واترجت،شگفتی بزرگ در صنعت برش و ساخت مقاطع و مدلهای صنعتی و غیر صنعتی .

واترجت waterjet

واترجت این نام بلند و پرآوازه که در طول حیات نه چندان طولانی اش خدمات ارزنده ای را به صنعت ارائه داده است موضوع مقاله امروز ماست، در حال حاضر آگاهی چندانی نسبت به این صنعت وجود ندارد . می توان گفت واتر جت همچنان مهجور است که با مطالعه مطلب آموزشی ما به آگاهی بسیاری در این زمینه خواهید رسید، پس برای آگاهی بیشتر با یکی از توانمندی های امروز در دنیای صنعت، کمی وقت بگذارید و معرفی واترجت را مطالعه نمایید.

واتر جت چیست ؟

واترجت به تکنولوژی برش کاری با استفاده از جریان پرفشار آب اطلاق می شود. اگر بخواهیم کمی تخصصی تر به آن نگاه کنیم و تعریفی فنی را ارائه دهیم ، باید بگوییم واترجت فرایند برشی است که از آب با فشار و سرعت پاشش بالا همراه با مواد ساینده برای تسریع امر برش و یا تمیزکاری سطوح مقاطع استفاده می‌کند . این تکنولوژی با سرعت خیلی زیاد در حال گسترش و پیشرفت است که در بسیاری از بزنگاه‌های صنایع مختلف به کمک متخصصین برای تولید بهتر آمده است.

تاریخچه واترجت

حدود سال1950 میلادی ، نورمن فرانز یک مهندس منابع طبیعی و جنگلبانی برای برش و شکل دهی الوار‌های غول‌ پیکر، دستگاهی ساخت که با استفاده از پاشش سریع آب کار برش الوارها را راحت تر می‌کرد . با همه این تفاسیر تا سال 1970 واترجت پیشرفت چندانی نداشت. ولی در این سال، یک محقق و مخترع دیگر در صنعت توانست با اضافه نمودن مواد ساینده به جریان آب واترجت نوین را بنیانگذاری نماید، عملا از این برهه به بعد رشد سریع فناوری واترجت آغاز شده و تا به امروز هیچگاه متوقف نگردیده است.

اصول کار واترجت

برای درک بهتر اصول کار واترجت برای شما مثالی خواهیم زد . شیرهای آب خانگی را در نظر آورید ، حالا تجسم کنید آن جریان آب با فشاری بالغ بر 6000 پوند بر اینچ و یا 4000 بار از منفذ یک سوراخ بسیار بسیار کوچک بیرون رانده شود و همزمان در کسری از ثانیه این جریان ویران کننده آب ، با سنگ‌های ساینده مخلوط شده و بر سطح مقطع فرود آید . کمتر جسم و جنسی می‌تواند در برابر این فشار مقاومت کرده و طبیعتا شکل اصلی خود را از دست می‌دهد . میزان فشار و سرعت آن و همچنین مسیر انجام برش و سایش، تحت برنامه های کامپیوتری مدون برای دستگاه واتر جت مشخص می‌شود.

به عبارت دیگر هرگونه عملیات برش و سایش توسط یک برنامه کامپیوتری توسط برنامه نویس و یا اپراتور به دستگاه داده می شود . لازم به ذکر است برای مواد دارای مقاوت کمتر مانند پلاستیک و یا فوم ها از میزان بسیار کمتری از ریز ساینده‌ها استفاده می‌شود. آب حاصل از برش در مخازن زیرین دستگاه انباشت شده و بسته به طراحی های جانبی دستگاه‌های واتر جت می‌توان دوباره از آب حاصله استفاده کرد و یا آن را به مخازن پسماند دستگاه هدایت کرد . توجه داشته باشید که اگر همراه آب در عملیات از ریز ساینده ها استفاده شود امکان تصفیه مجدد آب وجود ندارد و مایعی مخرب برای محیط زیست حاصل می‌شود که حتما باید در مخازن جداگانه انباشت و در مکان های مشخص تخلیه شود.

مزایای واترجت

1-منعطف و همه کاره

واترجت، به دلیل توانمندی بسیاری که دارد می تواند گونه های مختلف و متنوعی از برش را ارائه دهد و زوایای سخت و سنگینی که که دیگر روشهای برش از حصول آن عاجز هستند را براحتی می توان با واتر جت انجام داد. به خاطر اینکه جت‌های آب با استفاده از آب و مواد ساینده برش می‌دهند، می‌توانند با گونه‌های مختلفی از مواد کار کنند. این مواد شامل : مس ، برنج ، آلومینیوم ، فولاد پیش سخت شده ، فولاد نرم مواد نا متعارف همانند titanium, Inconel و انواع آلیاژهای آلومینیوم و فولادهای زنگ نزن .

مواد ترد همانند شیشه، سرامیک، کوارتز و سنگ مواد لمینیت مواد قابل اشتعال.

