Pemotongan waterjet mungkin merupakan metode pemrosesan yang lebih sederhana, namun dilengkapi dengan pukulan yang kuat dan mengharuskan operator untuk tetap waspada terhadap keausan dan keakuratan beberapa bagian.
Pemotongan pancaran air yang paling sederhana adalah proses pemotongan pancaran air bertekanan tinggi menjadi material.Teknologi ini biasanya melengkapi teknologi pemrosesan lainnya, seperti milling, laser, EDM, dan plasma.Dalam proses pancaran air, tidak ada zat atau uap berbahaya yang terbentuk, dan tidak ada zona yang terpengaruh panas atau tekanan mekanis yang terbentuk.Pancaran air dapat memotong detail ultra-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 memberi tekanan pada air untuk dialirkan ke cutting head, yang kemudian diubah menjadi aliran supersonik.Ada dua jenis pompa utama: pompa berbasis penggerak langsung dan pompa berbasis booster.
Peran pompa penggerak langsung mirip dengan pembersih bertekanan tinggi, dan pompa tiga silinder menggerakkan tiga pendorong langsung dari motor listrik.Tekanan kerja kontinu maksimum adalah 10% hingga 25% lebih rendah dibandingkan pompa booster serupa, namun tekanan ini masih tetap antara 20.000 dan 50.000 psi.
Pompa berbasis intensifier merupakan mayoritas pompa bertekanan sangat tinggi (yaitu, pompa di atas 30.000 psi).Pompa ini berisi dua sirkuit fluida, satu untuk air dan yang lainnya untuk hidrolik.Filter saluran masuk air terlebih dahulu melewati filter kartrid 1 mikron dan kemudian filter 0,45 mikron untuk menyedot air keran biasa.Air ini masuk ke pompa booster.Sebelum masuk ke booster pump, tekanan booster pump dijaga sekitar 90 psi.Di sini, tekanan ditingkatkan hingga 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 getaran yang meninggalkan bekas pada benda kerja.
Dalam rangkaian hidrolik, motor listrik di antara motor listrik mengambil oli dari tangki oli dan memberi tekanan padanya.Oli bertekanan mengalir ke manifold, dan katup manifold secara bergantian menyuntikkan oli hidrolik di kedua sisi biskuit dan rakitan pendorong untuk menghasilkan aksi langkah booster.Karena permukaan pendorong lebih kecil dibandingkan permukaan biskuit, tekanan minyak “meningkatkan” tekanan air.
Booster merupakan pompa bolak-balik, artinya biskuit dan rakitan pendorong mengalirkan air bertekanan tinggi dari satu sisi booster, sedangkan air bertekanan rendah mengisi sisi lainnya.Resirkulasi juga memungkinkan oli hidrolik menjadi dingin saat kembali ke tangki.Katup periksa memastikan air bertekanan rendah dan bertekanan tinggi hanya dapat mengalir dalam satu arah.Silinder bertekanan tinggi dan penutup ujung yang membungkus komponen pendorong dan biskuit harus memenuhi persyaratan khusus untuk menahan gaya proses dan siklus tekanan konstan.Seluruh sistem dirancang untuk mengalami kerusakan secara bertahap, dan kebocoran akan mengalir ke “lubang pembuangan” khusus, yang dapat dipantau oleh operator untuk menjadwalkan perawatan rutin dengan lebih baik.
Pipa khusus bertekanan tinggi mengalirkan air ke kepala pemotongan.Pipa juga dapat memberikan keleluasaan gerak bagi cutting head, tergantung dari besar kecilnya pipa.Baja tahan karat adalah bahan pilihan untuk pipa ini, dan ada tiga ukuran umum.Pipa baja dengan diameter 1/4 inci cukup fleksibel untuk disambungkan ke peralatan olahraga, tetapi tidak disarankan untuk pengangkutan air bertekanan tinggi jarak jauh.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 mengalirkan air dari pompa ke bagian bawah peralatan bergerak.Meskipun dapat ditekuk, namun umumnya tidak cocok untuk peralatan gerak pipa.Pipa terbesar, berukuran 9/16 inci, paling baik untuk mengalirkan air bertekanan tinggi dalam jarak jauh.Diameter yang lebih besar membantu mengurangi kehilangan tekanan.Pipa sebesar ini sangat kompatibel dengan pompa berukuran besar, karena air bertekanan tinggi dalam jumlah besar juga memiliki risiko potensi kehilangan tekanan yang lebih besar.Namun, pipa sebesar ini tidak dapat ditekuk, dan alat kelengkapan harus dipasang di sudut-sudutnya.
