Pemotongan waterjet mungkin kaedah pemprosesan yang lebih mudah, tetapi ia dilengkapi dengan pukulan yang kuat dan memerlukan pengendali untuk mengekalkan kesedaran tentang haus dan ketepatan berbilang bahagian.
Pemotongan jet air yang paling mudah ialah proses memotong pancutan air bertekanan tinggi kepada bahan. Teknologi ini biasanya pelengkap kepada teknologi pemprosesan lain, seperti pengilangan, laser, EDM dan plasma. Dalam proses pancutan air, tiada bahan berbahaya atau wap terbentuk, dan tiada zon terjejas haba atau tegasan mekanikal terbentuk. Pancutan air boleh memotong butiran ultra-nipis pada batu, kaca dan logam; cepat menggerudi lubang di titanium; memotong makanan; dan juga membunuh patogen dalam minuman dan saus.
Semua mesin waterjet mempunyai pam yang boleh menekan air untuk dihantar ke kepala pemotong, di mana ia ditukar kepada aliran supersonik. Terdapat dua jenis pam utama: pam berasaskan pemacu terus dan pam berasaskan penggalak.
Peranan pam pemacu langsung adalah serupa dengan pembersih tekanan tinggi, dan pam tiga silinder memacu tiga pelocok terus dari motor elektrik. Tekanan kerja berterusan maksimum adalah 10% hingga 25% lebih rendah daripada pam penggalak yang serupa, tetapi ini masih mengekalkannya antara 20,000 dan 50,000 psi.
Pam berasaskan penguat membentuk sebahagian besar pam tekanan ultra tinggi (iaitu pam melebihi 30,000 psi). Pam ini mengandungi dua litar bendalir, satu untuk air dan satu lagi untuk hidraulik. Penapis salur masuk air mula-mula melalui penapis kartrij 1 mikron dan kemudian penapis 0.45 mikron untuk menyedut air paip biasa. Air ini memasuki pam penggalak. Sebelum ia memasuki pam penggalak, tekanan pam penggalak dikekalkan pada kira-kira 90 psi. Di sini, tekanan dinaikkan kepada 60,000 psi. Sebelum air akhirnya meninggalkan set pam dan sampai ke kepala pemotong melalui saluran paip, air melalui penyerap hentak. Peranti boleh menyekat turun naik tekanan untuk meningkatkan konsistensi dan menghilangkan denyutan yang meninggalkan kesan pada bahan kerja.
Dalam litar hidraulik, motor elektrik antara motor elektrik mengeluarkan minyak dari tangki minyak dan menekannya. Minyak bertekanan mengalir ke manifold, dan injap manifold secara bergilir-gilir menyuntik minyak hidraulik pada kedua-dua belah pemasangan biskut dan pelocok untuk menjana tindakan strok penggalak. Oleh kerana permukaan pelocok lebih kecil daripada biskut, tekanan minyak "meningkatkan" tekanan air.
Penggalak ialah pam salingan, yang bermaksud pemasangan biskut dan pelocok menghantar air bertekanan tinggi dari satu bahagian penggalak, manakala air bertekanan rendah memenuhi bahagian lain. Edaran semula juga membolehkan minyak hidraulik menjadi sejuk apabila ia kembali ke tangki. Injap sehala memastikan air bertekanan rendah dan bertekanan tinggi hanya boleh mengalir dalam satu arah. Silinder tekanan tinggi dan penutup hujung yang membungkus komponen pelocok dan biskut mesti memenuhi keperluan khas untuk menahan daya proses dan kitaran tekanan malar. Keseluruhan sistem direka bentuk untuk gagal secara beransur-ansur, dan kebocoran akan mengalir ke "lubang saliran" khas yang boleh dipantau oleh pengendali untuk menjadualkan penyelenggaraan tetap dengan lebih baik.
