Pemotongan WaterJet mungkin merupakan metode pemrosesan yang lebih sederhana, tetapi dilengkapi dengan pukulan yang kuat dan mengharuskan operator untuk menjaga kesadaran akan keausan dan keakuratan beberapa bagian.
Pemotongan jet air paling sederhana adalah proses pemotongan jet air bertekanan tinggi menjadi bahan. Teknologi ini biasanya saling melengkapi dengan teknologi pemrosesan lainnya, seperti penggilingan, laser, EDM, dan plasma. Dalam proses jet air, tidak ada zat atau uap berbahaya yang terbentuk, dan tidak ada zona yang terkena dampak panas atau tegangan mekanik yang terbentuk. Jet air dapat memotong detail yang sangat tipis pada batu, kaca, dan logam; dengan cepat mengebor lubang di titanium; memotong makanan; dan bahkan membunuh patogen dalam minuman dan saus.
Semua mesin Waterjet memiliki pompa yang dapat menekan air untuk pengiriman ke kepala pemotongan, di mana ia dikonversi menjadi aliran supersonik. Ada dua jenis pompa utama: pompa berbasis drive langsung dan pompa berbasis pendorong.
Peran pompa penggerak langsung mirip dengan pembersih bertekanan tinggi, dan pompa tiga silinder menggerakkan tiga plunger langsung dari motor listrik. Tekanan kerja kontinu maksimum adalah 10% hingga 25% lebih rendah dari pompa booster serupa, tetapi ini masih membuatnya antara 20.000 dan 50.000 psi.
Pompa berbasis intensifier membentuk sebagian besar pompa tekanan ultra-tinggi (yaitu, pompa lebih dari 30.000 psi). Pompa ini mengandung dua sirkuit cairan, satu untuk air dan yang lainnya untuk hidrolika. Filter saluran masuk air pertama kali melewati filter kartrid 1 mikron dan kemudian filter 0,45 mikron untuk mengisap air keran biasa. Air ini memasuki pompa booster. Sebelum memasuki pompa booster, tekanan pompa booster dipertahankan sekitar 90 psi. Di sini, tekanan meningkat menjadi 60.000 psi. Sebelum air akhirnya meninggalkan set pompa dan mencapai kepala pemotongan melalui pipa, air melewati peredam kejut. Perangkat ini dapat menekan fluktuasi tekanan untuk meningkatkan konsistensi dan menghilangkan pulsa yang meninggalkan tanda pada benda kerja.
Di sirkuit hidrolik, motor listrik antara motor listrik menarik oli dari tangki oli dan menekannya. Minyak bertekanan mengalir ke manifold, dan katup manifold secara bergantian menyuntikkan minyak hidrolik di kedua sisi biskuit dan rakitan plunger untuk menghasilkan aksi stroke booster. Karena permukaan plunger lebih kecil dari pada biskuit, tekanan oli “meningkatkan” tekanan air.
Booster adalah pompa bolak-balik, yang berarti bahwa rakitan biskuit dan plunger memberikan air bertekanan tinggi dari satu sisi booster, sementara air bertekanan rendah memenuhi sisi lain. Resirkulasi juga memungkinkan oli hidrolik menjadi dingin ketika kembali ke tangki. Katup periksa memastikan bahwa air bertekanan rendah dan tekanan tinggi hanya dapat mengalir dalam satu arah. Silinder bertekanan tinggi dan tutup ujung yang merangkum komponen plunger dan biskuit harus memenuhi persyaratan khusus untuk menahan kekuatan proses dan siklus tekanan yang konstan. Seluruh sistem dirancang untuk gagal secara bertahap, dan kebocoran akan mengalir ke "lubang pembuangan" khusus, yang dapat dipantau oleh operator untuk menjadwalkan pemeliharaan rutin yang lebih baik.
