Tăierea cu jet de apă poate fi o metodă de procesare mai simplă, dar este echipată cu un pumn puternic și necesită operatorului să mențină conștientizarea uzurii și exactității mai multor părți.
Cea mai simplă tăiere cu jet de apă este procesul de tăiere a jeturilor de apă de înaltă presiune în materiale. Această tehnologie este de obicei complementară cu alte tehnologii de procesare, cum ar fi freza, laser, EDM și plasmă. În procesul de jet de apă, nu se formează substanțe dăunătoare sau abur și nu se formează nicio zonă afectată de căldură sau tensiune mecanică. Jeturile de apă pot tăia detalii ultra-subțiri despre piatră, sticlă și metal; găuriți repede găuri în titan; tăiați mâncarea; Și chiar ucide agenți patogeni în băuturi și scufundări.
Toate mașinile cu jet de apă au o pompă care poate presuriza apa pentru livrare la capul de tăiere, unde este transformată într -un flux supersonic. Există două tipuri principale de pompe: pompe pe bază de acționare directă și pompe pe bază de rapel.
Rolul pompei de acționare directă este similar cu cel al unui curățător de înaltă presiune, iar pompa cu trei cilindri conduce trei plonjați direct de la motorul electric. Presiunea maximă de lucru continuă este cu 10% până la 25% mai mică decât pompele de rapel similare, dar acest lucru le menține în continuare între 20.000 și 50.000 psi.
Pompele pe bază de intensificare constituie majoritatea pompelor de presiune ultra-înaltă (adică pompe peste 30.000 psi). Aceste pompe conțin două circuite fluide, una pentru apă și cealaltă pentru hidraulică. Filtrul de intrare a apei trece mai întâi printr -un filtru de cartuș de 1 micron și apoi un filtru de 0,45 microni pentru a aspira apa obișnuită de la robinet. Această apă intră în pompa de rapel. Înainte de a intra în pompa de rapel, presiunea pompei de rapel este menținută la aproximativ 90 psi. Aici, presiunea este crescută la 60.000 psi. Înainte ca apa să părăsească în sfârșit pompa și să ajungă la capul de tăiere prin conductă, apa trece prin amortizor. Dispozitivul poate suprima fluctuațiile de presiune pentru a îmbunătăți consistența și pentru a elimina impulsurile care lasă mărci pe piesa de prelucrat.
În circuitul hidraulic, motorul electric dintre motoarele electrice trage ulei din rezervorul de ulei și îl presurizează. Uleiul sub presiune curge spre galerie, iar supapa galeriei injectează alternativ ulei hidraulic pe ambele părți ale ansamblului biscuit și piston pentru a genera acțiunea de cursă a rapelului. Deoarece suprafața pistonului este mai mică decât cea a biscuitului, presiunea uleiului „îmbunătățește” presiunea apei.
Booster este o pompă reciprocă, ceea ce înseamnă că ansamblul de biscuiți și piston oferă apă de înaltă presiune dintr-o parte a rapelului, în timp ce apa de joasă presiune umple cealaltă parte. Recircularea permite, de asemenea, uleiului hidraulic să se răcească atunci când se întoarce la rezervor. Supapa de control asigură că apa de joasă presiune și înaltă presiune nu poate curge decât într-o direcție. Cilindrii de înaltă presiune și capacele de capăt care încapsulează componentele plonjeră și biscuiți trebuie să îndeplinească cerințe speciale pentru a rezista forțelor procesului și ciclurilor de presiune constantă. Întregul sistem este proiectat să eșueze treptat, iar scurgerea va curge către „găuri de scurgere” speciale, care pot fi monitorizate de către operator pentru a programa mai bine întreținerea regulată.
