1
2
680
لذت بُرش مواد با آب!
ايسنا
بروزرسانی
ايسنا/ در دنيا از ابزارهاي متفاوتي براي برش مواد استفاده مي‌کنند اما قطعاً برش اشيا با آب بسيار هيجان انگيز است.
نزديک به ۹۰ سال است که حضور پر رنگ فناوري "واترجت"(waterjet) در بسياري از کارها به وضوح ديده شده است. اکنون در اين خبر قصد داريم تا درباره کاربردها و تاريخچه اين فناوري توضيح دهيم.
واترجت چيست؟
واترجت فناوري است که بوسيله آن از جريان بالاي فشار آب براي برش دادن طيف گسترده‌اي از مواد استفاده مي‌شود.
در برخي موارد که کاربران قصد برش فولاد را با اين وسيله دارند، يک ساينده که معمولاً از جنس گرانيت است، به منظور افزايش قدرت برش به واترجت افزوده مي‌شود.
از آنجا که اين ساينده‌ها به نازل اضافه مي‌شوند، به همين دليل بسيار ساده مي‌توان حالت بخش آبپاش و و برش با واتر جت را تغيير داد.
همانطور که نازل در طول برش مواد حرکت مي‌کند، جريان آب واترجت در مسير خم مي‌شود. درک پويايي جريان واترجت و محاسبه ميزان انحناي واترجت براي سرعت بخشيدن و سريع بريدن اجسام لازم و ضروري است.
پمپ فشار قوي: اين پمپ جريان آب تحت فشار را براي فرايند برش توليد مي‌کند.
سر برش چند قسمتي: به عنوان يک گزينه اضافي در واترجتها، اين سر برش چند محوري تحت کنترل رايانه به منظور تعيين زاويه مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
نازل ساينده واترجت: در داخل نازل، آب تحت فشار از طريق يک خروجي با قطر کوچک عبور مي‌کند و يک فواره آبي مناسبي تشکيل مي‌دهد. سپس جت از طريق يک بخش ونتوري عبور مي‌کند و در آنجا مقدار ذرات ريز ساينده به اندازه کافي در جريان آب قرار مي‌گيرند. مخلوطي از ذرات آب و ذرات ساينده از طريق يک لوله مخلوط سراميکي ويژه عبور مي‌کند و در نتيجه ماده مايع ساينده براي برش اجسام با سرعت بسيار بالا از نازل خارج مي‌شود.
محافظ مخزن: مخزن محافظ پر از آب، انرژي جت ساينده را پس از برش از طريق موادي که ماشين‌کاري شده است را پراکنده مي‌کند.
مخزن محافظ ساينده: مخزن محافظ ساينده و سيستم کنترل جريان ساينده مرتبط ميزان جريان ذرات ساينده به نازل را مي‌سنجند.
سيستم " X-Y Traverse " : سيستم حرکت دقيق X-Y براي هدايت دقيق حرکت نازل براي برش قسمت خاص جسم مورد نظر استفاده مي‌شود.
کنترل کننده مبتني بر يارانه: کنترل کننده‌هاي حرکت پيشرفته براي سيستم‌هاي واترجت ساينده مبتني بر رايانه هستند و توسط آنها حتي افرادي که تجربه کاري زيادي با اين وسيله نداشته‌اند، مي‌توانند قطعات را با دقتي بسيار بالا برش دهند.
واترجت چه موادي را برش مي‌دهد؟
پلاستيک‌هاي فيبرکربن تقويت شده
برش اين مواد پيشرفته يک گام بزرگ براي سيستم‌هاي واترجت است. اين مواد بسيار سريع برش داده مي‌شوند و سيستم ساينده جت در حال حاضر به طور گسترده‌اي در برنامه‌هاي کاربردي هوا فضا تا اتومبيل‌هاي مسابقه‌اي استفاده مي‌شود.
پلاستيک‌هاي شيشه تقويت شده
فايبرگلاس را مي‌توان به سرعت و بدون ايجاد هرگونه گرد و غبار خطرناک و يا دود، توسط واترجتها برش داد. فايبرگلاس (Fiberglass) کامپوزيتي از الياف شيشه با مواد پليمري است که از پشم شيشه به عنوان ماده تقويت کننده و از مواد پليمري به عنوان مواد زمينه استفاده مي‌شود. فايبرگلاس، رايج‌ترين عايق حرارتي مورد استفاده در عصر حاضر است و دليل آن هم طريقه ساخت آنها مي‌باشد. در ساخت فايبرگلاس استانداردهاي ساخت شيشه در توليد عايق‌هاي حرارتي رعايت مي‌شود و به همين دليل است که انتقال حرارت را به حداقل مي‌رساند.
