Su jeti kesimi daha basit bir işleme yöntemi olabilir, ancak güçlü bir delgeçle donatılmıştır ve operatörün birden fazla parçanın aşınması ve doğruluğu konusunda farkındalık sahibi olmasını gerektirir.
En basit su jeti kesimi, yüksek basınçlı su jetlerini malzemelere kesme işlemidir. Bu teknoloji genellikle frezeleme, lazer, EDM ve plazma gibi diğer işleme teknolojilerine tamamlayıcıdır. Su jeti işleminde zararlı maddeler veya buhar oluşmaz ve ısıdan etkilenen bölge veya mekanik stres oluşmaz. Su jetleri taş, cam ve metal üzerinde ultra ince detaylar kesebilir; titanyumda hızla delikler açabilir; yiyecekleri kesebilir; hatta içeceklerdeki ve soslardaki patojenleri öldürebilir.
Tüm su jeti makinelerinde, suyu kesme kafasına iletmek için basınçlandırabilen ve burada süpersonik bir akışa dönüştürülen bir pompa bulunur. İki ana pompa türü vardır: doğrudan tahrikli pompalar ve güçlendirici tabanlı pompalar.
Doğrudan tahrikli pompanın rolü, yüksek basınçlı temizleyicinin rolüne benzerdir ve üç silindirli pompa, üç pistonu doğrudan elektrik motorundan çalıştırır. Maksimum sürekli çalışma basıncı, benzer güçlendirici pompalardan %10 ila %25 daha düşüktür, ancak bu yine de onları 20.000 ila 50.000 psi arasında tutar.
Yoğunlaştırıcı tabanlı pompalar, ultra yüksek basınç pompalarının (yani 30.000 psi'nin üzerindeki pompalar) çoğunluğunu oluşturur. Bu pompalar, biri su için diğeri hidrolik için olmak üzere iki sıvı devresi içerir. Su giriş filtresi önce 1 mikronluk kartuş filtreden ve ardından 0,45 mikronluk filtreden geçerek sıradan musluk suyunu emer. Bu su yükseltici pompaya girer. Yükseltici pompaya girmeden önce, yükseltici pompanın basıncı yaklaşık 90 psi'de tutulur. Burada basınç 60.000 psi'ye çıkarılır. Su nihayet pompa setini terk edip boru hattı aracılığıyla kesme kafasına ulaşmadan önce, amortisörden geçer. Cihaz, tutarlılığı iyileştirmek ve iş parçasında iz bırakan darbeleri ortadan kaldırmak için basınç dalgalanmalarını bastırabilir.
Hidrolik devrede, elektrik motorları arasındaki elektrik motoru yağ tankından yağ çeker ve onu basınçlandırır. Basınçlı yağ manifolda akar ve manifoldun valfi, yükselticinin vuruş eylemini oluşturmak için bisküvi ve piston tertibatının her iki tarafına dönüşümlü olarak hidrolik yağ enjekte eder. Pistonun yüzeyi bisküvininkinden daha küçük olduğundan, yağ basıncı su basıncını "artırır".
Güçlendirici, bisküvi ve piston tertibatının yükselticinin bir tarafından yüksek basınçlı su verirken, diğer tarafı düşük basınçlı suyla doldurduğu, alternatif bir pompadır. Devridaim ayrıca hidrolik yağın tanka döndüğünde soğumasını sağlar. Kontrol valfi, düşük basınçlı ve yüksek basınçlı suyun yalnızca bir yönde akmasını sağlar. Piston ve bisküvi bileşenlerini kapsülleyen yüksek basınçlı silindirler ve uç kapakları, işlemin kuvvetlerine ve sabit basınç döngülerine dayanmak için özel gereksinimleri karşılamalıdır. Tüm sistem kademeli olarak arızalanacak şekilde tasarlanmıştır ve sızıntı, operatör tarafından düzenli bakımı daha iyi planlamak için izlenebilen özel "drenaj deliklerine" akacaktır.