Paip tekanan tinggi khas mengangkut air ke kepala pemotong. Paip juga boleh memberikan kebebasan pergerakan untuk kepala pemotong, bergantung pada saiz paip. Keluli tahan karat adalah bahan pilihan untuk paip ini, dan terdapat tiga saiz biasa. Paip keluli dengan diameter 1/4 inci cukup fleksibel untuk disambungkan ke peralatan sukan, tetapi tidak disyorkan untuk pengangkutan air tekanan tinggi jarak jauh. Oleh kerana tiub ini mudah dibengkokkan, walaupun ke dalam gulungan, panjang 10 hingga 20 kaki boleh mencapai gerakan X, Y dan Z. Paip 3/8 inci yang lebih besar 3/8 inci biasanya membawa air dari pam ke bahagian bawah peralatan bergerak. Walaupun ia boleh dibengkokkan, ia biasanya tidak sesuai untuk peralatan gerakan saluran paip. Paip terbesar, berukuran 9/16 inci, adalah yang terbaik untuk mengangkut air bertekanan tinggi pada jarak yang jauh. Diameter yang lebih besar membantu mengurangkan kehilangan tekanan. Paip saiz ini sangat serasi dengan pam besar, kerana sejumlah besar air tekanan tinggi juga mempunyai risiko kehilangan tekanan yang lebih besar. Walau bagaimanapun, paip saiz ini tidak boleh dibengkokkan, dan kelengkapan perlu dipasang di sudut.
Mesin pemotong jet air tulen ialah mesin pemotong jet air yang terawal, dan sejarahnya boleh dikesan kembali ke awal 1970-an. Berbanding dengan sentuhan atau penyedutan bahan, ia menghasilkan lebih sedikit air pada bahan, jadi ia sesuai untuk pengeluaran produk seperti dalaman automotif dan lampin pakai buang. Bendalir adalah sangat nipis-0.004 inci hingga 0.010 inci diameter-dan memberikan geometri yang sangat terperinci dengan kehilangan bahan yang sangat sedikit. Daya pemotongan adalah sangat rendah, dan penetapan biasanya mudah. Mesin ini paling sesuai untuk operasi 24 jam.
Apabila mempertimbangkan kepala pemotong untuk mesin waterjet tulen, adalah penting untuk diingat bahawa halaju aliran ialah serpihan atau zarah mikroskopik bahan koyak, bukan tekanan. Untuk mencapai kelajuan tinggi ini, air bertekanan mengalir melalui lubang kecil dalam permata (biasanya nilam, delima atau berlian) yang dipasang di hujung muncung. Pemotongan biasa menggunakan diameter orifis 0.004 inci hingga 0.010 inci, manakala aplikasi khas (seperti konkrit yang disembur) boleh menggunakan saiz sehingga 0.10 inci. Pada 40,000 psi, aliran dari orifis bergerak pada kelajuan lebih kurang Mach 2, dan pada 60,000 psi, aliran melebihi Mach 3.
Perhiasan yang berbeza mempunyai kepakaran yang berbeza dalam pemotongan waterjet. Nilam adalah bahan kegunaan umum yang paling biasa. Mereka bertahan kira-kira 50 hingga 100 jam masa pemotongan, walaupun aplikasi pancutan air yang kasar mengurangkan separuh masa ini. Batu delima tidak sesuai untuk pemotongan waterjet tulen, tetapi aliran air yang dihasilkannya sangat sesuai untuk pemotongan kasar. Dalam proses pemotongan kasar, masa pemotongan untuk delima adalah kira-kira 50 hingga 100 jam. Berlian jauh lebih mahal daripada nilam dan delima, tetapi masa pemotongan adalah antara 800 dan 2,000 jam. Ini menjadikan berlian amat sesuai untuk operasi 24 jam. Dalam sesetengah kes, orifis berlian juga boleh dibersihkan secara ultrasonik dan digunakan semula.
Dalam mesin waterjet yang melelas, mekanisme penyingkiran bahan bukanlah aliran air itu sendiri. Sebaliknya, aliran mempercepatkan zarah kasar untuk menghakis bahan. Mesin ini beribu kali lebih berkuasa daripada mesin pemotong waterjet tulen, dan boleh memotong bahan keras seperti logam, batu, bahan komposit dan seramik.