2-خاصیت برشکاری سرد

یکی از برترین فواید و مزایای استفاده از برش با واترجت این است که ذاتاً دارای خاصیت برشکاری سرد است و ایجاد گرما نمی‌کند . با همین ویژگی انواع مواد را به راحتی برش می‌دهد ولی در سایر روش‌های برشکاری احتمال سوختن، ذوب شدن یا ترک برداشتن مواد وجود دارد. هر گرمای کوچکی که توسط واترجت تولید گردد به وسیله آب جذب شده و به مخزن جمع‌کننده هدایت می‌شود. تقریباً خود مواد هم هیچ تغییری در دما در مدت زمان ماشین‌کاری متحمل نمی‌شوند.

3-مقرون به صرفه بودن

دستگاه های واترجت نسبت به دستگاه های برش لیزر به مراتب ارزانتر هستند . همین امر در کنار دیگر توانمندی های واترجت باعث شده اقبال بیشتری از سوی تولیدکنندگان نسبت به واتر جت وجود داشته باشد. از سوی دیگر نگهداری و تعمیرات واترجت ها هم نسبت به لیزر ها هم کم هزینه تر است و هم دانش آن در دسترس تر.

4-سازگاری با محیط زیست تنفسی

این فرآیند حین کار و برش گرد و غبار تولید نمی‌کند . پس از این رو خطرات موجود و معمول در ماشین‌ کاری کامپوزیت‌های الیافی و آزبست‌ها را ندارد و اصولا صنعتی سازگار با محیط زیست می باشد. مواد زائد و ذرات ساینده‌ای که از کار با دستگاه به دست آمده مناسب دفن کردن در زمین هستند به شرطی که مواد ماشین‌کاری شده زیان‌آور نباشند. سنگ‌های ریز سنباده خنثی و بی‌اثر بوده و می‌توان از زباله‌های دیگر تفکیک شود.

5-نصب سریع همراه با برنامه ریزی

در برش با واترجت قطعه بر روی یک میز قرارگرفته و نازل واترجت بر روی آن به حرکت درمی آید. این سادگی نشان می دهد که با سرعت بسیار بالایی می توان قطعه کارها را تعویض و جایگزین نمود . برای هر قطعه هم به این نیاز نداریم که نازل برش و برنامه برش را تعویض کنیم به همین دلیل سرعت کار بالا می رود.

6-از تنش های مکانیکی خبری نیست

واترجت این ماهیت را در روند کاری خود به اثبات رسانده که هنگام برش و ماشینکاری با آن هیچگونه تنش و تکانه مکانیکی بر روی قطعات ایجاد نمی شود.

7-حد بالای ایمنی

بدیهی است که شما هیچ عضوی از بدن خود را در مقابل نوک برش دستگاه واترجت به هنگامی که روشن است قرار نمی دهید . گذشته از این، به هر حال واترجت ها بسیار ایمن هستند. یک نشت در سیستم فشار بالای آب سریعاً منجر به افتادگی فشار به سطوح ایمن، خواهد شد. آب به خودی خود بی‌خطر و غیر قابل اشتعال است و سنگ‌های ریز ساینده هم خنثی و غیر سمی هستند. یکی از خطرهای بزرگ بریدگی‌هایی است که توسط لبه‌های تیز قطعات که با واترجت برش خورده‌اند، منجر خواهند شد که حتما اپراتورها و کمک اپراتورها بایستی مجهز به دستکش های مقاوم باشند.

انواع خدمات واترجت آلومینات

• برش انواع سنگ ها

امروزه برش سنگ های بزرگی که از معادن استخراج می شوند . دیگر مانند سابق با سیم برش انجام نمی شود و این کار توسط واترجت ها صورت می گیرد . همچنین در صنایع سنگهای مینیاتوری، تزئینی و معرق هم واترجت بسیار بسیار پرکاربرد شده است و درکنار دستگاه های CNC واترجت هم در کارگاه های سنگبری یکی دیگر از تجهیزات پرکاربرد محسوب می شود.

• ساخت قطعات تخصصی صنایع گوناگون

چون واترجت برش کاری سرد است و گرما بر روی قطعات تأثیر نمی‌گزارد ، سیستم مولکولی و سختی قطعه به علت نداشتن تنش حرارتی به صورت پیش از برش حفظ می‌شود . برای تولید قطعات فولادی و همچنین اکثر فلزات مانند آلومنیوم، برنج، استیل و … کاربرد ذارد و بر لیزر ارجح است. همچنین به علت قدرت بالا دستگاه واترجت نسبت به لیزر در تولیذ ورق‌های آهنی بالای ده میل موفق عمل می‌کند.

• ظریف کاری ها در بخش ماشین کاری

واترجت به کمک دستگاه های معمول ماشینکاری و CNC آماده است ،برش های ظریف و سخت در کش و قوس های معمول در قطعات تخصصی که اغلب دستگاه های فوق در آن ناتوان هستند براحتی توسط واترجت انجام می شود.