Pipa tekanan tinggi khusus mengangkut air ke kepala pemotongan. Pipa juga dapat memberikan kebebasan bergerak untuk kepala pemotongan, tergantung pada ukuran pipa. Stainless steel adalah bahan pilihan untuk pipa -pipa ini, dan ada tiga ukuran umum. Pipa baja dengan diameter 1/4 inci cukup fleksibel untuk terhubung ke peralatan olahraga, tetapi tidak direkomendasikan untuk transportasi jarak jauh air bertekanan tinggi. Karena tabung ini mudah ditekuk, bahkan menjadi gulungan, panjang 10 hingga 20 kaki dapat mencapai gerakan X, Y, dan Z. Pipa 3/8-inci yang lebih besar 3/8-inci biasanya membawa air dari pompa ke bagian bawah peralatan bergerak. Meskipun dapat ditekuk, umumnya tidak cocok untuk peralatan gerak pipa. Pipa terbesar, berukuran 9/16 inci, adalah yang terbaik untuk mengangkut air bertekanan tinggi dari jarak jauh. Diameter yang lebih besar membantu mengurangi kehilangan tekanan. Pipa sebesar ini sangat kompatibel dengan pompa besar, karena sejumlah besar air bertekanan tinggi juga memiliki risiko lebih besar potensi kehilangan tekanan. Namun, pipa dengan ukuran ini tidak dapat ditekuk, dan perlengkapan perlu dipasang di sudut.
Mesin pemotong jet air murni adalah mesin pemotong jet air paling awal, dan sejarahnya dapat ditelusuri kembali ke awal 1970 -an. Dibandingkan dengan kontak atau inhalasi bahan, mereka menghasilkan lebih sedikit air pada bahan, sehingga cocok untuk produksi produk seperti interior otomotif dan popok sekali pakai. Cairannya sangat tipis-0,004 inci hingga 0,010 inci dan memberikan geometri yang sangat rinci dengan kehilangan bahan yang sangat sedikit. Gaya pemotongan sangat rendah, dan perbaikan biasanya sederhana. Mesin-mesin ini paling cocok untuk operasi 24 jam.
Ketika mempertimbangkan kepala pemotongan untuk mesin waterjet murni, penting untuk diingat bahwa kecepatan aliran adalah fragmen mikroskopis atau partikel dari bahan sobek, bukan tekanan. Untuk mencapai kecepatan tinggi ini, air bertekanan mengalir melalui lubang kecil di permata (biasanya safir, ruby atau berlian) difiksasi di ujung nosel. Pemotongan tipikal menggunakan diameter lubang 0,004 inci hingga 0,010 inci, sedangkan aplikasi khusus (seperti beton yang disemprot) dapat menggunakan ukuran hingga 0,10 inci. Pada 40.000 psi, aliran dari lubang bergerak dengan kecepatan sekitar Mach 2, dan pada 60.000 psi, aliran melebihi Mach 3.
Perhiasan yang berbeda memiliki keahlian yang berbeda dalam pemotongan air. Sapphire adalah bahan tujuan umum yang paling umum. Mereka bertahan sekitar 50 hingga 100 jam waktu pemotongan, meskipun aplikasi Waterjet abrasif membagi dua kali ini. Rubi tidak cocok untuk pemotongan air murni, tetapi aliran air yang mereka hasilkan sangat cocok untuk pemotongan abrasif. Dalam proses pemotongan abrasif, waktu pemotongan untuk rubi adalah sekitar 50 hingga 100 jam. Berlian jauh lebih mahal daripada safir dan rubi, tetapi waktu pemotongan antara 800 dan 2.000 jam. Ini membuat berlian sangat cocok untuk operasi 24 jam. Dalam beberapa kasus, lubang berlian juga dapat dibersihkan dan digunakan kembali secara ultrasonik.
Dalam mesin waterjet abrasif, mekanisme pemindahan material bukanlah aliran air itu sendiri. Sebaliknya, aliran mempercepat partikel abrasif untuk merusak material. Mesin -mesin ini ribuan kali lebih kuat daripada mesin pemotong air murni, dan dapat memotong bahan keras seperti logam, batu, bahan komposit, dan keramik.