Aliran yang melelas adalah lebih besar daripada aliran pancutan air tulen, dengan diameter antara 0.020 inci dan 0.050 inci. Mereka boleh memotong tindanan dan bahan sehingga 10 inci tebal tanpa mewujudkan zon terjejas haba atau tekanan mekanikal. Walaupun kekuatan mereka telah meningkat, daya pemotongan aliran kasar masih kurang daripada satu paun. Hampir semua operasi pancutan melelas menggunakan peranti pancutan, dan boleh bertukar dengan mudah daripada penggunaan satu kepala kepada penggunaan berbilang kepala, malah pancutan air yang melelas boleh ditukar kepada pancutan air tulen.
Pelelas adalah keras, dipilih khas dan bersaiz pasir-biasanya garnet. Saiz grid yang berbeza sesuai untuk kerja yang berbeza. Permukaan licin boleh diperolehi dengan 120 mesh abrasive, manakala 80 mesh abrasive telah terbukti lebih sesuai untuk kegunaan umum. Kelajuan pemotongan kasar 50 mesh lebih pantas, tetapi permukaannya lebih kasar sedikit.
Walaupun pancutan air lebih mudah dikendalikan daripada banyak mesin lain, tiub pencampur memerlukan perhatian pengendali. Potensi pecutan tiub ini adalah seperti laras senapang, dengan saiz yang berbeza dan hayat penggantian yang berbeza. Tiub pencampur tahan lama adalah inovasi revolusioner dalam pemotongan pancutan air yang kasar, tetapi tiub masih sangat rapuh-jika kepala pemotong bersentuhan dengan lekapan, objek berat atau bahan sasaran, tiub mungkin brek. Paip yang rosak tidak boleh dibaiki, jadi mengurangkan kos memerlukan penggantian yang minimum. Mesin moden biasanya mempunyai fungsi pengesanan perlanggaran automatik untuk mengelakkan perlanggaran dengan tiub pencampur.
Jarak pemisahan antara tiub pembancuh dan bahan sasaran biasanya 0.010 inci hingga 0.200 inci, tetapi pengendali mesti ingat bahawa pengasingan yang lebih besar daripada 0.080 inci akan menyebabkan pembekuan pada bahagian atas tepi yang dipotong. Pemotongan bawah air dan teknik lain boleh mengurangkan atau menghapuskan pembekuan ini.
Pada mulanya, tiub pembancuh diperbuat daripada tungsten karbida dan hanya mempunyai hayat perkhidmatan empat hingga enam jam pemotongan. Paip komposit kos rendah hari ini boleh mencapai jangka hayat pemotongan 35 hingga 60 jam dan disyorkan untuk pemotongan kasar atau melatih pengendali baharu. Tiub karbida bersimen komposit memanjangkan hayat perkhidmatannya kepada 80 hingga 90 jam pemotongan. Tiub karbida bersimen komposit berkualiti tinggi mempunyai hayat pemotongan 100 hingga 150 jam, sesuai untuk ketepatan dan kerja harian, dan mempamerkan haus sepusat yang paling boleh diramal.
Selain menyediakan gerakan, alatan mesin jet air juga mesti termasuk kaedah mengamankan bahan kerja dan sistem untuk mengumpul dan mengumpul air dan serpihan daripada operasi pemesinan.
Mesin pegun dan satu dimensi ialah jet air yang paling mudah. Pancutan air pegun biasanya digunakan dalam aeroangkasa untuk memangkas bahan komposit. Operator memasukkan bahan ke dalam anak sungai seperti gergaji jalur, manakala penangkap mengumpul anak sungai dan serpihan. Kebanyakan jet air pegun adalah jet air tulen, tetapi bukan semua. Mesin slitting ialah varian mesin pegun, di mana produk seperti kertas disalurkan melalui mesin, dan pancutan air memotong produk mengikut lebar tertentu. Mesin pemotong silang ialah mesin yang bergerak sepanjang paksi. Mereka sering bekerja dengan mesin slitting untuk membuat corak seperti grid pada produk seperti mesin layan diri seperti brownies. Mesin pemotong memotong produk mengikut lebar tertentu, manakala mesin pemotong silang memotong produk yang disuap di bawahnya.