فولاد کربني
ماشين واترجت تمام نوع فولاد را برش مي‌دهد. اين دستگاه بدون سوراخ و ترک برداشتن يک برش صاف بر روي لبه فولاد ايجاد مي‌کند.
هرگونه فولاد ضد زنگ را مي‌توان به راحتي توسط واترجت برش داد. فولاد ضد زنگ يا استنلس استيل(Stainless Steel) به فولادهايي با مقدار عناصر آلياژي بالا گفته مي‌شود که توانايي مقاومت به خوردگي در اتمسفرهاي خورنده و دماهاي بالا را داشته باشند.
انواع آلياژها
واترجت دستگاهي است که به راحتي و به سرعت و بدون ايجاد هرگونه گرمايي بر روي قطعه، مي‌تواند فلز آلومينيوم، تيتانيوم، مس و برنج را برش دهد. به علت اينکه واترجت برشکاري سرد مي‌باشد و حرارتي بر روي قطعات نمي‌گذارد براي توليد قطعات فولادي و همچنين اکثر فلزات مانند مس، آلومنيوم، برنج، استيل، فولاد زنگ نزن ۳۰۴ و … کاربرد دارد و بر ليزر ارجح است.
شيشه
واترجتها کاربردهاي بسياري در برش انواع مختلفي از محصولات شيشه‌اي، از جمله پانل هاي فوق العاده نازک براي گوشي‌هاي هوشمند تا پانل هاي ضد گلوله چند لايه براي وسايل نقليه و ساختمان‌ها نيز دارند.
سنگ
واترجتها علاوه بر مواردي که گفته شد کاربرد وسيعي در برش انواع سنگ‌ها، بتن و سراميک‌ها نيز دارند.
واترجتها مي‌توانند به راحتي سنگ گرانيت، کوارتز و … را برش دهند.
هم چنين لازم به ذکر است برخي هنرمندان از واترجتها براي خلق شکل‌هاي پيچيده در موادي همانند شيشه منقوش، سنگ مرمر که رسوما کار با آنها مشکل است، استفاده مي‌کنند.
تاريخچه واترجت
فناوري واترجت با فشار بالا در اصل در دوران پس از جنگ جهاني شکل گرفت و باعث شد تا افراد بتوانند سريع‌تر و با دقت بيشتر اجسام را برش دهند.
اوايل دهه ۱۹۷۰، " دکتر جان اولسن"(Dr. John Olsen)، مدير عامل بخش عمليات شرکت"OMAX"، موفق به توسعه نخستين پمپ با فشار فوق بالا شد.
دهه ۱۹۳۰
سيستم واترجت کم فشار براي برش کاغذ مورد استفاده قرار گرفت و مفهوم نازل واترجت ساينده ثبت شد.
دهه ۱۹۴۰
سيستم آب بند فشار براي استفاده در هوانوري و وسايل نقليه هيدروليک توسعه يافت. آب‌بند مکانيکي (Mechanical Seal) وسيله‌اي است که به اتصال قطعات و تجهيزات مختلف به يکديگر در يک سيستم يا مکانيزم کمک و از نشت سيال جاري بر اثر وجود اختلاف فشار در مرز قطعات جلوگيري مي‌کند.
دهه ۱۹۵۰
جت مايع با فشار فوق بالا (۱۰۰ هزار پوند بر اينچ مربع) براي برش فلزات در صنايع هوافضا مورد استفاده قرار گرفت.
سيستم کنترل عددي(NC) توسط "جان پارسنز"(John Parsons) و واترجت فشار بالا براي برش اشکال پلاستيکي توسعه يافت.
دهه ۱۹۶۰
تعاد زيادي واترجت با فشار بيش از ۵۰ هزار پوند بر اينچ مربع در کمپاني Union Carbide ايجاد شد که اين واترجتها مي‌توانستند فلزات و سنگ‌ها را برش دهند. پمپ‌هاي فشار بالا براي صنعت پلي اتيلن نيز توسعه يافت.