Mesin pemotong jet air murni adalah mesin pemotong jet air paling awal, dan sejarahnya dapat ditelusuri kembali ke awal tahun 1970-an.Dibandingkan dengan bahan yang bersentuhan atau terhirup, bahan ini menghasilkan lebih sedikit air pada bahan tersebut, sehingga cocok untuk produksi produk seperti interior otomotif dan popok sekali pakai.Cairan ini sangat tipis dengan diameter 0,004 inci hingga 0,010 inci-dan memberikan geometri yang sangat detail dengan sedikit kehilangan material.Gaya pemotongannya sangat rendah, dan pemasangannya biasanya sederhana.Mesin ini paling cocok untuk pengoperasian 24 jam.
Saat mempertimbangkan kepala pemotongan untuk mesin waterjet murni, penting untuk diingat bahwa kecepatan aliran adalah pecahan mikroskopis atau partikel bahan sobek, bukan tekanan.Untuk mencapai kecepatan tinggi ini, air bertekanan mengalir melalui lubang kecil di permata (biasanya safir, rubi, atau berlian) yang dipasang di ujung nosel.Pemotongan tipikal menggunakan diameter lubang 0,004 inci hingga 0,010 inci, sedangkan aplikasi khusus (seperti beton yang disemprotkan) dapat menggunakan ukuran hingga 0,10 inci.Pada 40.000 psi, aliran dari lubang mengalir dengan kecepatan sekitar Mach 2, dan pada 60.000 psi, aliran melebihi Mach 3.
Perhiasan yang berbeda memiliki keahlian berbeda dalam pemotongan waterjet.Safir adalah bahan serba guna yang paling umum.Mereka bertahan sekitar 50 hingga 100 jam waktu pemotongan, meskipun aplikasi waterjet abrasif mengurangi separuh waktu tersebut.Batu rubi tidak cocok untuk pemotongan waterjet murni, tetapi aliran air yang dihasilkannya sangat cocok untuk pemotongan abrasif.Pada proses pemotongan abrasif, waktu pemotongan batu rubi sekitar 50 hingga 100 jam.Berlian jauh lebih mahal daripada safir dan rubi, namun waktu pemotongannya antara 800 dan 2.000 jam.Hal ini membuat berlian sangat cocok untuk pengoperasian 24 jam.Dalam beberapa kasus, lubang berlian juga dapat dibersihkan dan digunakan kembali secara ultrasonik.
Pada mesin waterjet abrasif, mekanisme penghilangan material bukanlah aliran air itu sendiri.Sebaliknya, aliran tersebut mempercepat partikel abrasif hingga menimbulkan korosi pada material.Mesin ini ribuan kali lebih bertenaga dibandingkan mesin pemotong waterjet murni, dan dapat memotong material keras seperti logam, batu, material 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 material setebal 10 inci tanpa menimbulkan zona yang terkena panas atau tekanan mekanis.Meski kekuatannya meningkat, gaya potong aliran abrasif masih kurang dari satu pon.Hampir semua operasi pengaliran abrasif menggunakan perangkat pengaliran, dan dapat dengan mudah beralih dari penggunaan satu kepala ke penggunaan multi-kepala, dan bahkan pancaran air abrasif dapat diubah menjadi pancaran air murni.
Bahan abrasifnya keras, pasir yang dipilih dan berukuran khusus, biasanya pasir garnet.Ukuran kisi yang berbeda cocok untuk pekerjaan yang berbeda.Permukaan halus dapat diperoleh dengan bahan abrasif 120 mesh, sedangkan bahan abrasif 80 mesh terbukti lebih cocok untuk aplikasi keperluan umum.Kecepatan potong abrasif 50 mesh lebih cepat, tetapi permukaannya sedikit lebih kasar.
