5/5
1رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

امروزه با پیشرفت تکنولوژی همه صنایع بزرگ و کوچک متحول شده ‌اند و بسیاری از کارها که در قدیم قادر به انجامشان نبودیم را می ‌توانیم انجام دهیم. مثلاً در گذشته زمانی که می ‌خواستیم در کارگاه‌ های صنعتی ورق فولادی ، فلز یا هر چیز مورد نیازی را برش دهیم، باید این کار را با ابزارهای دستی به ‌صورت مکانیکی انجام می ‌دادیم که مشقت فراوانی داشت. همچنین عملکرد، دقت و راندمان تولید بسیار پایین بود. اما در حال حاضر به دلیل استفاده از علم مدرن و تکنولوژی‌ های پیشرفته بیشتر ابزارهای صنعتی مانند ابزارهای برش به شکل کاملاً اتوماتیک درآمده و کارها را آسان کرده است. به‌ علاوه سرعت و دقت این دستگاه‌ ها بسیار بالا می باشد و نتایج مطلوبی ایجاد می ‌کند. یکی از این دستگاه‌ ها که در چند سال اخیر مورد توجه صنعتگران و مهندسان قرار گرفته است واترجت است که در ادامه بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.

واتر جت چگونه کار میکند؟

دستگاه واترجت برش چه نوع دستگاهی است؟

دستگاه واترجت (Abrasive WaterJet Cutting) یکی از انواع دستگاه‌ های برش می ‌باشد. Water در زبان انگلیسی به معنای آب بوده و همان ‌طور که از نام این دستگاه مشخص است، دستگاه واترجت بر پایه آب کار می‌ کند، به همین دلیل به آن دستگاه برش با آب نیز گفته می ‌شود. عملکرد این دستگاه به این صورت است که با فشار زیاد در نواری باریک از آب، برش را انجام خواهد داد. در واقع این دستگاه یک پمپ بسیار قوی آب دارد که فشار زیادی در آب ایجاد خواهد کرد. یک نازل با قطر بسیار کم نیز در خروجی دستگاه واترجت قرار گرفته است تا فشار را افزایش دهد. بنابراین در هنگام روشن شدن دستگاه، پمپ آب، آن را با فشار بسیار زیاد وارد نازل با قطر کم کرده و در همین زمان ماده ساینده قوی به نام ابرسیو (abrasive) برای برش مواد سخت به آب تزریق خواهد شد. این مواد بسته به میزان قدرت پمپ با فشارهای متغیر بین 4000 الی 6200 از نازل واترجت خارج می ‌شوند و طرح مورد نظر را مانند دستگاه‌ های دیگر و البته با کیفیت بیشتر، برش می ‌زنند.

توجه داشته باشید که دستگاه برش واترجت بر اساس اصول CNC (Computer Numerical Control) کار می ‌کند. CNC به دستگاه‌ هایی گفته می ‌شود که با استفاده از کامپیوتر و با سیستم کنترل عددی کار مورد نظر را انجام می ‌دهند. برای برش یک طرح با استفاده از این دستگاه، ابتدا طرح را به ‌صورت خطی در یکی از نرم ‌افزارهای وکتور که حالت برداری دارند مانند کرل، کتیا، اتوکد و … طراحی کرده و سپس توسط نرم ‌افزاری دیگر به Gcode تبدیل می ‌شود تا کامپیوتر دستگاه واترجت بتواند آن را بخواند و روی ماده ‌ای که زیر نازل دستگاه قرار گرفته طرح مورد نظر را برش دهد.

اجزای دستگاه واترجت

هر واترجت از اجزای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:

  1. پمپ فشار قوی: وظیفه این پمپ این است که جریان آب با فشار زیاد را برای ورود به نازل و داشتن قدرت برش آماده کند.
  2. سر برش چند قسمتی: این وسیله به‌ عنوان یک جزء اضافی در واترجت ‌ها وجود دارد. مزیت استفاده از این سر برش‌ ها ایجاد زاویه ‌های دقیق در طرح ‌های مورد نظر است که باعث زیبایی بیشتر کارها خواهد شد.
  3. نازل ساینده واترجت: همان‌ طور که در قسمت قبل هم به آن اشاره کردیم در داخل دستگاه واترجت یک نازل وجود دارد که آب از طریق آن با فشار زیادی از دستگاه خارج می ‌شود. به دلیل نیاز به افزایش فشار و نیروی آب باید قطر این نازل بسیار کوچک باشد تا بتواند یک فواره آبی پرقدرت تشکیل دهد. آب بعد از گذشت از نازل از یک ونتور عبور خواهد کرد که باعث می‌ شود ذرات ریز ساینده تزریق ‌شده به ‌اندازه کافی در همه قسمت‌ های جریان آب قرار بگیرد تا برش یکدستی ایجاد شود. این مواد از یک لوله مخلوط سرامیکی ویژه عبور می ‌کنند و برای برش با سرعت بالا از نازل خارج خواهند شد.
  4. محافظ مخزن: این دستگاه یک مخزن پر از آب دارد که انرژی جت ساینده را بعد از برش از طریق مواد موجود پراکنده می ‌کند تا دستگاه آسیبی نبیند.
  5. مخزن محافظ ساینده: وظیفه مخزن محافظ ساینده و همچنین سیستم کنترل جریان ساینده، سنجش میزان جریان ذرات ساینده می ‌باشد.
  6. سیستم ” X-Y Traverse ”: وظیفه این سیستم این است که حرکت دقیق برداری X-Y خروج آب از نازل را با حساسیت بالا کنترل نماید تا برش ‌های قسمت‌ های خاص طرح به ‌خوبی انجام شود.
  7. کنترل‌ کننده مبتنی بر رایانه: در واقع کنترل ‌کننده‌ های حرکت سیستم‌ های واترجت ساینده بسیار پیشرفته بوده و با برنامه ‌های کامپیوتری کار می ‌کنند. به همین دلیل حتی افرادی که مهارت کافی برای کار با دستگاه واترجت را ندارند، می ‌توانند قطعات را با دقت و ظرافت بالا برش دهند.

سرعت برش واترجت

سرعت دستگاه ‌های واترجت موجود در بازار به موارد مختلفی مانند ساختار ماده مورد برش، ضخامت آن ماده، میزان کیفیت برش مورد انتظار، واشرهای مورد استفاده و … بستگی دارد. اما به‌ طور کلی این دستگاه ‌ها قابلیت حرکت با سرعت 0.1 الی 3000 اینچ در دقیقه را خواهند داشت. معمولاً سرعت ‌هایی را برای این دستگاه‌ها قرار می ‌دهند که بتوانند طیف گسترده ‌ای از فلزات را برش دهند. خصوصیات اجزای هر دستگاه واترجت مانند مواد سایشی مورد استفاده، اندازه روزنه نازل، فشار برش، کانون مجرای برش و قدرت پمپ مورد استفاده در واترجت نیز می ‌تواند در میزان سرعت این دستگاه تأثیر داشته باشد.

میزان توانایی برش واترجت

میزان توانایی برش واترجت

شاید تعجب کنید اگر بدانید واترجت با قدرت آب می‌ تواند هر ماده ‌ای را با هر ضریب سختی که داشته باشد برش دهد. حتی این دستگاه به‌ قدری پرقدرت عمل می‌ کند که به ‌عنوان تنها دستگاه برش سوپر آلیاژها و تیتانیوم محسوب می ‌شود. همچنین برخی از مواد که در اثر حرارت دودهای سمی مضر تولید می‌ کنند را می ‌توان با آن به‌ راحتی برش داد. زیرا ماهیت برش توسط این دستگاه سرد بوده و برخلاف دستگاه‌ هایی که با گرما کار می ‌کنند، هیچ آلاینده‌ ای از جسم مورد برش خارج نمی ‌کند.

مزایای استفاده از دستگاه برش واترجت

این دستگاه به دلیل قدرت زیاد و ایجاد آلودگی کم مزایای زیادی دارد که برخی از مهم ‌ترین آن ‌ها عبارتند از:

  • برش انواع فولاد (هاردوکس Hardox، گرم کار، CK45) تیتانیوم، آهن، آلومینیوم، استیل، برش فلزات رنگین (مس، برنج، برنز)، برش انواع ورق فلزی، برش پلاستیک، برش سنگ (به ‌ویژه برای معرق سنگ)، برش پلی کربنات، برش آکریلیک، برش پارکت، برش کامپوزیت، برش انواع فوم، برش پلکسی گلاس، برش سرامیک، برش کاشی، برش شیشه، برش پی ‌وی‌ سی، برش چوب، برش ام دی اف و…
  • توانائی برش سوپر آلیاژها که نمیتوان آن‌ ها را با دستگاه‌ های دیگر برش زد.
  • عدم ایجاد تنش‌ های حرارتی که باعث خراب شدن برش و کیفیت پایین کار می ‌شود.
  • کیفیت بالای برش لبه‌ ها و عدم نیاز به مرحله پرداخت و ماشین‌ کاری مجدد برای از بین بردن نواقص برشکاری
  • امکان اجرای طرح ‌های بسیار پیچیده
  • قدرت برش بسیار دقیق و بالا
  • امکان برش فولاد تا ضخامت 150 میلی‌ متر و برخی مواد دیگر تا ضخامت ۵۰۰ میلیمتر
  • دقت بالای برش این دستگاه که برابر با 0.1 میلی ‌متر است. (عرض برش Gap یا ریزش کار یا خوراک دستگاه واترجت نیز حدود ۱ میلی ‌متر می‌ باشد.)