دهه ۱۹۷۰
شرکت " Bendix " از کريستال کرندوم براي قسمت نازل واترجت استفاده نمود.
دکتر "جان اولسن" موفق به توسعه پمپ تشديدکننده فشار بالا شد. اولين سيستم تجاري برش واترجت نيز معرفي شد.
دهه ۱۹۸۰
کمپاني"Boride" لوله‌هاي مخلوط مرکب از کاربيد تنگستن سراميک"ROCTEC" را توليد کرد و تکامل سيستم نازل ساينده نيز سبب توسعه ماشين آلاتي پيشرفته با جت ساينده شد که به عمل آن ماشين‌کاري با جت ساينده مي‌گويند.
يک جت گاز خنثي که ذرات ساينده بسيار ريز تشکيل شده با سرعت بالا (معمولان بين ۲۰۰–۴۰۰ متر بر ثانيه) به سطح قطعه کار برخورد کرده و باعث برداشت ماده از طريق عمليات براده برداري-فرسايشي مي‌شود. اين عمل فرسايشي براي بريدن، تميز کردن، کنده کاري يا حکاکي، صيقلي کردن و پليسه‌گيري به کار گرفته مي‌شود. اين روش برداشت ماده بر روي مواد سخت يا شکننده بسيار مؤثر است ولي براي مواد نرم مؤثر نمي‌باشد. از اين روش مي‌توان جزيات ريز و پيچيده را بر روي قطعات ترد ايجاد کرد.
دهه ۱۹۹۰
شرکت "OMAX" تأسيس شد. دکتر جان اولسن سيستم‌هاي کنترل حرکت را توسعه داد تا جريان دقيق واترجت را تعيين کند.
دهه ۲۰۰۰
شرکت " OMAX" طراحي وسرعت سيستم‌هاي برش خود را بهبود بخشيد.
دهه ۲۰۱۰
در اين سال شرکت "OMAX" پيشرفت قابل توجهي در طراحي اين سيستم‌ها داشت به طوري که موفق به توسعه بعضي ابزار با فناوري چاپ سه بعدي شد.
از واترجت براي برش طيف وسيعي از اشيا استفاده مي‌شود که در اين ويدئو به اختصار چهار کاربرد آن در برش سنگ، لپ‌تاپ، کلاه ايمني و شيشه را مي‌بينيد.
پمپ فشار قوي: اين پمپ جريان آب تحت فشار را براي فرايند برش توليد مي‌کند.
سر برش چند قسمتي: به عنوان يک گزينه اضافي در واترجتها، اين سر برش چند محوري تحت کنترل رايانه به منظور تعيين زاويه مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
نازل ساينده واترجت: در داخل نازل، آب تحت فشار از طريق يک خروجي با قطر کوچک عبور مي‌کند و يک فواره آبي مناسبي تشکيل مي‌دهد. سپس جت از طريق يک بخش ونتوري عبور مي‌کند و در آنجا مقدار ذرات ريز ساينده به اندازه کافي در جريان آب قرار مي‌گيرند. مخلوطي از ذرات آب و ذرات ساينده از طريق يک لوله مخلوط سراميکي ويژه عبور مي‌کند و در نتيجه ماده مايع ساينده براي برش اجسام با سرعت بسيار بالا از نازل خارج مي‌شود.
محافظ مخزن: مخزن محافظ پر از آب، انرژي جت ساينده را پس از برش از طريق موادي که ماشين‌کاري شده است را پراکنده مي‌کند.
مخزن محافظ ساينده: مخزن محافظ ساينده و سيستم کنترل جريان ساينده مرتبط ميزان جريان ذرات ساينده به نازل را مي‌سنجند.
سيستم " X-Y Traverse " : سيستم حرکت دقيق X-Y براي هدايت دقيق حرکت نازل براي برش قسمت خاص جسم مورد نظر استفاده مي‌شود.
کنترل کننده مبتني بر يارانه: کنترل کننده‌هاي حرکت پيشرفته براي سيستم‌هاي واترجت ساينده مبتني بر رايانه هستند و توسط آنها حتي افرادي که تجربه کاري زيادي با اين وسيله نداشته‌اند، مي‌توانند قطعات را با دقتي بسيار بالا برش دهند.