Operator tidak boleh menggunakan jenis pancutan air yang kasar secara manual. Sukar untuk menggerakkan objek yang dipotong pada kelajuan tertentu dan konsisten, dan ia amat berbahaya. Banyak pengeluar tidak akan memetik mesin untuk tetapan ini.
Jadual XY, juga dipanggil mesin pemotong rata, adalah mesin pemotong waterjet dua dimensi yang paling biasa. Pancutan air tulen memotong gasket, plastik, getah dan buih, manakala model yang kasar memotong logam, komposit, kaca, batu dan seramik. Meja kerja boleh sekecil 2 × 4 kaki atau sebesar 30 × 100 kaki. Biasanya, kawalan alat mesin ini dikendalikan oleh CNC atau PC. Motor servo, biasanya dengan maklum balas gelung tertutup, memastikan integriti kedudukan dan kelajuan. Unit asas termasuk panduan linear, perumah galas dan pemacu skru bebola, manakala unit jambatan juga termasuk teknologi ini, dan tangki pengumpulan termasuk sokongan bahan.
Meja kerja XY biasanya datang dalam dua gaya: meja kerja gantri pertengahan rel termasuk dua rel panduan asas dan jambatan, manakala meja kerja julur menggunakan tapak dan jambatan tegar. Kedua-dua jenis mesin termasuk beberapa bentuk kebolehlarasan ketinggian kepala. Kebolehlarasan paksi Z ini boleh berbentuk engkol manual, skru elektrik atau skru servo boleh diprogramkan sepenuhnya.
Tangki pada meja kerja XY biasanya adalah tangki air yang diisi dengan air, yang dilengkapi dengan jeriji atau selat untuk menyokong bahan kerja. Proses pemotongan menggunakan sokongan ini perlahan-lahan. Perangkap boleh dibersihkan secara automatik, sisa disimpan dalam bekas, atau ia boleh manual, dan pengendali kerap menyodok tin.
Apabila perkadaran item yang hampir tiada permukaan rata meningkat, keupayaan lima paksi (atau lebih) adalah penting untuk pemotongan pancutan air moden. Nasib baik, kepala pemotong yang ringan dan daya mundur yang rendah semasa proses pemotongan memberikan jurutera reka bentuk kebebasan yang tidak dimiliki oleh pengilangan beban tinggi. Pemotongan waterjet lima paksi pada mulanya menggunakan sistem templat, tetapi pengguna tidak lama kemudian beralih kepada lima paksi boleh atur cara untuk menyingkirkan kos templat.
Walau bagaimanapun, walaupun dengan perisian khusus, pemotongan 3D adalah lebih rumit daripada pemotongan 2D. Bahagian ekor komposit Boeing 777 adalah contoh yang melampau. Mula-mula, pengendali memuat naik program dan memprogramkan kakitangan "pogostick" yang fleksibel. Kren overhed mengangkut bahan bahagian, dan bar spring dibuka pada ketinggian yang sesuai dan bahagian itu dipasang. Paksi Z khas tidak memotong menggunakan probe kenalan untuk meletakkan bahagian dalam ruang dengan tepat, dan titik sampel untuk mendapatkan ketinggian dan arah bahagian yang betul. Selepas itu, program dialihkan ke kedudukan sebenar bahagian; probe ditarik balik untuk memberi ruang kepada paksi Z kepala pemotong; program ini berjalan untuk mengawal semua lima paksi untuk memastikan kepala pemotong berserenjang dengan permukaan yang akan dipotong, dan untuk beroperasi mengikut keperluan Perjalanan pada kelajuan yang tepat.