Özel bir yüksek basınçlı boru suyu kesme kafasına iletir. Boru, borunun boyutuna bağlı olarak kesme kafasına hareket özgürlüğü de sağlayabilir. Bu borular için tercih edilen malzeme paslanmaz çeliktir ve üç yaygın boyutu vardır. 1/4 inç çapındaki çelik borular spor ekipmanlarına bağlanmak için yeterince esnektir, ancak yüksek basınçlı suyun uzun mesafeli taşınması için önerilmez. Bu borunun bükülmesi, hatta rulo haline getirilmesi kolay olduğundan, 10 ila 20 fitlik bir uzunluk X, Y ve Z hareketini sağlayabilir. Daha büyük 3/8 inçlik 3/8 inçlik borular genellikle suyu pompadan hareket eden ekipmanın altına taşır. Bükülebilmesine rağmen, genellikle boru hattı hareket ekipmanı için uygun değildir. 9/16 inç ölçüsündeki en büyük boru, yüksek basınçlı suyu uzun mesafelerde taşımak için en iyisidir. Daha büyük bir çap, basınç kaybını azaltmaya yardımcı olur. Bu boyuttaki borular büyük pompalarla çok uyumludur, çünkü büyük miktarda yüksek basınçlı suyun potansiyel basınç kaybı riski de daha yüksektir. Ancak bu ebatlardaki borular bükülemediğinden köşelere bağlantı parçaları takılması gerekir.
Saf su jeti kesme makinesi en eski su jeti kesme makinesidir ve geçmişi 1970'lerin başına kadar uzanır. Malzemelerle temas veya soluma ile karşılaştırıldığında, malzemeler üzerinde daha az su üretirler, bu nedenle otomotiv iç mekanları ve tek kullanımlık çocuk bezleri gibi ürünlerin üretimi için uygundurlar. Sıvı çok incedir -çapı 0,004 inç ila 0,010 inç- ve çok az malzeme kaybıyla son derece ayrıntılı geometriler sağlar. Kesme kuvveti son derece düşüktür ve sabitleme genellikle basittir. Bu makineler 24 saat çalışmaya en uygundur.
Saf su jeti makinesi için bir kesme kafası düşünülürken, akış hızının basınç değil, yırtılan malzemenin mikroskobik parçaları veya parçacıkları olduğunu hatırlamak önemlidir. Bu yüksek hıza ulaşmak için, basınçlı su, nozulun ucuna sabitlenmiş bir mücevherdeki (genellikle safir, yakut veya elmas) küçük bir delikten akar. Tipik kesme işleminde 0,004 inç ila 0,010 inçlik bir delik çapı kullanılırken, özel uygulamalarda (püskürtme beton gibi) 0,10 inçe kadar boyutlar kullanılabilir. 40.000 psi'de, delikten gelen akış yaklaşık Mach 2 hızında hareket eder ve 60.000 psi'de akış Mach 3'ü aşar.
Farklı mücevherlerin su jeti kesiminde farklı uzmanlıkları vardır. Safir en yaygın genel amaçlı malzemedir. Aşındırıcı su jeti uygulaması bu süreleri yarıya indirse de, yaklaşık 50 ila 100 saatlik kesme süresine sahiptirler. Yakutlar saf su jeti kesimi için uygun değildir, ancak ürettikleri su akışı aşındırıcı kesim için çok uygundur. Aşındırıcı kesim sürecinde, yakutlar için kesme süresi yaklaşık 50 ila 100 saattir. Elmaslar safir ve yakutlardan çok daha pahalıdır, ancak kesme süresi 800 ila 2.000 saat arasındadır. Bu, elması 24 saatlik çalışma için özellikle uygun hale getirir. Bazı durumlarda, elmas deliği ultrasonik olarak da temizlenebilir ve yeniden kullanılabilir.
Aşındırıcı su jeti makinesinde, malzeme çıkarma mekanizması su akışının kendisi değildir. Tersine, akış aşındırıcı parçacıkları hızlandırarak malzemeyi aşındırır. Bu makineler saf su jeti kesme makinelerinden binlerce kat daha güçlüdür ve metal, taş, kompozit malzemeler ve seramik gibi sert malzemeleri kesebilir.
