Su jeti kesimi daha basit bir işleme yöntemi olabilir, ancak güçlü bir delgiyle donatılmıştır ve operatörün birden fazla parçanın aşınması ve hassasiyeti konusunda farkındalık sahibi olmasını gerektirir.
En basit su jeti kesimi, yüksek basınçlı su jetleriyle malzemeleri kesme işlemidir. Bu teknoloji genellikle frezeleme, lazer, EDM ve plazma gibi diğer işleme teknolojilerini tamamlayıcı niteliktedir. Su jeti işleminde zararlı madde veya buhar oluşmaz ve ısıdan etkilenen bölge veya mekanik stres oluşmaz. Su jetleri taş, cam ve metal üzerinde ultra ince detaylar kesebilir; titanyumda hızla delik açabilir; yiyecekleri kesebilir ve hatta içeceklerdeki ve soslardaki patojenleri öldürebilir.
Tüm su jeti makinelerinde, suyu kesme kafasına iletmek ve burada süpersonik akışa dönüştürmek için basınçlandıran bir pompa bulunur. İki ana pompa türü vardır: doğrudan tahrikli pompalar ve güçlendirici pompalar.
Doğrudan tahrikli pompanın rolü, yüksek basınçlı bir temizleyicininkine benzer ve üç silindirli pompa, üç pistonu doğrudan elektrik motorundan tahrik eder. Maksimum sürekli çalışma basıncı, benzer basınç yükseltici pompalara göre %10 ila %25 daha düşük olsa da, bu yine de 20.000 ila 50.000 psi arasında kalmalarını sağlar.
Yoğunlaştırıcı tabanlı pompalar, ultra yüksek basınç pompalarının (yani 30.000 psi'nin üzerindeki pompalar) çoğunluğunu oluşturur. Bu pompalar, biri su, diğeri hidrolik için olmak üzere iki akışkan devresi içerir. Su giriş filtresi önce 1 mikronluk bir kartuş filtreden, ardından 0,45 mikronluk bir filtreden geçerek sıradan musluk suyunu emer. Bu su, basınç yükseltici pompaya girer. Basınç yükseltici pompaya girmeden önce, basınç yükseltici pompanın basıncı yaklaşık 90 psi'de tutulur. Burada basınç 60.000 psi'ye çıkarılır. Su, pompa setinden çıkıp boru hattı aracılığıyla kesme kafasına ulaşmadan önce, amortisörden geçer. Cihaz, tutarlılığı artırmak ve iş parçasında iz bırakan darbeleri ortadan kaldırmak için basınç dalgalanmalarını bastırabilir.
Hidrolik devrede, elektrik motorları arasındaki elektrik motoru, yağ tankından yağ çeker ve basınçlandırır. Basınçlı yağ manifolda akar ve manifold valfi, yükselticinin strok hareketini oluşturmak için bisküvi ve piston tertibatının her iki tarafına dönüşümlü olarak hidrolik yağ enjekte eder. Pistonun yüzeyi bisküvi yüzeyinden daha küçük olduğundan, yağ basıncı su basıncını "artırır".
Yükseltici, pistonlu bir pompadır; yani, bisküvi ve piston tertibatı yükselticinin bir tarafından yüksek basınçlı su verirken, diğer tarafını düşük basınçlı su doldurur. Devridaim aynı zamanda hidrolik yağın tanka döndüğünde soğumasını sağlar. Çek valf, düşük ve yüksek basınçlı suyun yalnızca tek yönde akmasını sağlar. Piston ve bisküvi bileşenlerini saran yüksek basınçlı silindirler ve uç kapakları, proses kuvvetlerine ve sabit basınç döngülerine dayanacak özel gereksinimleri karşılamalıdır. Tüm sistem kademeli olarak arızalanacak şekilde tasarlanmıştır ve sızıntılar, operatör tarafından düzenli bakımın daha iyi planlanabilmesi için izlenebilen özel "tahliye deliklerine" akacaktır.
Özel bir yüksek basınçlı boru, suyu kesme kafasına iletir. Boru, boyutuna bağlı olarak kesme kafası için 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 boru, rulo halinde bile kolayca bükülebildiğinden, 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 su aynı zamanda potansiyel basınç kaybı riski de daha yüksektir. Ancak bu ebattaki borular bükülemiyor ve köşelere bağlantı parçaları takılması gerekiyor.
Saf su jeti kesim makinesi, en eski su jeti kesim makinesidir ve geçmişi 1970'lerin başına kadar uzanır. Malzemelerle temas veya soluma ile karşılaştırıldığında, malzemeler üzerinde daha az su üretirler, bu nedenle otomotiv iç döşemeleri ve tek kullanımlık çocuk bezleri gibi ürünlerin üretimi için uygundurlar. Sıvı çok incedir - 0,004 inç ila 0,010 inç çapında - 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 uygun olanlardır.