O țeavă specială de înaltă presiune transportă apa la capul de tăiere. Țeava poate oferi, de asemenea, libertatea de mișcare pentru capul de tăiere, în funcție de dimensiunea conductei. Oțelul inoxidabil este materialul ales pentru aceste conducte și există trei dimensiuni comune. Țevile de oțel cu un diametru de 1/4 inch sunt suficient de flexibile pentru a se conecta la echipamentele sportive, dar nu sunt recomandate pentru transportul pe distanțe lungi de apă de înaltă presiune. Deoarece acest tub este ușor de îndoiți, chiar și într -un sul, o lungime de 10 până la 20 de metri poate realiza mișcarea x, y și z. Țevi mai mari de 3/8 inch 3/8 inci transportă de obicei apă de la pompă până la partea inferioară a echipamentului în mișcare. Deși poate fi îndoit, în general nu este potrivit pentru echipamentele de mișcare a conductelor. Cea mai mare conductă, care măsoară 9/16 inci, este cea mai bună pentru transportul apei de înaltă presiune pe distanțe lungi. Un diametru mai mare ajută la reducerea pierderii de presiune. Țevile de această dimensiune sunt foarte compatibile cu pompele mari, deoarece o cantitate mare de apă de înaltă presiune are, de asemenea, un risc mai mare de pierdere potențială de presiune. Cu toate acestea, conductele de această dimensiune nu pot fi îndoite, iar armăturile trebuie instalate la colțuri.
Mașina de tăiere a jetului de apă pură este cea mai timpurie mașină de tăiat cu jet de apă, iar istoria sa poate fi urmărită până la începutul anilor '70. În comparație cu contactul sau inhalarea materialelor, acestea produc mai puțină apă pe materiale, astfel încât acestea sunt potrivite pentru producerea de produse precum interioare auto și scutece de unică folosință. Lichidul este foarte subțire de 0.004 inci până la 0,010 inci în diametru și oferă geometrii extrem de detaliate, cu o pierdere de material foarte mică. Forța de tăiere este extrem de scăzută, iar fixarea este de obicei simplă. Aceste mașini sunt cele mai potrivite pentru funcționarea de 24 de ore.
Atunci când aveți în vedere un cap de tăiere pentru o mașină cu jet de apă pur, este important să ne amintim că viteza de curgere este fragmentele microscopice sau particulele materialului de rupere, nu presiunea. Pentru a obține această viteză mare, apa sub presiune curge printr -o gaură mică într -o bijuterie (de obicei un safir, rubin sau diamant) fixată la capătul duzei. Tăierea tipică folosește un diametru orificiu de 0,004 inci până la 0,010 inci, în timp ce aplicațiile speciale (cum ar fi betonul pulverizat) pot utiliza dimensiuni de până la 0,10 inci. La 40.000 psi, fluxul din orificiu călătorește cu o viteză de aproximativ Mach 2, iar la 60.000 psi, debitul depășește Mach 3.
Diferite bijuterii au expertiză diferită în tăierea jetului de apă. Sapphire este cel mai frecvent material cu scop general. Ele durează aproximativ 50 până la 100 de ore de timp de tăiere, deși aplicarea abrazivă a jetului de apă la jumătate din aceste ori. Rubii nu sunt potriviți pentru tăierea cu jet de apă pură, dar debitul de apă pe care îl produc este foarte potrivit pentru tăierea abrazivă. În procesul de tăiere abrazivă, timpul de tăiere pentru rubine este de aproximativ 50 până la 100 de ore. Diamantele sunt mult mai scumpe decât safirele și rubinele, dar timpul de tăiere este cuprins între 800 și 2.000 de ore. Acest lucru face ca diamantul să fie deosebit de potrivit pentru operarea de 24 de ore. În unele cazuri, orificiul de diamant poate fi, de asemenea, curățat cu ultrasunete și reutilizat.
În mașina de apă abrazivă, mecanismul de îndepărtare a materialului nu este debitul de apă în sine. În schimb, debitul accelerează particulele abrazive pentru a coroda materialul. Aceste mașini sunt de mii de ori mai puternice decât mașinile de tăiat cu jet de apă pur și pot tăia materiale dure, cum ar fi metal, piatră, materiale compozite și ceramică.