Aşındırıcı akış, 0,020 inç ile 0,050 inç arasında bir çapa sahip olan saf su jet akışından daha büyüktür. Isıdan etkilenen bölgeler veya mekanik stres oluşturmadan 10 inç kalınlığa kadar yığınları ve malzemeleri kesebilirler. Mukavemetleri artmış olsa da, aşındırıcı akışın kesme kuvveti hala bir pound'dan azdır. Neredeyse tüm aşındırıcı püskürtme işlemleri bir püskürtme cihazı kullanır ve tek başlıklı kullanımdan çok başlıklı kullanıma kolayca geçebilir ve hatta aşındırıcı su jeti bile saf su jetine dönüştürülebilir.
Aşındırıcı sert, özel olarak seçilmiş ve boyutlandırılmış kumdur -genellikle granat. Farklı ızgara boyutları farklı işler için uygundur. 120 mesh aşındırıcılarla pürüzsüz bir yüzey elde edilebilirken, 80 mesh aşındırıcıların genel amaçlı uygulamalar için daha uygun olduğu kanıtlanmıştır. 50 mesh aşındırıcı kesme hızı daha hızlıdır, ancak yüzey biraz daha pürüzlüdür.
Su jetleri diğer birçok makineden daha kolay çalıştırılsa da, karıştırma borusu operatörün dikkatini gerektirir. Bu borunun hızlanma potansiyeli, farklı boyutlara ve farklı değiştirme ömrüne sahip bir tüfek namlusu gibidir. Uzun ömürlü karıştırma borusu, aşındırıcı su jeti kesiminde devrim niteliğinde bir yeniliktir, ancak boru hala çok kırılgandır - kesme kafası bir fikstür, ağır bir nesne veya hedef malzeme ile temas ederse, boru kırılabilir. Hasarlı borular onarılamaz, bu nedenle maliyetleri düşük tutmak için değiştirmeyi en aza indirmek gerekir. Modern makinelerde genellikle karıştırma borusuyla çarpışmaları önlemek için otomatik çarpışma algılama işlevi bulunur.
Karıştırma tüpü ile hedef malzeme arasındaki ayırma mesafesi genellikle 0,010 inç ile 0,200 inç arasındadır, ancak operatör 0,080 inçten daha büyük bir ayırmanın parçanın kesilen kenarının üstünde buzlanmaya neden olacağını unutmamalıdır. Sualtı kesimi ve diğer teknikler bu buzlanmayı azaltabilir veya ortadan kaldırabilir.
Başlangıçta, karıştırma borusu tungsten karbürden yapılmıştı ve sadece dört ila altı kesme saati hizmet ömrüne sahipti. Günümüzün düşük maliyetli kompozit boruları 35 ila 60 saatlik bir kesme ömrüne ulaşabilir ve kaba kesme veya yeni operatörlerin eğitimi için önerilir. Kompozit çimentolu karbür boru, hizmet ömrünü 80 ila 90 kesme saatine uzatır. Yüksek kaliteli kompozit çimentolu karbür boru, 100 ila 150 saatlik bir kesme ömrüne sahiptir, hassas ve günlük işler için uygundur ve en öngörülebilir eşmerkezli aşınmayı sergiler.
Su jeti takım tezgahları hareket sağlamanın yanı sıra, iş parçasını sabitleme yöntemini ve işleme işlemlerinden kaynaklanan su ve döküntüleri toplayıp biriktirme sistemini de içermelidir.
Sabit ve tek boyutlu makineler en basit su jetleridir. Sabit su jetleri genellikle havacılıkta kompozit malzemeleri kesmek için kullanılır. Operatör, malzemeyi bir şerit testere gibi dereye beslerken, toplayıcı dereyi ve döküntüleri toplar. Sabit su jetlerinin çoğu saf su jetleridir, ancak hepsi değil. Kesme makinesi, kağıt gibi ürünlerin makineden beslendiği ve su jetinin ürünü belirli bir genişlikte kestiği sabit makinenin bir çeşididir. Bir çapraz kesme makinesi, bir eksen boyunca hareket eden bir makinedir. Genellikle, brownie gibi otomatlar gibi ürünlerde ızgara benzeri desenler oluşturmak için kesme makineleriyle birlikte çalışırlar. Kesme makinesi ürünü belirli bir genişlikte keserken, çapraz kesme makinesi altına beslenen ürünü çapraz keser.