Saf su jeti makinesi için bir kesme başlığı düşünülürken, akış hızının basınç değil, yırtılan malzemenin mikroskobik parçaları veya parçacıkları olduğunu unutmamak 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 inç çapında bir delik kullanılırken, özel uygulamalarda (püskürtme beton gibi) 0,10 inçe kadar boyutlar kullanılabilir. 40.000 psi'de, delikten gelen akış yaklaşık Mach 2 hızında ilerlerken, 60.000 psi'de akış Mach 3'ü aşar.
Su jeti kesiminde farklı mücevherlerin farklı uzmanlıkları vardır. Safir, en yaygın genel amaçlı malzemedir. Yaklaşık 50 ila 100 saatlik kesim süresine sahiptirler, ancak aşındırıcı su jeti uygulaması bu süreleri yarıya indirir. Yakutlar saf su jeti kesimi için uygun değildir, ancak ürettikleri su akışı aşındırıcı kesim için oldukça uygundur. Aşındırıcı kesim işleminde yakutların kesim süresi yaklaşık 50 ila 100 saattir. Elmaslar, safir ve yakutlardan çok daha pahalıdır, ancak kesim süresi 800 ila 2.000 saat arasındadır. Bu, elması 24 saat çalışmaya özellikle uygun hale getirir. Bazı durumlarda, elmas deliği ultrasonik olarak temizlenip tekrar kullanılabilir.
Aşındırıcı su jeti makinesinde, malzeme kaldırma mekanizması su akışının kendisi değildir. Aksine, akış aşındırıcı parçacıkları hızlandırarak malzemeyi aşındırır. Bu makineler, saf su jeti kesim makinelerinden binlerce kat daha güçlüdür ve metal, taş, kompozit malzemeler ve seramik gibi sert malzemeleri kesebilir.
Aşındırıcı akış, saf su jeti akışından daha büyüktür ve çapı 0,020 inç ile 0,050 inç arasındadır. Isıdan etkilenen bölgeler veya mekanik stres oluşturmadan 25 cm kalınlığa kadar yığınları ve malzemeleri kesebilirler. Mukavemetleri artmış olsa da, aşındırıcı akışın kesme kuvveti hala yarım kilodan azdır. Neredeyse tüm aşındırıcı püskürtme işlemlerinde bir püskürtme cihazı kullanılır ve tek başlıklı kullanımdan çok başlıklı kullanıma kolayca geçilebilir, 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 aşındırıcının kesme hızı daha hızlıdır, ancak yüzey biraz daha pürüzlüdür.
Su jetleri diğer birçok makineye göre kullanımı daha kolay olsa da, karıştırma borusu operatörün dikkatini gerektirir. Bu borunun hızlanma potansiyeli, farklı boyutlara ve farklı değiştirme ömürlerine sahip bir tüfek namlusu gibidir. Uzun ömürlü karıştırma borusu, aşındırıcı su jeti kesiminde devrim niteliğinde bir yeniliktir, ancak boru yine de çok kırılgandır; kesme kafası bir aparat, ağır bir nesne veya hedef malzemeyle temas ederse, boru kırılabilir. Hasarlı borular onarılamaz, bu nedenle maliyetleri düşük tutmak için değiştirme işlemini en aza indirmek gerekir. Modern makinelerde genellikle karıştırma borusuyla çarpışmaları önlemek için otomatik çarpışma algılama işlevi bulunur.
Karıştırma borusu ile hedef malzeme arasındaki ayırma mesafesi genellikle 0,010 inç ile 0,200 inç arasındadır, ancak operatör, 0,080 inçten daha büyük bir ayırma mesafesinin, parçanın kesilen kenarının üst kısmında buzlanmaya neden olacağını unutmamalıdır. Su altı kesimi ve diğer teknikler bu buzlanmayı azaltabilir veya ortadan kaldırabilir.
Başlangıçta karıştırma borusu tungsten karbürden yapılmıştı ve yalnızca 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 semente karbür borunun hizmet ömrü 80 ila 90 kesme saatine kadar uzar. Yüksek kaliteli kompozit semente karbür borunun kesme ömrü 100 ila 150 saattir, hassas ve günlük işler için uygundur ve en öngörülebilir konsantrik aşınmayı sergiler.