Fluxul abraziv este mai mare decât fluxul cu jet de apă pură, cu un diametru între 0,020 inci și 0,050 inci. Acestea pot tăia stive și materiale cu o grosime de până la 10 centimetri fără a crea zone afectate de căldură sau tensiune mecanică. Deși puterea lor a crescut, forța de tăiere a fluxului abraziv este încă mai mică de un kilogram. Aproape toate operațiunile de jetting abrazive folosesc un dispozitiv de jetting și pot trece cu ușurință de la utilizarea cu un singur cap la utilizarea cu mai multe capete, ba chiar și jetul de apă abraziv poate fi transformat într-un jet de apă pur.
Abrazivul este dur, special selectat și de dimensiuni granat-de obicei. Diferite dimensiuni de grilă sunt potrivite pentru diferite locuri de muncă. O suprafață netedă poate fi obținută cu 120 de abrazive de plasă, în timp ce 80 de abrazive de plasă s-au dovedit a fi mai potrivite pentru aplicațiile cu scop general. Viteza de tăiere abrazivă de 50 de ochiuri este mai rapidă, dar suprafața este puțin mai dură.
Deși jeturile de apă sunt mai ușor de funcționat decât multe alte mașini, tubul de amestecare necesită atenție operatorului. Potențialul de accelerație al acestui tub este ca un butoi de pușcă, cu dimensiuni diferite și durată de viață diferită. Tubul de amestecare de lungă durată este o inovație revoluționară în tăierea cu jet de apă abrazivă, dar tubul este încă foarte fragil-dacă capul de tăiere vine în contact cu un corp, un obiect greu sau materialul țintă, tubul se poate frâna. Țevile deteriorate nu pot fi reparate, astfel încât menținerea costurilor necesită minimizarea înlocuirii. Mașinile moderne au, de obicei, o funcție automată de detectare a coliziunilor pentru a preveni coliziunile cu tubul de amestecare.
Distanța de separare între tubul de amestecare și materialul țintă este de obicei de la 0,010 inci până la 0,200 inci, dar operatorul trebuie să țină cont de faptul că o separare mai mare de 0,080 inci va provoca înghețarea pe partea de sus a marginii tăiate a piesei. Tăierea subacvatică și alte tehnici pot reduce sau elimina această înghețare.
Inițial, tubul de amestecare a fost confecționat din carbură de tungsten și a avut doar o durată de viață de între patru și șase ore de tăiere. Țevile compozite cu costuri reduse de astăzi pot ajunge la o durată de viață de 35 până la 60 de ore și sunt recomandate pentru tăierea brută sau instruirea de noi operatori. Tubul de carbură cimentat compus își extinde durata de viață la 80 până la 90 de ore de tăiere. Tubul de carbură cimentată compozit de înaltă calitate are o durată de viață de 100 până la 150 de ore, este potrivit pentru precizie și lucrări zilnice și prezintă cea mai previzibilă uzură concentrică.
Pe lângă furnizarea de mișcare, mașinile -unelte de apă trebuie să includă, de asemenea, o metodă de asigurare a piesei de lucru și un sistem de colectare și colectare a apei și resturilor din operațiunile de prelucrare.
Mașinile staționare și unidimensionale sunt cele mai simple jeturi de apă. Jeturile de apă staționare sunt utilizate în mod obișnuit în aerospațial pentru a tăia materiale compozite. Operatorul alimentează materialul în pârâu ca un ferăstrău de bandă, în timp ce captatorul colectează pârâul și resturile. Majoritatea jetelor de apă staționare sunt jete de apă pure, dar nu toate. Mașina de tăiere este o variantă a mașinii staționare, în care produse precum hârtia sunt alimentate prin mașină, iar jetul de apă taie produsul într -o lățime specifică. O mașină încrucișată este o mașină care se deplasează de -a lungul unei axe. Adesea lucrează cu mașini de tăiere pentru a face modele asemănătoare grilei pe produse precum automate, cum ar fi brownies. Mașina de tăiere taie produsul într-o lățime specifică, în timp ce mașina de tăiere încrucișată taie produsul alimentat sub el.