Operatörler bu tip aşındırıcı su jetini manuel olarak kullanmamalıdır. Kesilen nesneyi belirli ve tutarlı bir hızda hareket ettirmek zordur ve son derece tehlikelidir. Birçok üretici bu ayarlar için makine teklifi bile vermez.
Düz yataklı kesme makinesi olarak da adlandırılan XY masası, en yaygın iki boyutlu su jeti kesme makinesidir. Saf su jetleri contaları, plastikleri, kauçuğu ve köpüğü keserken, aşındırıcı modeller metalleri, kompozitleri, camı, taşı ve seramikleri keser. Çalışma tezgahı 2 × 4 fit kadar küçük veya 30 × 100 fit kadar büyük olabilir. Genellikle, bu takım tezgahlarının kontrolü CNC veya PC tarafından gerçekleştirilir. Genellikle kapalı devre geri bildirime sahip servo motorlar, konum ve hızın bütünlüğünü sağlar. Temel ünite doğrusal kılavuzları, yatak yuvalarını ve bilyalı vida sürücülerini içerirken, köprü ünitesi de bu teknolojileri içerir ve toplama tankı malzeme desteği içerir.
XY çalışma tezgahları genellikle iki stilde gelir: orta raylı gantry çalışma tezgahı iki taban kılavuz rayı ve bir köprü içerirken, konsol çalışma tezgahı bir taban ve sert bir köprü kullanır. Her iki makine tipi de bir tür kafa yüksekliği ayarlanabilirliği içerir. Bu Z ekseni ayarlanabilirliği, manuel bir krank, elektrikli bir vida veya tamamen programlanabilir bir servo vidası şeklinde olabilir.
XY tezgahındaki hazne genellikle suyla dolu bir su tankıdır ve iş parçasını desteklemek için ızgaralar veya çıtalarla donatılmıştır. Kesme işlemi bu destekleri yavaşça tüketir. Tuzak otomatik olarak temizlenebilir, atıklar konteynerde saklanır veya manuel olabilir ve operatör düzenli olarak kutuyu kürekler.
Neredeyse hiç düz yüzeyi olmayan öğelerin oranı arttıkça, modern su jeti kesimi için beş eksenli (veya daha fazla) yetenekler olmazsa olmazdır. Neyse ki, hafif kesici kafa ve kesme işlemi sırasında düşük geri tepme kuvveti, tasarım mühendislerine yüksek yüklü frezelemenin sahip olmadığı bir özgürlük sağlar. Beş eksenli su jeti kesimi başlangıçta bir şablon sistemi kullanıyordu, ancak kullanıcılar kısa sürede şablon maliyetinden kurtulmak için programlanabilir beş eksene yöneldi.
Ancak, özel bir yazılımla bile, 3B kesme işlemi 2B kesme işleminden daha karmaşıktır. Boeing 777'nin kompozit kuyruk kısmı bunun uç bir örneğidir. Önce operatör programı yükler ve esnek "pogostick" personelini programlar. Üst vinç parçaların malzemesini taşır ve yay çubuğu uygun bir yüksekliğe sökülerek parçalar sabitlenir. Özel kesmeyen Z ekseni, parçayı uzayda doğru bir şekilde konumlandırmak için bir temas probu kullanır ve doğru parça yüksekliğini ve yönünü elde etmek için noktaları örnekler. Bundan sonra, program parçanın gerçek konumuna yeniden yönlendirilir; prob, kesme kafasının Z eksenine yer açmak için geri çekilir; program, kesme kafasını kesilecek yüzeye dik tutmak ve gerektiği gibi çalışmak için beş ekseni de kontrol etmek üzere çalışır Hassas hızda seyahat edin.