Meskipun pancaran air lebih mudah dioperasikan dibandingkan mesin lainnya, tabung pencampur memerlukan perhatian operator.Potensi akselerasi tabung ini seperti laras senapan, dengan ukuran berbeda dan umur penggantian berbeda.Tabung pencampur yang tahan lama adalah inovasi revolusioner dalam pemotongan pancaran air yang bersifat abrasif, namun tabung tersebut masih sangat rapuh-jika kepala pemotong bersentuhan dengan perlengkapan, benda berat, atau bahan target, tabung dapat rem.Pipa yang rusak tidak dapat diperbaiki, jadi untuk menekan biaya diperlukan minimalisasi penggantian.Mesin modern biasanya memiliki fungsi deteksi tabrakan otomatis untuk mencegah tabrakan dengan tabung pencampur.
Jarak pemisahan antara tabung pencampur dan bahan target biasanya 0,010 inci hingga 0,200 inci, namun operator harus ingat bahwa jarak yang lebih besar dari 0,080 inci akan menyebabkan pembekuan pada bagian atas tepi potongan bagian.Pemotongan di bawah air dan teknik lainnya dapat mengurangi atau menghilangkan embun beku ini.
Awalnya, tabung pencampur terbuat dari tungsten karbida dan hanya memiliki masa pakai empat hingga enam jam pemotongan.Pipa komposit berbiaya rendah saat ini dapat mencapai umur pemotongan 35 hingga 60 jam dan direkomendasikan untuk pemotongan kasar atau pelatihan operator baru.Tabung karbida semen komposit memperpanjang masa pakainya hingga 80 hingga 90 jam pemotongan.Tabung karbida semen komposit berkualitas tinggi memiliki masa pemotongan 100 hingga 150 jam, cocok untuk pekerjaan presisi dan sehari-hari, serta menunjukkan keausan konsentris yang paling dapat diprediksi.
Selain menyediakan gerak, peralatan mesin waterjet juga harus mencakup metode pengamanan benda kerja dan sistem pengumpulan dan pengumpulan air dan kotoran dari operasi pemesinan.
Mesin stasioner dan satu dimensi adalah jet air yang paling sederhana.Jet air stasioner biasanya digunakan di ruang angkasa untuk memangkas material komposit.Operator memasukkan material ke dalam sungai seperti gergaji pita, sementara penangkap mengumpulkan sungai dan puing-puing.Kebanyakan jet air stasioner adalah jet air murni, namun tidak semuanya.Mesin penggorok adalah varian dari mesin stasioner, di mana produk seperti kertas dimasukkan melalui mesin, dan pancaran air memotong produk menjadi lebar tertentu.Mesin potong silang adalah mesin yang bergerak sepanjang suatu sumbu.Mereka sering bekerja dengan mesin penggorok untuk membuat pola seperti kotak pada produk seperti mesin penjual otomatis seperti brownies.Mesin penggorok memotong produk menjadi lebar tertentu, sedangkan mesin pemotong silang memotong produk yang dimasukkan di bawahnya.
Operator tidak boleh menggunakan waterjet abrasif jenis ini secara manual.Sulit untuk memindahkan benda yang dipotong dengan kecepatan tertentu dan konsisten, dan ini sangat berbahaya.Banyak produsen bahkan tidak mau mengutip mesin untuk pengaturan ini.
Meja XY, juga disebut mesin pemotong flatbed, adalah mesin pemotong waterjet dua dimensi yang paling umum.Jet air murni memotong gasket, plastik, karet, dan busa, sedangkan model abrasif memotong logam, komposit, kaca, batu, dan keramik.Meja kerja bisa berukuran 2 × 4 kaki atau sebesar 30 × 100 kaki.Biasanya pengendalian peralatan mesin ini ditangani oleh CNC atau PC.Motor servo, biasanya dengan umpan balik loop tertutup, menjamin integritas posisi dan kecepatan.Unit dasar mencakup pemandu linier, rumah bantalan, dan penggerak sekrup bola, sedangkan unit jembatan juga mencakup teknologi ini, dan tangki pengumpul mencakup pendukung material.
Meja kerja XY biasanya hadir dalam dua gaya: meja kerja gantri rel tengah mencakup dua rel pemandu dasar dan sebuah jembatan, sedangkan meja kerja kantilever menggunakan alas dan jembatan kaku.Kedua jenis mesin ini dilengkapi beberapa bentuk penyesuaian ketinggian kepala.Penyesuaian sumbu Z ini dapat berupa engkol manual, sekrup listrik, atau sekrup servo yang dapat diprogram sepenuhnya.