Aliran abrasif lebih besar dari aliran jet air murni, dengan diameter antara 0,020 inci dan 0,050 inci. Mereka dapat memotong tumpukan dan bahan setebal 10 inci tanpa membuat zona yang terkena dampak panas atau tekanan mekanis. Meskipun kekuatan mereka telah meningkat, kekuatan pemotongan aliran abrasif masih kurang dari satu pon. Hampir semua operasi pengaliran abrasif menggunakan perangkat pengambilan, dan dapat dengan mudah beralih dari penggunaan satu kepala ke penggunaan multi-head, dan bahkan jet air abrasif dapat dikonversi menjadi jet air murni.
Abrasif itu sulit, dipilih secara khusus dan ukuran pasir biasanya. Ukuran jaringan yang berbeda cocok untuk pekerjaan yang berbeda. Permukaan yang halus dapat diperoleh dengan 120 abrasive mesh, sementara 80 abrasive mesh telah terbukti lebih cocok untuk aplikasi tujuan umum. Kecepatan pemotongan abrasif 50 mesh lebih cepat, tetapi permukaannya sedikit lebih kasar.
Meskipun jet air lebih mudah dioperasikan daripada banyak mesin lain, tabung pencampuran membutuhkan perhatian operator. Potensi percepatan tabung ini seperti laras senapan, dengan ukuran yang berbeda dan kehidupan pengganti yang berbeda. Tabung pencampuran yang tahan lama adalah inovasi revolusioner dalam pemotongan jet air abrasif, tetapi tabungnya masih sangat rapuh-jika kepala pemotongan bersentuhan dengan perlengkapan, benda berat, atau bahan target, tabung dapat mengerem. Pipa yang rusak tidak dapat diperbaiki, sehingga menurunkan biaya membutuhkan pemecahan penggantian. Mesin modern biasanya memiliki fungsi deteksi tabrakan otomatis untuk mencegah tabrakan dengan tabung pencampuran.
Jarak pemisahan antara tabung pencampuran dan bahan target biasanya 0,010 inci hingga 0,200 inci, tetapi operator harus ingat bahwa pemisahan yang lebih besar dari 0,080 inci akan menyebabkan pembekuan di bagian atas tepi potong bagian. Pemotongan bawah air dan teknik lain dapat mengurangi atau menghilangkan pembekuan ini.
Awalnya, tabung pencampuran terbuat dari tungsten carbide dan hanya memiliki masa pakai empat hingga enam jam pemotongan. Pipa komposit berbiaya rendah saat ini dapat mencapai masa pemotongan 35 hingga 60 jam dan direkomendasikan untuk pemotongan kasar atau melatih operator baru. Tabung karbida semen komposit memperpanjang masa pakainya hingga 80 hingga 90 jam pemotongan. Tabung karbida komposit berkualitas tinggi memiliki masa pemotongan 100 hingga 150 jam, cocok untuk presisi dan pekerjaan sehari-hari, dan menunjukkan keausan konsentris yang paling dapat diprediksi.
Selain memberikan gerakan, peralatan mesin Waterjet juga harus mencakup metode pengamanan benda kerja dan sistem untuk mengumpulkan dan mengumpulkan air dan puing -puing dari operasi pemesinan.
Mesin stasioner dan satu dimensi adalah air yang paling sederhana. Jet air stasioner biasanya digunakan dalam ruang angkasa untuk memotong bahan komposit. Operator memberi makan material ke sungai seperti gergaji band, sementara penangkap mengumpulkan sungai dan puing -puing. Sebagian besar air stasioner adalah air murni, tetapi tidak semua. Mesin celah adalah varian dari mesin stasioner, di mana produk -produk seperti kertas diumpankan melalui mesin, dan jet air memotong produk menjadi lebar tertentu. Mesin crosscutting adalah mesin yang bergerak sepanjang sumbu. Mereka sering bekerja dengan mesin celah untuk membuat pola seperti jaringan pada produk seperti mesin penjual otomatis seperti brownies. Mesin celah memotong produk menjadi lebar tertentu, sedangkan mesin lintas pemotongan melintasi produk yang diumpankan di bawahnya.