Aşındırıcılar, kompozit malzemeleri veya 0,05 inçten büyük herhangi bir metali kesmek için gereklidir, bu da ejektörün kesme işleminden sonra yay çubuğunu ve takım yatağını kesmesinin önlenmesi gerektiği anlamına gelir. Özel nokta yakalama, beş eksenli su jeti kesimi elde etmenin en iyi yoludur. Testler, bu teknolojinin 50 beygir gücündeki bir jet uçağını 6 inçin altında durdurabileceğini göstermiştir. C şeklindeki çerçeve, kafa parçanın tüm çevresini kestiğinde topu doğru şekilde yakalamak için yakalayıcıyı Z ekseni bileğine bağlar. Nokta yakalayıcı ayrıca aşınmayı durdurur ve saatte yaklaşık 0,5 ila 1 pound oranında çelik bilyeleri tüketir. Bu sistemde, jet kinetik enerjinin dağılmasıyla durdurulur: jet tuzağa girdikten sonra, içerilen çelik bilyeyle karşılaşır ve çelik bilye, jetin enerjisini tüketmek için döner. Nokta yakalayıcı yatay ve (bazı durumlarda) baş aşağı olduğunda bile çalışabilir.
Beş eksenli parçaların hepsi eşit derecede karmaşık değildir. Parçanın boyutu arttıkça, program ayarlaması ve parça konumunun ve kesme doğruluğunun doğrulanması daha karmaşık hale gelir. Birçok atölye, her gün basit 2D kesim ve karmaşık 3D kesim için 3D makineler kullanır.
Operatörler, parça doğruluğu ile makine hareket doğruluğu arasında büyük bir fark olduğunu bilmelidir. Neredeyse mükemmel doğruluğa, dinamik harekete, hız kontrolüne ve mükemmel tekrarlanabilirliğe sahip bir makine bile "mükemmel" parçalar üretemeyebilir. Bitmiş parçanın doğruluğu, işlem hatası, makine hatası (XY performansı) ve iş parçası kararlılığının (fikstür, düzlük ve sıcaklık kararlılığı) birleşimidir.
1 inçten daha az kalınlığa sahip malzemeleri keserken, su jetinin doğruluğu genellikle ±0,003 ila 0,015 inç (0,07 ila 0,4 mm) arasındadır. 1 inçten daha kalın malzemelerin doğruluğu ±0,005 ila 0,100 inç (0,12 ila 2,5 mm) arasındadır. Yüksek performanslı XY tablası, 0,005 inç veya daha yüksek doğrusal konumlandırma doğruluğu için tasarlanmıştır.
Doğruluğu etkileyen olası hatalar arasında takım telafi hataları, programlama hataları ve makine hareketi yer alır. Takım telafisi, jetin kesme genişliğini hesaba katmak için kontrol sistemine girilen değerdir; yani, son parçanın doğru boyuta ulaşması için genişletilmesi gereken kesme yolu miktarı. Yüksek hassasiyetli işlerde olası hatalardan kaçınmak için operatörler deneme kesimleri yapmalı ve takım telafisinin karıştırma borusu aşınma sıklığına uyacak şekilde ayarlanması gerektiğini anlamalıdır.
Programlama hataları çoğunlukla bazı XY kontrollerinin parça programında boyutları göstermemesi nedeniyle oluşur ve bu da parça programı ile CAD çizimi arasındaki boyut eşleşmesinin eksikliğini tespit etmeyi zorlaştırır. Makine hareketinin hatalara neden olabilecek önemli yönleri, mekanik ünitedeki boşluk ve tekrarlanabilirliktir. Servo ayarı da önemlidir çünkü uygunsuz servo ayarı boşluklarda, tekrarlanabilirlikte, dikeylikte ve titreşimde hatalara neden olabilir. Uzunluğu ve genişliği 12 inçten az olan küçük parçalar, büyük parçalar kadar çok XY tablası gerektirmez, bu nedenle makine hareketi hataları olasılığı daha azdır.
Aşındırıcılar, su jeti sistemlerinin işletme maliyetlerinin üçte ikisini oluşturur. Diğerleri arasında güç, su, hava, contalar, çek valfler, delikler, karıştırma boruları, su giriş filtreleri ve hidrolik pompalar ve yüksek basınçlı silindirler için yedek parçalar bulunur.
Tam güçle çalışma ilk başta daha pahalı görünüyordu, ancak üretkenlikteki artış maliyeti aştı. Aşındırıcı akış hızı arttıkça, kesme hızı artacak ve inç başına maliyet optimum noktaya ulaşana kadar azalacaktır. Maksimum üretkenlik için, operatör kesme kafasını en hızlı kesme hızında ve optimum kullanım için maksimum beygir gücünde çalıştırmalıdır. 100 beygir gücündeki bir sistem yalnızca 50 beygir gücündeki bir kafayı çalıştırabiliyorsa, sistemde iki kafa çalıştırmak bu verimliliği sağlayabilir.