Sump pada meja kerja XY biasanya berupa tangki air berisi air yang dilengkapi dengan kisi-kisi atau bilah untuk menopang benda kerja.Proses pemotongan menghabiskan dukungan ini secara perlahan.Perangkap dapat dibersihkan secara otomatis, sampah disimpan dalam wadah, atau dapat dilakukan secara manual, dan operator secara rutin menyekop kaleng tersebut.
Seiring dengan meningkatnya proporsi item yang hampir tidak memiliki permukaan datar, kemampuan lima sumbu (atau lebih) sangat penting untuk pemotongan waterjet modern.Untungnya, kepala pemotong yang ringan dan gaya mundur yang rendah selama proses pemotongan memberikan kebebasan bagi para insinyur desain yang tidak dimiliki oleh penggilingan beban tinggi.Pemotongan waterjet lima sumbu pada awalnya menggunakan sistem templat, namun 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 Boeing 777 adalah contoh ekstrem.Pertama, operator mengunggah program dan memprogram staf “pogostick” yang fleksibel.Derek di atas kepala mengangkut material dari bagian-bagian tersebut, dan batang pegas dibuka ke ketinggian yang sesuai dan bagian-bagian tersebut diperbaiki.Sumbu Z non-pemotongan khusus menggunakan probe kontak untuk memposisikan bagian secara akurat dalam ruang, dan titik sampel untuk mendapatkan ketinggian dan arah bagian yang benar.Setelah itu, program diarahkan ke posisi sebenarnya dari bagian tersebut;probe memendek untuk memberi ruang bagi sumbu Z kepala pemotong;program berjalan untuk mengontrol kelima sumbu agar kepala pemotongan tetap tegak lurus dengan permukaan yang akan dipotong, dan beroperasi sesuai kebutuhan. Perjalanan dengan kecepatan yang tepat.
Bahan abrasif diperlukan untuk memotong material komposit atau logam apa pun yang lebih besar dari 0,05 inci, yang berarti ejektor harus dicegah agar tidak memotong batang pegas dan alas perkakas setelah pemotongan.Penangkapan titik khusus adalah cara terbaik untuk mencapai pemotongan waterjet lima sumbu.Pengujian telah menunjukkan bahwa teknologi ini dapat menghentikan pesawat jet berkekuatan 50 tenaga kuda di bawah 6 inci.Bingkai berbentuk C menghubungkan penangkap ke pergelangan tangan sumbu Z untuk menangkap bola dengan benar saat kepala memotong seluruh lingkar bagian tersebut.Penangkap titik juga menghentikan abrasi dan mengonsumsi bola baja dengan kecepatan sekitar 0,5 hingga 1 pon per jam.Dalam sistem ini, pancaran dihentikan oleh dispersi energi kinetik: setelah pancaran memasuki perangkap, pancaran bertemu dengan bola baja yang terkandung di dalamnya, dan bola baja berputar untuk mengonsumsi energi pancaran.Meskipun secara horizontal dan (dalam beberapa kasus) terbalik, penangkap titik dapat berfungsi.
Tidak semua bagian lima sumbu sama rumitnya.Seiring bertambahnya ukuran komponen, penyesuaian program dan verifikasi posisi komponen dan akurasi pemotongan menjadi lebih rumit.Banyak toko menggunakan mesin 3D untuk pemotongan 2D sederhana dan pemotongan 3D rumit setiap hari.
Operator harus menyadari bahwa ada perbedaan besar antara akurasi komponen dan akurasi gerakan alat berat.Bahkan mesin dengan akurasi yang hampir sempurna, gerakan dinamis, kontrol kecepatan, dan kemampuan pengulangan yang sangat baik mungkin tidak dapat menghasilkan komponen yang “sempurna”.Keakuratan bagian akhir merupakan kombinasi kesalahan proses, kesalahan mesin (kinerja XY) dan stabilitas benda kerja (kestabilan perlengkapan, kerataan, dan suhu).
Saat memotong bahan dengan ketebalan kurang dari 1 inci, keakuratan pancaran air biasanya antara ±0,003 hingga 0,015 inci (0,07 hingga 0,4 mm).Keakuratan material dengan ketebalan lebih dari 1 inci berada dalam kisaran ±0,005 hingga 0,100 inci (0,12 hingga 2,5 mm).Tabel XY berperforma tinggi dirancang untuk akurasi posisi linier 0,005 inci atau lebih tinggi.