Su jeti takım tezgahları hareket sağlamanın yanı sıra, iş parçasını sabitleme yöntemini ve işleme operasyonlarından kaynaklanan su ve kalıntıları 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 şerit testere gibi dereye beslerken, toplayıcı dereyi ve döküntüleri toplar. Sabit su jetlerinin çoğu saf su jetidir, ancak hepsi değil. Dilme 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 ürünler üzerinde ızgara benzeri desenler oluşturmak için dilme makineleriyle birlikte çalışırlar. Dilme 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 sabit 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 tablası, en yaygın iki boyutlu su jeti kesme makinesidir. Saf su jetleri conta, plastik, kauçuk ve köpüğü keserken, aşındırıcı modeller metal, kompozit, cam, taş 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 ile yapılır. Genellikle kapalı devre geri bildirimli servo motorlar, konum ve hız bütünlüğünü sağlar. Temel ünite doğrusal kılavuzlar, rulman yuvaları ve bilyalı vida tahriklerini içerirken, köprü ünitesi de bu teknolojileri içerir ve toplama tankı malzeme desteğini içerir.
XY tezgahları genellikle iki farklı modelde gelir: Orta raylı portal tezgah, iki taban kılavuz rayı ve bir köprü içerirken, konsol tezgah bir taban ve sabit bir köprü kullanır. Her iki makine tipi de bir tür kafa yüksekliği ayarlanabilirliğine sahiptir. Bu Z ekseni ayarlanabilirliği, manuel krank, elektrikli vida veya tamamen programlanabilir servo vida şeklinde olabilir.
XY tezgahındaki hazne, genellikle iş parçasını desteklemek için ızgaralar veya çıtalarla donatılmış, suyla dolu bir su deposudur. Kesme işlemi sırasında bu destekler yavaşça tüketilir. Tuzak otomatik olarak temizlenebilir, atıklar haznede depolanabilir veya manuel olarak temizlenebilir ve operatör hazneyi düzenli olarak kürekle temizler.
Neredeyse hiç düz yüzeye sahip olmayan parçaların oranı arttıkça, modern su jeti kesimi için beş eksenli (veya daha fazla) yetenekler vazgeçilmez hale gelmiştir. Neyse ki, hafif kesici kafa ve kesme işlemi sırasında oluşan 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 süre sonra şablon maliyetinden kurtulmak için programlanabilir beş eksenli sisteme yöneldi.
Ancak, özel bir yazılımla bile, 3B kesme, 2B kesmeden daha karmaşıktır. Boeing 777'nin kompozit kuyruk kısmı aşırı bir örnektir. İlk olarak, operatör programı yükler ve esnek "pogostick" personelini programlar. Köprülü vinç, parçaların malzemesini taşır ve yay çubuğu uygun bir yüksekliğe sökülür ve parçalar sabitlenir. Özel kesmeyen Z ekseni, parçayı uzayda doğru bir şekilde konumlandırmak için bir temas probu kullanır ve doğru parça yüksekliği ve yönünü elde etmek için örnek noktaları kullanır. 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.
Kompozit malzemeleri veya 0,05 inçten büyük herhangi bir metali kesmek için aşındırıcılar gereklidir, bu da ejektörün kesimden sonra yay çubuğunu ve takım yatağını kesmesinin engellenmesi 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 durdurabildiğini göstermiştir. C şeklindeki çerçeve, kafa parçanın tüm çevresini kestiğinde bilyeyi 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, içerdiği çelik bilyeyle karşılaşır ve çelik bilye jetin enerjisini tüketmek için döner. Yatay ve (bazı durumlarda) baş aşağı olduğunda bile, nokta yakalayıcı çalışabilir.
Beş eksenli parçaların hepsi aynı derecede karmaşık değildir. Parçanın boyutu arttıkça, program ayarlaması ve parça konumunun ve kesme hassasiyetinin doğrulanması daha karmaşık hale gelir. Birçok atölye, basit 2B kesim ve karmaşık 3B kesim için her gün 3B makineler kullanır.
Operatörler, parça hassasiyeti ile makine hareket hassasiyeti arasında büyük bir fark olduğunun bilincinde olmalıdır. Mükemmele yakın hassasiyet, dinamik hareket, hız kontrolü ve mükemmel tekrarlanabilirliğe sahip bir makine bile "mükemmel" parçalar üretemeyebilir. Bitmiş parçanın hassasiyeti, proses hatası, makine hatası (XY performansı) ve iş parçası stabilitesinin (fikstür, düzlük ve sıcaklık stabilitesi) bir birleşimidir.
Kalınlığı 2,5 cm'den az olan malzemeleri keserken, su jetinin hassasiyeti genellikle ±0,003 ila 0,015 inç (0,07 ila 0,4 mm) arasındadır. 2,5 cm'den kalın malzemelerin hassasiyeti ise ±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 hassasiyeti için tasarlanmıştır.
Doğruluğu etkileyen olası hatalar arasında takım telafi hataları, programlama hataları ve makine hareketi yer alır. Takım telafisi, jetin kesme genişliğini (yani, nihai parçanın doğru boyuta ulaşması için genişletilmesi gereken kesme yolu miktarını) hesaba katmak için kontrol sistemine girilen değerdir. Yüksek hassasiyetli işlerde olası hatalardan kaçınmak için operatörler deneme kesimleri yapmalı ve takım telafisinin karıştırma borusu aşınma sıklığına uyacak şekilde ayarlanması gerektiğini bilmelidir.