واترجت چه موادي را برش مي‌دهد؟
پلاستيک‌هاي فيبرکربن تقويت شده
برش اين مواد پيشرفته يک گام بزرگ براي سيستم‌هاي واترجت است. اين مواد بسيار سريع برش داده مي‌شوند و سيستم ساينده جت در حال حاضر به طور گسترده‌اي در برنامه‌هاي کاربردي هوا فضا تا اتومبيل‌هاي مسابقه‌اي استفاده مي‌شود.
پلاستيک‌هاي شيشه تقويت شده
فايبرگلاس را مي‌توان به سرعت و بدون ايجاد هرگونه گرد و غبار خطرناک و يا دود، توسط واترجتها برش داد. فايبرگلاس (Fiberglass) کامپوزيتي از الياف شيشه با مواد پليمري است که از پشم شيشه به عنوان ماده تقويت کننده و از مواد پليمري به عنوان مواد زمينه استفاده مي‌شود. فايبرگلاس، رايج‌ترين عايق حرارتي مورد استفاده در عصر حاضر است و دليل آن هم طريقه ساخت آنها مي‌باشد. در ساخت فايبرگلاس استانداردهاي ساخت شيشه در توليد عايق‌هاي حرارتي رعايت مي‌شود و به همين دليل است که انتقال حرارت را به حداقل مي‌رساند.
فولاد کربني
ماشين واترجت تمام نوع فولاد را برش مي‌دهد. اين دستگاه بدون سوراخ و ترک برداشتن يک برش صاف بر روي لبه فولاد ايجاد مي‌کند.
هرگونه فولاد ضد زنگ را مي‌توان به راحتي توسط واترجت برش داد. فولاد ضد زنگ يا استنلس استيل(Stainless Steel) به فولادهايي با مقدار عناصر آلياژي بالا گفته مي‌شود که توانايي مقاومت به خوردگي در اتمسفرهاي خورنده و دماهاي بالا را داشته باشند.
انواع آلياژها
واترجت دستگاهي است که به راحتي و به سرعت و بدون ايجاد هرگونه گرمايي بر روي قطعه، مي‌تواند فلز آلومينيوم، تيتانيوم، مس و برنج را برش دهد. به علت اينکه واترجت برشکاري سرد مي‌باشد و حرارتي بر روي قطعات نمي‌گذارد براي توليد قطعات فولادي و همچنين اکثر فلزات مانند مس، آلومنيوم، برنج، استيل، فولاد زنگ نزن ۳۰۴ و … کاربرد دارد و بر ليزر ارجح است.
شيشه
واترجتها کاربردهاي بسياري در برش انواع مختلفي از محصولات شيشه‌اي، از جمله پانل هاي فوق العاده نازک براي گوشي‌هاي هوشمند تا پانل هاي ضد گلوله چند لايه براي وسايل نقليه و ساختمان‌ها نيز دارند.
سنگ
واترجتها علاوه بر مواردي که گفته شد کاربرد وسيعي در برش انواع سنگ‌ها، بتن و سراميک‌ها نيز دارند.
واترجتها مي‌توانند به راحتي سنگ گرانيت، کوارتز و … را برش دهند.
هم چنين لازم به ذکر است برخي هنرمندان از واترجتها براي خلق شکل‌هاي پيچيده در موادي همانند شيشه منقوش، سنگ مرمر که رسوما کار با آنها مشکل است، استفاده مي‌کنند.
تاريخچه واترجت
فناوري واترجت با فشار بالا در اصل در دوران پس از جنگ جهاني شکل گرفت و باعث شد تا افراد بتوانند سريع‌تر و با دقت بيشتر اجسام را برش دهند.
اوايل دهه ۱۹۷۰، " دکتر جان اولسن"(Dr. John Olsen)، مدير عامل بخش عمليات شرکت"OMAX"، موفق به توسعه نخستين پمپ با فشار فوق بالا شد.
دهه ۱۹۳۰
سيستم واترجت کم فشار براي برش کاغذ مورد استفاده قرار گرفت و مفهوم نازل واترجت ساينده ثبت شد.
دهه ۱۹۴۰
سيستم آب بند فشار براي استفاده در هوانوري و وسايل نقليه هيدروليک توسعه يافت. آب‌بند مکانيکي (Mechanical Seal) وسيله‌اي است که به اتصال قطعات و تجهيزات مختلف به يکديگر در يک سيستم يا مکانيزم کمک و از نشت سيال جاري بر اثر وجود اختلاف فشار در مرز قطعات جلوگيري مي‌کند.