• هنر و معماری

با استفاده از واترجت نسل جدید ویترای یا نقاشی بر روی شیشه ها را انجام می دهند، با فشار آب واترجت اشکال و نقوش مختلف و متنوعی را بر روی شیشه و سنگ ها ایجاد می کنند. همچنین در معماری و مبلمان شهری نیز با استفاده از واترجت از سنگ، کفپوش‌های سفارشی و همچنین از فلزات طرح‌های معماری با جزئیات بالا می‌سازند.

• صنایع هوافضا

شرکتهایی که برای صنایع هوایی قطعات تولید می‌کنند، بیشتر آلومینیوم را ماشین‌کاری می‌کنند، که قبل از شروع عملیات اصلی ماشینکاری قطعات توسط یک واترجت ابتدا برش می شوند. فلزات نامتعارفی همانند تیتانیم، اینکونل، سرب،قلع و نیکل هم تاما توسط واترجت ها ابتدا به راحتی برش می شوند.

• صنایع خودرو سازی

جالب است بدانید بسیاری از ابزارهای تخصصی مورد استفاده در صنایع خودروهای سبک و سنگین با استفاده از واترجتها برشکاری می شودن، همچنین برش اولیه بسیاری از مواد ساخت قطعات خودروها نیز امروزه با استفاده از واترجت انجام می شود.

• کارگاه های مدل سازی و برش لیزر

واترجت فرایند جدارتراشی تولیدات تک محصولی و عموما مدلهایی که از روی آنها تولید انبوه آغاز می شود را انجام می دهد. از آن گذشته امروزه در کارگاه های تخصصی برش لیزر نیز می توان یک دستگاه واترجت پیدا کرد. چرا؟ به دلیل اینکه در برش لیزر گاهی با ناتوانی برای ایجاد یک برش دقیق در یک زاویه سخت مواجه خواهند شد که خیلی سریع بقیه فرایند را با استفاده از واترجت انجام می دهند.

اجزای تشکیل دهنده واترجت

حالا که بصورت اجمالی با واترجت و کارایی های آن آشنا شده اید اشاره کوتاهی می کنیم به اجزای اصلی تشکیل دهنده این دستگاه . قطعا واترجت مجموعه ای بسیار فراتر و پیچیده تر از آب پرفشار و ریز ساینده ها می باشد ذکر این نکته ضروری است . اجزایی را برای شما شرح می دهیم که تقریبا در تمامی دستگاه های واترجت از قطعات اصلی هستند.

1-سیستم کنترلر یا مغز هوشمند دستگاه واترجت

سیستمی مبتنی بر یک رایانه شخصی است، یک دستگاه کامپیوتر که توانمندی پذیرش و نصب برنامه های تخصصی واترجت را داشته باشد . به مثابه یک گوشواره بر روی دستگاه اصلی نصب شده و تمامی برنامه ها و فرامین لازم برای برش و یا سایش ابتدا باید در این کامپیوتر طرح ریزی شود.

2-نازل برش

این سر برشی چند محوره کامپیوتری، دارای بریدگی هایی زاویه دار است . تمامی اعمال اصلی برش ابتدا توسط سیستم مغز هوشمند دستگاه به آن دیکته و سپس نازل برش آنها را اجرا می نماید . می توان از آن برای حرکات خودکار و برش هایی عمودی و دقیق استفاده کرد.

3-مخزن ساینده واترجت

هم به شکل یک مخزن موقت و معبری برای عبور ریز ساینده ها عمل می کند و هم با استفاده از طراحی هوشمندی که دارد میزان فشار ورودی ریز ساینده ها را تحت کنترل دارد.

4- مخزن محافظ واترجت ؟

این مخزن به نوعی یک محفظه کنترل و مهار فشارانرژی اضافی واترجت بعد از اینکه قطعات را از طریق ماشینکاری برش داد می باشد . باید عنوان داشت که فشار آب همراه با ریز ساینده ها پس از برش کنترل نمی شوند . بایستی فشار ویران کننده آن در یک محفظه رام و مهار شود که جریان پس از عبور از معبر برش داخل این محظه کنترل می گردد.

5-پمپ آب واترجت

همانطور که از اسم آن برمی آید وظیفه بسیار حساس پمپاژ آب بر مبنای فشار تعیین شده از سیستم هوشمند را بر عهده دارد.

انواع ریزساینده ها که در فرایند واترجت استفاده می شوند

به ماده اصلی که به عنوان ریزساینده در واتر جت استفاده می شود ابرسیو می گویند که ترکیبی از چندگونه مواد عموما شیمیایی می باشد. در کنار ابرسیو ممکن است بسته به نوع جنس قطعه ای که می خواهیم برش دهیم ریزساینده ما تغییر نماید . در این صورت از سیلیکون کارباید ، سیلیس و یا لعل استفاده می شود. معمولا ریز ساینده ها پس از اتمام فرایند قابل بازیافت نیستند و بایستی تحت تدابیر زیست محیطی نسبت به معدوم کردن آنها اقدام نمود.