Operatorii nu ar trebui să folosească manual acest tip de jet de apă abraziv. Este dificil să mutați obiectul tăiat la o viteză specifică și consistentă și este extrem de periculos. Mulți producători nu vor cita nici măcar mașini pentru aceste setări.
Masa XY, numită și o mașină de tăiat cu plat, este cea mai frecventă mașină de tăiat cu jet de apă bidimensională. Jeturile de apă pură tăiau garnituri, materiale plastice, cauciuc și spumă, în timp ce modelele abrazive tăiau metale, compozite, sticlă, piatră și ceramică. Banca de lucru poate fi la fel de mică de 2 × 4 metri sau de 30 × 100 de picioare. De obicei, controlul acestor mașini -unelte este gestionat de CNC sau PC. Motoarele servo, de obicei cu feedback cu buclă închisă, asigură integritatea poziției și a vitezei. Unitatea de bază include ghiduri liniare, carcase de rulment și unități de șurub cu bilă, în timp ce unitatea de pod include și aceste tehnologii, iar rezervorul de colectare include suport pentru materiale.
Băncile de lucru XY de obicei vin în două stiluri: bancul de lucru cu gantry-rail de mijloc include două șine de ghidare de bază și un pod, în timp ce bancul de lucru cantilever folosește o bază și un pod rigid. Ambele tipuri de mașini includ o formă de reglare a înălțimii capului. Această reglabilitate a axei Z poate lua forma unei manivele manuale, a unui șurub electric sau a unui șurub servo complet programabil.
Sump -ul de pe bancul de lucru XY este de obicei un rezervor de apă umplut cu apă, care este echipat cu grile sau șipci pentru a sprijini piesa de lucru. Procesul de tăiere consumă lent aceste suporturi. Capcana poate fi curățată automat, deșeurile sunt depozitate în container sau poate fi manuală, iar operatorul lovește în mod regulat cutia.
Pe măsură ce proporția de articole fără suprafețe plate crește, capacitățile de cinci axe (sau mai multe) sunt esențiale pentru tăierea modernă a jetului de apă. Din fericire, capul de tăiere ușor și forța de recul scăzută în timpul procesului de tăiere oferă inginerilor de proiectare libertate pe care nu o are frezarea cu sarcină mare. Tăierea cu jet de apă cu cinci axe a folosit inițial un sistem de șablon, dar utilizatorii au apelat curând la cinci axe programabile pentru a scăpa de costul șablonului.
Cu toate acestea, chiar și cu software dedicat, tăierea 3D este mai complicată decât tăierea 2D. Partea compozită a cozii din Boeing 777 este un exemplu extrem. În primul rând, operatorul încarcă programul și programează personalul flexibil „Pogostick”. Macara aeriană transportă materialul pieselor, iar bara de arc este deșurubată la o înălțime adecvată și piesele sunt fixate. Axa Z specială care nu se declanșează utilizează o sondă de contact pentru a poziționa cu exactitate partea în spațiu și punctele de probă pentru a obține creșterea și direcția corectă a părții. După aceea, programul este redirecționat către poziția reală a piesei; Sonda se retrage pentru a face loc axei Z a capului de tăiere; Programul se desfășoară pentru a controla toate cele cinci axe pentru a menține capul de tăiere perpendicular pe suprafață pentru a fi tăiat și pentru a funcționa după cum este necesar, deplasarea cu viteză precisă.