دهه ۱۹۵۰
جت مايع با فشار فوق بالا (۱۰۰ هزار پوند بر اينچ مربع) براي برش فلزات در صنايع هوافضا مورد استفاده قرار گرفت.
سيستم کنترل عددي(NC) توسط "جان پارسنز"(John Parsons) و واترجت فشار بالا براي برش اشکال پلاستيکي توسعه يافت.
دهه ۱۹۶۰
تعاد زيادي واترجت با فشار بيش از ۵۰ هزار پوند بر اينچ مربع در کمپاني Union Carbide ايجاد شد که اين واترجتها مي‌توانستند فلزات و سنگ‌ها را برش دهند. پمپ‌هاي فشار بالا براي صنعت پلي اتيلن نيز توسعه يافت.
دهه ۱۹۷۰
شرکت " Bendix " از کريستال کرندوم براي قسمت نازل واترجت استفاده نمود.
دکتر "جان اولسن" موفق به توسعه پمپ تشديدکننده فشار بالا شد. اولين سيستم تجاري برش واترجت نيز معرفي شد.
دهه ۱۹۸۰
کمپاني"Boride" لوله‌هاي مخلوط مرکب از کاربيد تنگستن سراميک"ROCTEC" را توليد کرد و تکامل سيستم نازل ساينده نيز سبب توسعه ماشين آلاتي پيشرفته با جت ساينده شد که به عمل آن ماشين‌کاري با جت ساينده مي‌گويند.
يک جت گاز خنثي که ذرات ساينده بسيار ريز تشکيل شده با سرعت بالا (معمولان بين ۲۰۰–۴۰۰ متر بر ثانيه) به سطح قطعه کار برخورد کرده و باعث برداشت ماده از طريق عمليات براده برداري-فرسايشي مي‌شود. اين عمل فرسايشي براي بريدن، تميز کردن، کنده کاري يا حکاکي، صيقلي کردن و پليسه‌گيري به کار گرفته مي‌شود. اين روش برداشت ماده بر روي مواد سخت يا شکننده بسيار مؤثر است ولي براي مواد نرم مؤثر نمي‌باشد. از اين روش مي‌توان جزيات ريز و پيچيده را بر روي قطعات ترد ايجاد کرد.
دهه ۱۹۹۰
شرکت "OMAX" تأسيس شد. دکتر جان اولسن سيستم‌هاي کنترل حرکت را توسعه داد تا جريان دقيق واترجت را تعيين کند.
دهه ۲۰۰۰
شرکت " OMAX" طراحي وسرعت سيستم‌هاي برش خود را بهبود بخشيد.
دهه ۲۰۱۰
در اين سال شرکت "OMAX" پيشرفت قابل توجهي در طراحي اين سيستم‌ها داشت به طوري که موفق به توسعه بعضي ابزار با فناوري چاپ سه بعدي شد.
از واترجت براي برش طيف وسيعي از اشيا استفاده مي‌شود که در اين ويدئو به اختصار چهار کاربرد آن در برش سنگ، لپ‌تاپ، کلاه ايمني و شيشه را مي‌بينيد.
اخبار بیشتر درباره
اخبار مرتبط
0
0
206
1
1
407
2
1
281
4
5
2.3K
6
6
3.6K
اخبار بیشتر درباره
پس از این بخوانید
کار دشوار کارمندان شیائومی / باید روزانه تا ۱۵ ساعت کار کنند!
درخشش یک کهکشان مارپیچی میله‌ای در داده‌های «تلسکوپ هابل»
اولین گل‌های رز دنیا چه رنگی بودند؟
تشخیص ساختارهای ایمنی مهم در سرطان پوست با کمک هوش مصنوعی
ساخت و ساز آسمانخراش‌ها با ربات‌های پرنده
دارچین می‌تواند بر متابولیسم دارو در بدن تاثیر بگذارد
تولید کاغذ دیواری با کاغذ بازیافتی ایرانی
خداحافظی با روش‌های خطرناک سنتز؛ نقاط کوانتومی از دل آب بیرون آمدند!
نقاشی باران بر مریخ؛ ردپای آبی در دل بیابانی سرخ