Operator tidak boleh menggunakan waterjet abrasif jenis ini secara manual ini. Sulit untuk memindahkan objek yang dipotong pada kecepatan yang spesifik dan konsisten, dan sangat berbahaya. Banyak produsen bahkan tidak akan mengutip mesin untuk pengaturan ini.
Tabel XY, juga disebut mesin pemotong flatbed, adalah mesin pemotong air dua dimensi yang paling umum. Jet air murni memotong gasket, plastik, karet, dan busa, sementara model abrasif memotong logam, komposit, kaca, batu, dan keramik. Meja kerja bisa sekecil 2 × 4 kaki atau sebesar 30 × 100 kaki. Biasanya, kontrol alat mesin ini ditangani oleh CNC atau PC. Servo Motors, biasanya dengan umpan balik loop tertutup, memastikan integritas posisi dan kecepatan. Unit dasar termasuk panduan linier, rumah bantalan dan drive sekrup bola, sedangkan unit jembatan juga mencakup teknologi ini, dan tangki pengumpulan mencakup dukungan material.
XY Workbenches biasanya datang dalam dua gaya: Mid-rail gantry workbench mencakup dua rel panduan dasar dan jembatan, sedangkan meja kerja kantilever menggunakan pangkalan dan jembatan yang kaku. Kedua jenis mesin termasuk beberapa bentuk penyesuaian tinggi kepala. Penyesuaian sumbu Z ini dapat mengambil bentuk engkol manual, sekrup listrik, atau sekrup servo yang sepenuhnya dapat diprogram.
Bah pada meja kerja XY biasanya merupakan tangki air yang diisi dengan air, yang dilengkapi dengan kisi -kisi atau bilah untuk mendukung benda kerja. Proses pemotongan mengkonsumsi dukungan ini secara perlahan. Perangkap dapat dibersihkan secara otomatis, limbah disimpan dalam wadah, atau bisa manual, dan operator secara teratur menyekop kaleng.
Karena proporsi item dengan hampir tidak ada permukaan datar meningkat, kemampuan lima sumbu (atau lebih) sangat penting untuk pemotongan air modern. Untungnya, kepala pemotong ringan dan kekuatan recoil rendah selama proses pemotongan memberikan insinyur desain kebebasan yang tidak dimiliki oleh penggilingan beban tinggi. Pemotongan WaterJet lima sumbu awalnya menggunakan sistem templat, tetapi pengguna segera beralih ke lima sumbu yang dapat diprogram untuk menghilangkan biaya templat.
Namun, bahkan dengan perangkat lunak khusus, pemotongan 3D lebih rumit daripada pemotongan 2D. Bagian ekor komposit dari Boeing 777 adalah contoh ekstrem. Pertama, operator mengunggah program dan program staf "Pogostick" yang fleksibel. Derek overhead mengangkut bahan bagian, dan bilah pegas dibuka ke ketinggian yang sesuai dan bagian -bagiannya diperbaiki. Sumbu Z non-pemotongan khusus menggunakan probe kontak untuk memposisikan bagian dalam ruang secara akurat, dan titik sampel untuk mendapatkan ketinggian dan arah bagian yang benar. Setelah itu, program ini dialihkan ke posisi sebenarnya dari bagian tersebut; Probe menarik kembali untuk memberi ruang bagi sumbu z dari kepala pemotongan; Program berjalan untuk mengontrol semua lima sumbu untuk menjaga kepala pemotongan tegak lurus ke permukaan untuk dipotong, dan untuk beroperasi sesuai kebutuhan perjalanan dengan kecepatan yang tepat.