کیفیت برش با دستگاه واترجت

همانطور که گفتیم دستگاه واترجت بر اساس فشار آب ‌کار می ‌کند. بنابراین هر چه فشار آب روی ماده مورد نظر بالاتر برود شیارهای ظریف‌ تری در روی قطر لبه ‌های برش ایجاد می ‌شود. در نتیجه کیفیت لبه ‌های برش خورده با این دستگاه به‌ صورت مستقیم با فشار آب مرتبط است. هر چه سرعت برش پایین‌ تر باشد، کیفیت برش لبه ‌ها بالاتر بوده و لبه ‌ها حالت صیقلی ‌تری پیدا خواهند کرد.

برش سه‌ بعدی با دستگاه واترجت

دستگاه پیشرفته واترجت قدرت برش ‌های سه ‌بعدی را هم دارد که واقعاً شگفت ‌انگیز است. اما در حال حاضر هنوز این دستگاه ‌ها در ایران مورد استفاده قرار نگرفته ‌اند. برای برش ‌های سه ‌بعدی باید میزان دقت دستگاه بسیار بالاتر از دستگاه‌ های برش دوبعدی باشد. به همین دلیل از آن ‌ها تنها برای تولید کارهای بسیار خاص استفاده می ‌شود و محدودیت ‌هایی نیز در این زمینه دارد که برخلاف حالت دوبعدی هنوز نتوانسته ‌اند این قابلیت را در آن ایجاد کنند که بتواند هر نوع طرحی را برش دهد.

برش سه‌ بعدی با دستگاه واترجت

کاربردهای برش واترجت

با اینکه تا اینجا متوجه شدید که می ‌توان با استفاده از واترجت هر ماده ‌ای را برش زد، شاید این سؤال برایتان پیش ‌آمده باشد که کاربرد دستگاه واترجت دقیقا چیست؟

این دستگاه در موارد مختلفی کاربرد دارد که رایج ‌ترین آن‌ ها عبارتند از:

  1. هنر و معماری: به دلیل اینکه دستگاه‌ های واترجت این توانایی را دارند که حتی طرح‌ های بسیار پیچیده را برش بزنند، از آن ‌ها به‌ وفور برای ساخت وسایل تزئینی پیچیده استفاده می‌ شود. اصولاً این دستگاه در هنر و معماری برای انجام انواع برش‌ های معرق و مشبک روی مواد مختلف به ‌خصوص سنگ و سرامیک شناخته می ‌شود. البته قابلیت آن بیشتر از این ‌ها است و این موارد تنها نمونه ‌هایی برای آشنایی بیشتر شما می‌ باشد.
  2. صنعت: به دلیل دقت بالایی که این دستگاه در برش دارد، در صنعت معمولاً برای ایجاد اندازه‌ های دقیق در تولیدات اولیه با تیراژ محدود از برش واترجت استفاده می ‌کنند. سپس با دستگاه‌ های دیگر آن قطعات را به‌ صورت انبوه تولید خواهند کرد.
  3. مدل‌ سازی: به دلیل توانایی برش و تولید قطعه‌ هایی تک با دقت بسیار بالا آن هم در کمترین زمان از واترجت برای مدل ‌سازی‌ های مختلف استفاده می ‌شود.
  4. مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی و پژوهشی: به دلیل اینکه دستگاه واترجت می ‌تواند هر ماده ‌ای را حتی فولادهای با آلیاژ خاص و استیل استنلس که برای تولید اعضای مصنوعی، پروتزهای حرکتی و کنترل اعضای آسیب ‌دیده، صندلی ‌های چرخ ‌دار، مواد کامپوزیت و قطعات روبات از آن ‌ها استفاده می ‌کنند، برش دهد در صنایع پزشکی کاربرد فراوانی دارد.

مقایسه دستگاه برش واترجت با سایر روش ‌ها

دستگاه برش واترجت با سایر دستگاه ‌های برش تفاوت‌ هایی دارد. برای اینکه بهتر این تفاوت ‌ها را درک کنید، هر کدام از آن‌ ها را به ‌صورت جداگانه با واترجت مقایسه خواهیم کرد:

مقایسه برش لیزری با برش واترجت

قدرت برش دستگاه‌ های واترجت بسیار بالاتر از دستگاه‌ های برش لیزری است. دستگاه ‌های لیزر قدرت برش مواد با سختی و ضخامت بالا را ندارند. در حالیکه میتوان این مواد را به ‌راحتی با واترجت برش زد. به ‌عنوان نمونه حتی پرقدرت ‌ترین دستگاه ‌های برش لیزر توان برش مواد تنگستن کارباید یا تیتانیوم را ندارند. همچنین سفارش ‌های برش فولادهای با ضخامت‌ های بالاتر از 15 میلیمتر با دستگاه ‌های لیزری به ‌ندرت پذیرفته می‌ شود. اما دستگاه ‌های واترجت می ‌توانند فولادهای با ضخامت 150 میلی‌ متر را نیز برش بزنند.

