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.
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.
هر واترجت از اجزای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:
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.
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.
این دستگاه به دلیل قدرت زیاد و ایجاد آلودگی کم مزایای زیادی دارد که برخی از مهم ترین آن ها عبارتند از:
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.
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.
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:
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 واترجتقدرت 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.
محدودیت های استفاده از برش لیزری عبارتند از:
دستگاه واترجت نسبت به دستگاه برش وایرکات مزیت های زیر را دارد:
دستگاه واترجت حتی نسبت به دستگاه های فرز نیز برتری های زیادی دارد که به شرح زیر می باشند:
مقایسه واترجت و پلاسما و هواگاز
تفاوت دستگاه های پلاسما و هواگاز عبارتند از:
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.