Abrasif diperlukan untuk memotong bahan komposit atau logam apa pun yang lebih besar dari 0,05 inci, yang berarti bahwa ejector perlu dicegah dari memotong bilah pegas dan bed tool setelah pemotongan. Penangkapan poin khusus adalah cara terbaik untuk mencapai pemotongan air lima sumbu. Tes telah menunjukkan bahwa teknologi ini dapat menghentikan pesawat jet 50-tenaga kuda di bawah 6 inci. Bingkai berbentuk-C menghubungkan penangkap ke pergelangan tangan sumbu-z untuk menangkap bola dengan benar ketika kepala memangkas seluruh keliling bagian. Point Catcher juga menghentikan abrasi dan mengkonsumsi bola baja dengan kecepatan sekitar 0,5 hingga 1 pon per jam. Dalam sistem ini, jet dihentikan oleh dispersi energi kinetik: Setelah jet memasuki perangkap, ia menemukan bola baja yang terkandung, dan bola baja berputar untuk mengkonsumsi energi jet. Bahkan ketika secara horizontal dan (dalam beberapa kasus) terbalik, penangkap spot dapat bekerja.
Tidak semua bagian lima sumbu sama rumitnya. Ketika ukuran bagian meningkat, penyesuaian program dan verifikasi posisi bagian dan akurasi pemotongan menjadi lebih rumit. Banyak toko menggunakan mesin 3D untuk pemotongan 2D sederhana dan pemotongan 3D kompleks setiap hari.
Operator harus menyadari bahwa ada perbedaan besar antara akurasi bagian dan akurasi gerak mesin. Bahkan mesin dengan akurasi yang hampir sempurna, gerakan dinamis, kontrol kecepatan, dan pengulangan yang sangat baik mungkin tidak dapat menghasilkan bagian "sempurna". Keakuratan bagian yang sudah jadi adalah kombinasi dari kesalahan proses, kesalahan mesin (kinerja XY) dan stabilitas benda kerja (fixture, kerataan dan stabilitas suhu).
Saat memotong bahan dengan ketebalan kurang dari 1 inci, akurasi jet air biasanya antara ± 0,003 hingga 0,015 inci (0,07 hingga 0,4 mm). Keakuratan bahan yang tebal lebih dari 1 inci berada dalam ± 0,005 hingga 0,100 inci (0,12 hingga 2,5 mm). Tabel XY berkinerja tinggi dirancang untuk akurasi penentuan posisi linier 0,005 inci atau lebih tinggi.
Kesalahan potensial yang mempengaruhi akurasi termasuk kesalahan kompensasi pahat, kesalahan pemrograman, dan pergerakan mesin. Kompensasi pahat adalah input nilai ke dalam sistem kontrol untuk memperhitungkan lebar pemotongan jet-yaitu, jumlah jalur pemotongan yang harus diperluas agar bagian akhir mendapatkan ukuran yang benar. Untuk menghindari kesalahan potensial dalam pekerjaan presisi tinggi, operator harus melakukan pemotongan uji coba dan memahami bahwa kompensasi alat harus disesuaikan agar sesuai dengan frekuensi keausan tabung pencampuran.
Kesalahan pemrograman paling sering terjadi karena beberapa kontrol XY tidak menampilkan dimensi pada program bagian, sehingga sulit untuk mendeteksi kurangnya pencocokan dimensi antara program bagian dan gambar CAD. Aspek penting dari gerakan mesin yang dapat memperkenalkan kesalahan adalah celah dan pengulangan di unit mekanik. Penyesuaian servo juga penting, karena penyesuaian servo yang tidak tepat dapat menyebabkan kesalahan dalam celah, pengulangan, vertikalitas, dan obrolan. Bagian kecil dengan panjang dan lebar kurang dari 12 inci tidak memerlukan sebanyak tabel XY seperti bagian besar, sehingga kemungkinan kesalahan gerak mesin lebih sedikit.
Abrasives menyumbang dua pertiga dari biaya operasi sistem waterjet. Lainnya termasuk daya, air, udara, segel, katup periksa, lubang, pipa pencampur, filter saluran masuk air, dan suku cadang untuk pompa hidrolik dan silinder bertekanan tinggi.
Operasi daya penuh tampaknya lebih mahal pada awalnya, tetapi peningkatan produktivitas melebihi biaya. Ketika laju aliran abrasif meningkat, kecepatan pemotongan akan meningkat dan biaya per inci akan berkurang hingga mencapai titik optimal. Untuk produktivitas maksimum, operator harus menjalankan kepala pemotongan pada kecepatan pemotongan tercepat dan tenaga kuda maksimum untuk penggunaan optimal. Jika sistem 100-tenaga kuda hanya dapat menjalankan kepala 50-tenaga kuda, maka menjalankan dua kepala pada sistem dapat mencapai efisiensi ini.