Bahan pelelas diperlukan untuk memotong bahan komposit atau mana-mana logam yang lebih besar daripada 0.05 inci, yang bermaksud bahawa ejector perlu dihalang daripada memotong bar spring dan katil alatan selepas dipotong. Tangkapan titik khas ialah cara terbaik untuk mencapai pemotongan pancutan air lima paksi. Ujian telah menunjukkan bahawa teknologi ini boleh menghentikan pesawat jet 50 kuasa kuda di bawah 6 inci. Bingkai berbentuk C menyambungkan penangkap ke pergelangan tangan paksi Z untuk menangkap bola dengan betul apabila kepala memotong keseluruhan lilitan bahagian tersebut. Penangkap mata juga menghentikan lelasan dan menggunakan bola keluli pada kadar kira-kira 0.5 hingga 1 paun sejam. Dalam sistem ini, jet dihentikan oleh penyebaran tenaga kinetik: selepas jet memasuki perangkap, ia bertemu dengan bola keluli yang terkandung, dan bola keluli berputar untuk menggunakan tenaga jet. Walaupun secara mendatar dan (dalam beberapa kes) terbalik, penangkap tempat boleh berfungsi.
Tidak semua bahagian lima paksi adalah sama kompleks. Apabila saiz bahagian bertambah, pelarasan program dan pengesahan kedudukan bahagian dan ketepatan pemotongan menjadi lebih rumit. Banyak kedai menggunakan mesin 3D untuk pemotongan 2D mudah dan pemotongan 3D kompleks setiap hari.
Operator harus sedar bahawa terdapat perbezaan besar antara ketepatan bahagian dan ketepatan gerakan mesin. Malah mesin dengan ketepatan yang hampir sempurna, gerakan dinamik, kawalan kelajuan dan kebolehulangan yang sangat baik mungkin tidak dapat menghasilkan bahagian yang "sempurna". Ketepatan bahagian siap adalah gabungan ralat proses, ralat mesin (prestasi XY) dan kestabilan bahan kerja (lekapan, kerataan dan kestabilan suhu).
Apabila memotong bahan dengan ketebalan kurang daripada 1 inci, ketepatan pancutan air biasanya antara ±0.003 hingga 0.015 inci (0.07 hingga 0.4 mm). Ketepatan bahan lebih daripada 1 inci tebal adalah dalam lingkungan ±0.005 hingga 0.100 inci (0.12 hingga 2.5 mm). Jadual XY berprestasi tinggi direka untuk ketepatan kedudukan linear 0.005 inci atau lebih tinggi.
Ralat berpotensi yang menjejaskan ketepatan termasuk ralat pampasan alat, ralat pengaturcaraan dan pergerakan mesin. Pampasan alat ialah input nilai ke dalam sistem kawalan untuk mengambil kira lebar pemotongan jet-iaitu jumlah laluan pemotongan yang mesti diperluaskan untuk bahagian akhir mendapat saiz yang betul. Untuk mengelakkan kemungkinan ralat dalam kerja berketepatan tinggi, pengendali harus melakukan pemotongan percubaan dan memahami bahawa pampasan alat mesti dilaraskan agar sepadan dengan kekerapan haus tiub campuran.
Ralat pengaturcaraan paling kerap berlaku kerana sesetengah kawalan XY tidak memaparkan dimensi pada program bahagian, menjadikannya sukar untuk mengesan kekurangan padanan dimensi antara program bahagian dan lukisan CAD. Aspek penting gerakan mesin yang boleh menimbulkan ralat ialah jurang dan kebolehulangan dalam unit mekanikal. Pelarasan servo juga penting, kerana pelarasan servo yang tidak betul boleh menyebabkan ralat dalam jurang, kebolehulangan, menegak dan berbual. Bahagian kecil dengan panjang dan lebar kurang daripada 12 inci tidak memerlukan jadual XY sebanyak bahagian besar, jadi kemungkinan ralat gerakan mesin adalah kurang.
Bahan pelelas menyumbang dua pertiga daripada kos operasi sistem jet air. Lain termasuk kuasa, air, udara, pengedap, injap sehala, orifis, paip pencampur, penapis salur masuk air dan alat ganti untuk pam hidraulik dan silinder tekanan tinggi.
Operasi kuasa penuh kelihatan lebih mahal pada mulanya, tetapi peningkatan dalam produktiviti melebihi kos. Apabila kadar aliran melelas meningkat, kelajuan pemotongan akan meningkat dan kos setiap inci akan berkurangan sehingga mencapai titik optimum. Untuk produktiviti maksimum, pengendali harus menjalankan kepala pemotong pada kelajuan pemotongan terpantas dan kuasa kuda maksimum untuk kegunaan optimum. Jika sistem 100 kuasa kuda hanya boleh menjalankan kepala 50 kuasa kuda, kemudian menjalankan dua kepala pada sistem boleh mencapai kecekapan ini.