Programlama hataları çoğunlukla bazı XY kontrollerinin parça programındaki boyutları göstermemesi nedeniyle oluşur ve bu da parça programı ile CAD çizimi arasındaki boyutsal uyumsuzluğun tespit edilmesini zorlaştırır. Makine hareketinin hatalara yol açabilecek önemli unsurları, 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 hatası olasılığı daha düşüktür.
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 ile yüksek basınçlı silindirler için yedek parçalar bulunur.
Tam güçle çalıştırma ilk başta daha pahalı görünse de, verimlilikteki artış maliyeti aştı. Aşındırıcı akış hızı arttıkça, kesme hızı artacak ve inç başına maliyet optimum noktaya ulaşana kadar azalacaktır. Maksimum verimlilik için, operatör kesme başlığını en yüksek kesme hızında ve optimum kullanım için maksimum beygir gücünde çalıştırmalıdır. 100 beygir gücündeki bir sistem yalnızca 50 beygir gücündeki bir başlığı çalıştırabiliyorsa, sistemde iki başlık çalıştırılarak bu verimlilik elde edilebilir.
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 alt seviyeleri kabaca keser. Malzeme tabakalarını birbirine yakın bir şekilde istiflemek bunu önleyebilir.
Üretkenliği, saat başına maliyetle değil, inç başına maliyetle (yani sistem tarafından üretilen parça sayısıyla) ölçün. Aslında, dolaylı maliyetleri amorti etmek için hızlı üretim gereklidir.
Genellikle kompozit malzemeleri, camı ve taşları delen su jetleri, su basıncını azaltıp artırabilen bir kontrol ünitesiyle donatılmalıdır. Vakum yardımı ve diğer teknolojiler, hedef malzemeye zarar vermeden kırılgan veya lamine malzemeleri başarıyla delme olasılığını artırır.
Malzeme taşıma otomasyonu, yalnızca malzeme taşımanın parça üretim maliyetinin büyük bir kısmını oluşturduğu durumlarda mantıklıdır. Aşındırıcı su jeti makineleri genellikle manuel boşaltma kullanırken, plaka kesme makineleri çoğunlukla otomasyon kullanır.
Çoğu su jeti sistemi normal musluk suyu kullanır ve su jeti operatörlerinin %90'ı suyu giriş filtresine göndermeden önce yumuşatmak dışında herhangi bir hazırlık yapmaz. Suyu arıtmak için ters ozmoz ve deiyonizatörler kullanmak cazip gelebilir, ancak iyonların uzaklaştırılması, suyun pompalardaki ve yüksek basınçlı borulardaki metallerden iyon emmesini kolaylaştırır. Bu, deliğin ömrünü uzatabilir, ancak yüksek basınçlı silindiri, çek valfi ve uç kapağı değiştirmenin maliyeti çok daha yüksektir.
Su altı kesimi, aşındırıcı su jeti kesiminin üst kenarındaki yüzey buzlanmasını ("sislenme" olarak da bilinir) azaltırken, aynı zamanda jet gürültüsünü ve iş yeri karmaşasını da önemli ölçüde azaltır. Ancak bu, jetin görünürlüğünü azalttığından, en yüksek koşullardan 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 sistemlerde, lütfen yaygın boyutlar için ek depolama ve ölçümleme kullanın. Küçük (100 lb) veya büyük (500 ila 2.000 lb) dökme taşıma ve ilgili ölçüm vanaları, elek gözenek boyutları arasında hızlı geçiş sağlayarak kesinti süresini ve zahmeti azaltırken üretkenliği artırır.
Ayırıcı, kalınlığı 0,3 inçten az olan malzemeleri etkili bir şekilde kesebilir. Bu çıkıntılar genellikle musluğun ikinci bir taşlamasını sağlasa da, daha hızlı malzeme taşıma sağlayabilir. Daha sert malzemelerin etiketleri daha küçük olacaktır.
Aşındırıcı su jeti ile kesme derinliğini kontrol edin. Doğru parçalar için, bu yeni süreç cazip bir alternatif sunabilir.
Sunlight-Tech Inc., 1 mikrondan daha düşük toleranslara sahip parçalar üretmek için GF Machining Solutions'ın Microlution lazer mikro işleme ve mikro frezeleme merkezlerini kullandı.
Su jeti kesimi, malzeme üretimi alanında önemli bir yere sahiptir. Bu makale, su jetlerinin mağazanız için nasıl çalıştığını ve sürecini ele almaktadır.
Gönderi zamanı: 04-09-2021