Mengoptimalkan pemotongan air abrasif membutuhkan perhatian pada situasi spesifik yang dihadapi, tetapi dapat memberikan peningkatan produktivitas yang sangat baik.
Tidak bijaksana untuk memotong celah udara yang lebih besar dari 0,020 inci karena jet terbuka di celah dan secara kasar memotong level yang lebih rendah. Menumpuk lembaran material bersama -sama dapat mencegah hal ini.
Ukur produktivitas dalam hal biaya per inci (yaitu, jumlah suku cadang yang diproduksi oleh sistem), bukan biaya per jam. Faktanya, produksi yang cepat diperlukan untuk mengamortisasi biaya tidak langsung.
Waterjets yang sering menembus bahan komposit, kaca, dan batu harus dilengkapi dengan pengontrol yang dapat mengurangi dan meningkatkan tekanan air. Vacuum Assist dan teknologi lainnya meningkatkan kemungkinan berhasil menusuk bahan rapuh atau laminasi tanpa merusak bahan target.
Otomatisasi penanganan material masuk akal hanya ketika penanganan material menyumbang sebagian besar biaya produksi suku cadang. Mesin waterjet abrasif biasanya menggunakan pembongkaran manual, sementara pemotongan pelat terutama menggunakan otomatisasi.
Sebagian besar sistem WaterJet menggunakan air keran biasa, dan 90% operator WaterJet tidak membuat persiapan selain melunakkan air sebelum mengirim air ke filter saluran masuk. Menggunakan osmosis terbalik dan deionizer untuk memurnikan air mungkin menggoda, tetapi menghilangkan ion membuatnya lebih mudah bagi air untuk menyerap ion dari logam dalam pompa dan pipa bertekanan tinggi. Ini dapat memperpanjang umur lubang, tetapi biaya penggantian silinder tekanan tinggi, periksa katup dan penutup ujung jauh lebih tinggi.
Pemotongan bawah air mengurangi frosting permukaan (juga dikenal sebagai "fogging") di tepi atas pemotongan air abrasif, sementara juga sangat mengurangi kebisingan jet dan kekacauan di tempat kerja. Namun, ini mengurangi visibilitas jet, sehingga disarankan untuk menggunakan pemantauan kinerja elektronik untuk mendeteksi penyimpangan dari kondisi puncak dan menghentikan sistem sebelum kerusakan komponen.
Untuk sistem yang menggunakan ukuran layar abrasif yang berbeda untuk pekerjaan yang berbeda, silakan gunakan penyimpanan dan pengukuran tambahan untuk ukuran umum. Katup curah kecil (100 lb) atau besar (500 hingga 2.000 lb) dan katup pengukuran terkait memungkinkan pengalihan cepat antara ukuran mesh layar, mengurangi downtime dan kerumitan, sambil meningkatkan produktivitas.
Pemisah dapat secara efektif memotong bahan dengan ketebalan kurang dari 0,3 inci. Meskipun lug -lug ini biasanya dapat memastikan penggilingan keran kedua, mereka dapat mencapai penanganan material yang lebih cepat. Bahan yang lebih keras akan memiliki label yang lebih kecil.
Mesin dengan jet air abrasif dan mengontrol kedalaman pemotongan. Untuk bagian yang tepat, proses yang baru lahir ini dapat memberikan alternatif yang menarik.
Sunlight-Tech Inc. telah menggunakan micromachining laser mikol dan micromilling solutions solutions GF Solutions 'untuk menghasilkan bagian dengan toleransi kurang dari 1 mikron.
Pemotongan Waterjet menempati tempat di bidang pembuatan material. Artikel ini melihat bagaimana WaterJets bekerja untuk toko Anda dan melihat prosesnya.
Waktu posting: Sep-04-2021