصورت دوغابي عبور مي كند عمل پليسه گيري و برداشت يك لايه نازك از سطح و پرداخت و گرد كردن گوشه ها در 100 سيكل عمل رفت و برگشتي را انجام مي دهد. براي پرداخت بهتر بايد تعداد پالسها زياد و پودر ريز باشد و تجهيزات شامل دو سيلندر رفت و برگشتي و قيد و بند لازم براي بستن قطعه كار باشد. اين روش براي براده برداري زياد مناسب نيست و معمولا بيشتر براي برداشتن لايه متاثر از حرارت در روش edm است .

منابع :

لفرآیندهای پیشرفته ماشینکاری ترجمه دکتر نصر الله بنی مصطفیعرب

مجله قالبسازان ،شماره 31 ،صص 74-71

مراجعه به جزوه استاد مصافي

فهرست مطالب

عناوین                                                                                      صفحه

تاریخچه برش با آب......................................................................................................................... 1

مزایای برش با آب............................................................................................................................. 1

جت آب.................................................................................................................................................. 3

تجهیزات................................................................................................................................................ 3

سیستم پمپاژ....................................................................................................................................... 3

خطوط انتقال سیال.......................................................................................................................... 4

شیر روشن- خاموش....................................................................................................................... 4

مجموعه نازل....................................................................................................................................... 4

جمع کننده آب.................................................................................................................................. 5

فیلتر......................................................................................................................................................... 5

پارامتر های کنترلی.......................................................................................................................... 6

ماشین کاری با جت آب و ذرات ساینده................................................................................ 7

محدودیت های موجود در مورد نازل های مربوط به جت مواد ساینده................. 11

مزایای ماشین کاری با جت مواد ساینده.............................................................................. 12

عدم آسیب رسانی به محیط......................................................................................................... 15

افسانه ها و موهومات معمول در مورد جت مواد ساینده................................................ 16

عمر نازل برش کاری........................................................................................................................ 17

مدت کارکرد مفید تیوب مخلوط کننده چقدر است؟...................................................... 18

تلرانس ها و دقت های قابل دستیابی....................................................................................... 20

جنس قطعه کار.................................................................................................................................. 21

ضخامت قطعه کار............................................................................................................................. 21

دقت میزکار.......................................................................................................................................... 21

استحکام و پایداری میزکار........................................................................................................... 22

کنترل جت مواد ساینده................................................................................................................ 22

ماشینکاری جریان ساینده............................................................................................................ 26

منابع........................................................................................................................................................ 28