Mengoptimumkan pemotongan pancutan air yang kasar memerlukan perhatian kepada situasi khusus yang dihadapi, tetapi boleh memberikan peningkatan produktiviti yang sangat baik.
Adalah tidak bijak untuk memotong jurang udara yang lebih besar daripada 0.020 inci kerana jet terbuka di dalam jurang dan secara kasar memotong paras yang lebih rendah. Menyusun helaian bahan rapat bersama boleh menghalangnya.
Ukur produktiviti dari segi kos per inci (iaitu bilangan bahagian yang dikeluarkan oleh sistem), bukan kos setiap jam. Malah, pengeluaran pantas diperlukan untuk melunaskan kos tidak langsung.
Pancutan air yang sering menembusi bahan komposit, kaca, dan batu harus dilengkapi dengan pengawal yang boleh mengurangkan dan meningkatkan tekanan air. Bantuan vakum dan teknologi lain meningkatkan kemungkinan berjaya menembusi bahan rapuh atau berlamina tanpa merosakkan bahan sasaran.
Automasi pengendalian bahan masuk akal hanya apabila pengendalian bahan menyumbang sebahagian besar daripada kos pengeluaran alat ganti. Mesin jet air yang kasar biasanya menggunakan pemunggahan manual, manakala pemotongan plat terutamanya menggunakan automasi.
Kebanyakan sistem waterjet menggunakan air paip biasa, dan 90% pengendali waterjet tidak membuat sebarang persediaan selain melembutkan air sebelum menghantar air ke penapis masuk. Menggunakan osmosis songsang dan penyahionisasi untuk membersihkan air mungkin menggoda, tetapi mengalih keluar ion memudahkan air menyerap ion daripada logam dalam pam dan paip tekanan tinggi. Ia boleh memanjangkan hayat orifis, tetapi kos menggantikan silinder tekanan tinggi, injap sehala dan penutup hujung adalah lebih tinggi.
Pemotongan bawah air mengurangkan pembekuan permukaan (juga dikenali sebagai "kabus") pada pinggir atas pemotongan pancutan air yang melelas, sementara juga mengurangkan bunyi jet dan huru-hara di tempat kerja. Walau bagaimanapun, ini mengurangkan keterlihatan jet, jadi adalah disyorkan untuk menggunakan pemantauan prestasi elektronik untuk mengesan penyelewengan daripada keadaan puncak dan menghentikan sistem sebelum sebarang kerosakan komponen.
Untuk sistem yang menggunakan saiz skrin kasar yang berbeza untuk kerja yang berbeza, sila gunakan storan dan pemeteran tambahan untuk saiz biasa. Injap penyalur pukal kecil (100 lb) atau besar (500 hingga 2,000 lb) dan injap pemeteran yang berkaitan membenarkan penukaran pantas antara saiz jejaring skrin, mengurangkan masa henti dan kerumitan, sambil meningkatkan produktiviti.
Pemisah boleh memotong bahan dengan ketebalan kurang daripada 0.3 inci dengan berkesan. Walaupun lug ini biasanya boleh memastikan pengisaran kedua paip, ia boleh mencapai pengendalian bahan yang lebih pantas. Bahan yang lebih keras akan mempunyai label yang lebih kecil.
Mesin dengan pancutan air yang kasar dan mengawal kedalaman pemotongan. Untuk bahagian yang betul, proses baru lahir ini mungkin memberikan alternatif yang menarik.
Sunlight-Tech Inc. telah menggunakan pusat pemesinan laser Microlution GF Machining Solutions dan pusat pengilangan mikro untuk menghasilkan bahagian dengan toleransi kurang daripada 1 mikron.
Pemotongan waterjet menduduki tempat dalam bidang pembuatan bahan. Artikel ini melihat cara jet air berfungsi untuk kedai anda dan melihat prosesnya.
Masa siaran: Sep-04-2021