مقایسه دستگاه برش واترجت با سایر روش ‌ها

محدودیت ‌های استفاده از برش لیزری عبارتند از:

  • نمی ‌توان از دستگاه ‌های برش لیزری برای برش موادی مانند سرامیک، شیشه و سنگ استفاده کرد.
  • دستگاه ‌های لیزری یا تنها مواد فلزی و یا فقط مواد غیر فلزی را برش می ‌دهند و هیچ دستگاه لیزری نمی ‌تواند مانند دستگاه واترجت هر دو مواد را برش دهد.
  • همه دستگاه ‌های برش لیزر نمی ‌توانند آلومینیوم را برش دهند و بیشتر آن ‌ها نیز توانایی برش آلیاژهای برنج و مس را ندارند. حتی اگر این قدرت را داشته باشند در ضخامت‌ های بسیار پایین است.
  • برخی مواد در اثر برش با لیزر دودهای سمی و خطرناک تولید می‌ کنند.
  • دقت برش واترجت آن هم در ضخامت ‌های بالا بیشتر از لیزر است.
  • هزینه برش با دستگاه واترجت به نسبت لیزر در بیشتر مواقع کمتر می ‌شود.

مقایسه واترجت و وایرکات

دستگاه واترجت نسبت به دستگاه برش وایرکات مزیت ‌های زیر را دارد:

  • هزینه ‌های بسیار پایین ‌تر
  • سرعت بسیار بالاتر
  • عدم نیاز به ایجاد سوراخ‌ های اولیه برای شروع کار برش
  • دستگاه‌ های وایرکات تنها مواد رسانا را برش می ‌دهند. البته آلومینیوم به دلیل ایجاد براده‌ های مضر عمر فیلتر دستگاه را کم می‌ کند و هزینه‌ های برش را افزایش می ‌دهد؛ در حالی ‌که واترجت هر نوع ماده ‌ای را می ‌تواند برش دهد.

مقایسه واترجت و فرز (CNC)

دستگاه واترجت حتی نسبت به دستگاه‌ های فرز نیز برتری ‌های زیادی دارد که به شرح زیر می ‌باشند:

  • سرعت بسیار بالاتر دستگاه واترجت
  • کمتر بودن عرض برش یا خوراک دستگاه Gap در واترجت
  • امکان برش هر ماده با هر ضریب سختی با دستگاه فرز وجود ندارد.
  • امکان برش مواد با ضخامت‌ های بالا با دستگاه فرز وجود نخواهد داشت. به‌ علاوه در فرز برای هر نوع ضخامتی باید مته مناسب استفاده شود. در نتیجه امکان شکستن مته یا کند شدن آن به‌ مرور زمان نیز وجود دارد.
  • با فرز نمیتوان طرح‌ های پیچیده یا شکل‌ های ظریف را ایجاد کرد.

مقایسه واترجت و پلاسما و هواگاز

تفاوت دستگاه‌ های پلاسما و هواگاز عبارتند از:

  • در دستگاه واترجت کیفیت لبه ‌ها بسیار بالاتر است.
  • در واترجت مشکلات ناشی از گرما و تولید بخارهای سمی وجود ندارد.
  • عرض برش یا خوراک دستگاه در واترجت بسیار کمتر بوده و برای هر نوع ضخامتی ثابت است.
  • امکان برش طرح‌ های پیچیده و ظریف با دستگاه‌ های پلاسما و هوا گاز وجود ندارد.

جمع‌ بندی

دستگاه‌ های واترجت یکی از پیشرفته‌ ترین دستگاه‌ های برش هستند که امروزه به ‌وفور در صنایع و کارهای مختلف از آن‌ ها استفاده می ‌شود. به ‌علاوه قابلیت‌ هایی دارد که آن را از هر نوع دستگاه برشی که تاکنون استفاده شده است برتر میسازد.

5/5
1رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

پیشنهاد می کنیم مطالعه کنید

0

سوالات و نظرات کاربران

نمایش موافق ترین ها
    0

    سوالات و نظرات کاربران

    اختیاری

    اشتراک گذاری

    تماس 03135155000 03135156000 0