Abrazivii trebuie să taie materiale compozite sau orice metal mai mare de 0,05 inci, ceea ce înseamnă că ejectorul trebuie împiedicat să taie bara de arc și patul de unelte după tăiere. Captarea specială a punctelor este cea mai bună modalitate de a realiza tăierea cu jet de apă cu cinci axe. Testele au arătat că această tehnologie poate opri o aeronavă cu jet de 50 de cai putere sub 6 centimetri. Cadrul în formă de C conectează captatorul la încheietura axei Z pentru a prinde corect mingea atunci când capul tăiați întreaga circumferință a piesei. Catcherul Point oprește, de asemenea, abraziunea și consumă bile de oțel cu o viteză de aproximativ 0,5 până la 1 kilogram pe oră. În acest sistem, jetul este oprit de dispersia energiei cinetice: după ce jetul intră în capcană, întâlnește bila de oțel conținută, iar bila de oțel se rotește pentru a consuma energia jetului. Chiar și atunci când orizontal și (în unele cazuri) în sus, captatorul de spot poate funcționa.
Nu toate piesele cu cinci axe sunt la fel de complexe. Pe măsură ce dimensiunea piesei crește, ajustarea programului și verificarea poziției piesei și a preciziei tăierii devin mai complicate. Multe magazine folosesc mașini 3D pentru tăiere simplă 2D și tăiere 3D complexă în fiecare zi.
Operatorii ar trebui să fie conștienți de faptul că există o diferență mare între precizia părților și precizia mișcării mașinii. Chiar și o mașină cu precizie aproape perfectă, mișcare dinamică, control de viteză și repetabilitate excelentă poate să nu poată produce piese „perfecte”. Precizia părții terminate este o combinație de eroare de proces, eroare a mașinii (performanță XY) și stabilitatea piesei de lucru (echipament, platitate și stabilitatea temperaturii).
Când tăiați materiale cu o grosime mai mică de 1 inch, precizia jetului de apă este de obicei între ± 0,003 și 0,015 inci (0,07 până la 0,4 mm). Precizia materialelor cu o grosime mai mare de 1 inch este de la ± 0,005 până la 0,100 inci (0,12 până la 2,5 mm). Tabelul XY de înaltă performanță este proiectat pentru o precizie de poziționare liniară de 0,005 inci sau mai mare.
Erorile potențiale care afectează precizia includ erori de compensare a sculelor, erori de programare și mișcare a mașinilor. Compensarea instrumentului este intrarea de valoare în sistemul de control pentru a ține cont de lățimea de tăiere a jetului-adică cantitatea de cale de tăiere care trebuie extinsă pentru ca partea finală să obțină dimensiunea corectă. Pentru a evita erorile potențiale în lucrările de înaltă precizie, operatorii ar trebui să efectueze reduceri de încercare și să înțeleagă că compensația sculei trebuie ajustată pentru a se potrivi cu frecvența uzurii de amestecare a tubului.
Erorile de programare apar cel mai adesea, deoarece unele controale XY nu afișează dimensiunile din programul de piese, ceea ce face dificilă detectarea lipsei de potrivire dimensională între programul de piese și desenul CAD. Aspecte importante ale mișcării mașinii care pot introduce erori sunt decalajul și repetabilitatea unității mecanice. Reglarea servo este, de asemenea, importantă, deoarece ajustarea necorespunzătoare a servo poate provoca erori în goluri, repetabilitate, verticalitate și chat. Părțile mici cu o lungime și o lățime mai mică de 12 inci nu necesită la fel de multe mese XY ca părți mari, astfel încât posibilitatea erorilor de mișcare a mașinii este mai mică.
Abrazivii reprezintă două treimi din costurile de exploatare ale sistemelor de jet de apă. Alții includ energie electrică, apă, aer, garnituri, supape de control, orificii, conducte de amestecare, filtre de intrare a apei și piese de schimb pentru pompe hidraulice și cilindri de înaltă presiune.