Aşındırıcı su jeti kesiminin optimize edilmesi, eldeki özel duruma dikkat edilmesini gerektirir, ancak mükemmel verimlilik artışları sağlayabilir.
0,020 inçten daha büyük bir hava boşluğu kesmek akıllıca değildir çünkü jet boşlukta açılır ve daha düşük seviyeleri kabaca keser. Malzeme levhalarını birbirine yakın bir şekilde istiflemek bunu önleyebilir.
Üretkenliği saat başına maliyet olarak değil, inç başına maliyet (yani sistem tarafından üretilen parça sayısı) olarak ölçün. Aslında, dolaylı maliyetleri amorti etmek için hızlı üretim gereklidir.
Genellikle kompozit malzemeleri, camı ve taşları delen su jetleri, su basıncını azaltabilen ve artırabilen bir kontrolörle donatılmalıdır. Vakum yardımı ve diğer teknolojiler, hedef malzemeye zarar vermeden kırılgan veya lamine malzemeleri başarıyla delme olasılığını artırır.
Malzeme taşıma otomasyonu yalnızca malzeme taşımanın parçaların üretim maliyetinin büyük bir kısmını oluşturması durumunda mantıklıdır. Aşındırıcı su jeti makineleri genellikle manuel boşaltma kullanırken, plaka kesme çoğunlukla otomasyon kullanır.
Çoğu su jeti sistemi sıradan musluk suyu kullanır ve su jeti operatörlerinin %90'ı suyu giriş filtresine göndermeden önce suyu yumuşatmak dışında herhangi bir hazırlık yapmaz. Suyu arıtmak için ters ozmoz ve deiyonizatörler kullanmak cazip gelebilir, ancak iyonları gidermek suyun pompalardaki ve yüksek basınçlı borulardaki metallerden iyonları emmesini kolaylaştırır. Deliğin ömrünü uzatabilir, ancak yüksek basınçlı silindiri, çek valfi ve uç kapağı değiştirmenin maliyeti çok daha yüksektir.
Sualtı kesimi, aşındırıcı su jeti kesiminin üst kenarındaki yüzey buzlanmasını (aynı zamanda "sislenme" olarak da bilinir) azaltırken, jet gürültüsünü ve işyeri kaosunu da büyük ölçüde azaltır. Ancak bu, jetin görünürlüğünü azaltır, bu nedenle zirve koşullarından sapmaları tespit etmek ve herhangi bir bileşen hasarından önce sistemi durdurmak için elektronik performans izleme kullanılması önerilir.
Farklı işler için farklı aşındırıcı elek boyutları kullanan sistemler için lütfen yaygın boyutlar için ek depolama ve ölçüm kullanın. Küçük (100 lb) veya büyük (500 ila 2.000 lb) toplu taşıma ve ilgili ölçüm vanaları, elek gözenek boyutları arasında hızlı geçişe izin vererek, kesinti süresini ve güçlüğü azaltırken üretkenliği artırır.
Ayırıcı, 0,3 inçten daha az kalınlığa sahip malzemeleri etkili bir şekilde kesebilir. Bu çıkıntılar genellikle musluğun ikinci bir taşlanmasını sağlasa da, daha hızlı malzeme elleçleme sağlayabilirler. Daha sert malzemeler daha küçük etiketlere sahip olacaktır.
Aşındırıcı su jeti olan makine ve kesme derinliğini kontrol edin. Doğru parçalar için, bu yeni süreç zorlayıcı bir alternatif sağlayabilir.
Sunlight-Tech Inc., GF Machining Solutions'ın Microlution lazer mikroişleme ve mikrofrezeleme merkezlerini kullanarak 1 mikrondan daha düşük toleranslı parçalar üretti.
Su jeti kesimi, malzeme imalatı alanında bir yer tutar. Bu makale, su jetlerinin mağazanız için nasıl çalıştığına ve sürece bakar.
Gönderi zamanı: Sep-04-2021