Operația cu putere completă a părut mai scumpă la început, dar creșterea productivității a depășit costurile. Pe măsură ce debitul abraziv crește, viteza de tăiere va crește, iar costul pe inch va scădea până când va ajunge la punctul optim. Pentru o productivitate maximă, operatorul ar trebui să ruleze capul de tăiere la cea mai rapidă viteză de tăiere și cai putere maximă pentru o utilizare optimă. Dacă un sistem de 100 de cai putere poate rula doar un cap de 50 de cai putere, atunci rularea a două capete pe sistem poate obține această eficiență.
Optimizarea tăierii abrazive a jetului de apă necesită atenție asupra situației specifice la îndemână, dar poate oferi creșteri excelente ale productivității.
Nu este înțelept să tăiați un decalaj de aer mai mare de 0,020 inci, deoarece jetul se deschide în gol și reduce aproximativ nivelurile mai mici. Stivuirea strânsă a foilor de material poate preveni acest lucru.
Măsurați productivitatea din punct de vedere al costului pe inch (adică numărul de piese fabricate de sistem), nu costul pe oră. De fapt, este necesară o producție rapidă pentru amortizarea costurilor indirecte.
Jetele de apă care adesea străpunge materialele compuse, sticla și pietrele ar trebui să fie echipate cu un controler care poate reduce și crește presiunea apei. Asistența în vid și alte tehnologii cresc probabilitatea de a pierde cu succes materiale fragile sau laminate fără a deteriora materialul țintă.
Automatizarea de manipulare a materialelor are sens doar atunci când manipularea materialelor reprezintă o mare parte din costul de producție al pieselor. Mașinile abrazive cu jet de apă folosesc de obicei descărcarea manuală, în timp ce tăierea plăcii folosește în principal automatizarea.
Majoritatea sistemelor de jet de apă folosesc apă obișnuită de la robinet, iar 90% dintre operatorii de jet de apă nu fac alte preparate decât înmuierea apei înainte de a trimite apa la filtrul de intrare. Utilizarea osmozei inverse și a deionizatorilor pentru a purifica apa poate fi ispititoare, dar îndepărtarea ionilor facilitează apă să absoarbă ionii din metale în pompe și conducte de înaltă presiune. Poate prelungi durata de viață a orificiului, dar costul înlocuirii cilindrului de înaltă presiune, a supapei de control și a capacului de capăt este mult mai mare.
Tăierea subacvatică reduce înghețarea de suprafață (cunoscută și sub denumirea de „ceață”) pe marginea superioară a tăierii abrazive a jetului de apă, reducând în același timp zgomotul cu jet și haosul la locul de muncă. Cu toate acestea, acest lucru reduce vizibilitatea jetului, astfel încât se recomandă utilizarea monitorizării electronice a performanței pentru a detecta abaterile din condițiile de vârf și a opri sistemul înainte de orice deteriorare a componentelor.
Pentru sistemele care utilizează diferite dimensiuni de ecran abrazive pentru diferite lucrări, vă rugăm să utilizați stocare și contorizare suplimentară pentru dimensiuni comune. Valvele mici (100 lb) sau mari (500 până la 2.000 lb) și supapele de contorizare înrudite permit comutarea rapidă între dimensiunile ochiurilor de ecran, reducând timpul de oprire și dificultăți, crescând în același timp productivitatea.
Separatorul poate tăia eficient materialele cu o grosime mai mică de 0,3 inci. Deși aceste baghete pot asigura, de obicei, o a doua măcinare a robinetului, ele pot obține o manipulare mai rapidă a materialelor. Materialele mai dure vor avea etichete mai mici.
Mașină cu jet de apă abrazivă și controlează adâncimea de tăiere. Pentru părțile potrivite, acest proces național poate oferi o alternativă convingătoare.
Sunlight-Tech Inc. a utilizat centre de micromachinare laser și micromiling pentru micromachinarea laserului de micromachinare și microming pentru a produce piese cu toleranțe mai mici de 1 micron.
Tăierea cu jet de apă ocupă un loc în domeniul producției de materiale. Acest articol privește modul în care funcționează jeturile de apă pentru magazinul dvs. și privește procesul.
Timpul post: 04-2021 sept