Potensi kesalahan yang mempengaruhi akurasi antara lain kesalahan kompensasi pahat, kesalahan pemrograman, dan pergerakan mesin.Kompensasi pahat adalah nilai yang dimasukkan ke dalam sistem kontrol untuk memperhitungkan lebar pemotongan jet-yaitu, jumlah jalur pemotongan yang harus diperluas agar bagian akhir mendapatkan ukuran yang tepat.Untuk menghindari potensi kesalahan dalam pekerjaan presisi tinggi, operator harus melakukan pemotongan percobaan dan memahami bahwa kompensasi alat harus disesuaikan agar sesuai dengan frekuensi keausan tabung pencampur.
Kesalahan pemrograman paling sering terjadi karena beberapa kontrol XY tidak menampilkan dimensi pada bagian program, sehingga sulit untuk mendeteksi kurangnya kecocokan dimensi antara bagian program dan gambar CAD.Aspek penting dari gerak mesin yang dapat menimbulkan kesalahan adalah kesenjangan dan kemampuan pengulangan pada unit mekanis.Penyesuaian servo juga penting, karena penyesuaian servo yang tidak tepat dapat menyebabkan kesalahan pada celah, pengulangan, vertikalitas, dan obrolan.Suku cadang kecil dengan panjang dan lebar kurang dari 12 inci tidak memerlukan tabel XY sebanyak suku cadang besar, sehingga kemungkinan kesalahan gerakan mesin lebih kecil.
Bahan abrasif menyumbang dua pertiga dari biaya pengoperasian sistem waterjet.Lainnya termasuk listrik, air, udara, segel, katup periksa, lubang, pipa pencampur, filter saluran masuk air, dan suku cadang untuk pompa hidrolik dan silinder bertekanan tinggi.
Pengoperasian dengan daya penuh tampak lebih mahal pada awalnya, namun peningkatan produktivitas melebihi biayanya.Dengan meningkatnya laju aliran abrasif, kecepatan potong akan meningkat dan biaya per inci akan menurun 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 head 50 tenaga kuda, maka menjalankan dua head pada sistem dapat mencapai efisiensi ini.
Mengoptimalkan pemotongan waterjet yang abrasif memerlukan perhatian pada situasi spesifik yang ada, namun dapat memberikan peningkatan produktivitas yang sangat baik.
Tidaklah bijaksana untuk memotong celah udara yang lebih besar dari 0,020 inci karena jet akan terbuka di celah tersebut dan secara kasar memotong tingkat yang lebih rendah.Menumpuk lembaran bahan secara berdekatan dapat mencegah hal ini.
Ukur produktivitas dalam hal biaya per inci (yaitu, jumlah komponen yang diproduksi oleh sistem), bukan biaya per jam.Faktanya, produksi yang cepat diperlukan untuk mengamortisasi biaya tidak langsung.
Waterjet yang sering menembus material komposit, kaca, dan batu sebaiknya dilengkapi dengan pengontrol yang dapat menurunkan dan meningkatkan tekanan air.Bantuan vakum dan teknologi lainnya meningkatkan kemungkinan berhasil menembus material yang rapuh atau berlapis tanpa merusak material target.
Otomatisasi penanganan material hanya masuk akal ketika penanganan material menyumbang sebagian besar biaya produksi suku cadang.Mesin waterjet abrasif biasanya menggunakan pembongkaran manual, sedangkan pemotongan pelat terutama menggunakan otomatisasi.
Kebanyakan sistem waterjet menggunakan air keran biasa, dan 90% operator waterjet tidak melakukan persiapan apa pun selain melunakkan air sebelum mengirim air ke filter saluran masuk.Menggunakan osmosis balik dan deionizer untuk memurnikan air mungkin menggoda, tetapi menghilangkan ion akan memudahkan air menyerap ion dari logam di pompa dan pipa bertekanan tinggi.Hal ini dapat memperpanjang umur lubang, tetapi biaya penggantian silinder bertekanan tinggi, katup periksa, dan penutup ujung jauh lebih tinggi.
Pemotongan di bawah air mengurangi pembekuan permukaan (juga dikenal sebagai “fogging”) pada tepi atas pemotongan waterjet yang bersifat abrasif, sekaligus mengurangi kebisingan jet dan kekacauan di tempat kerja.Namun, hal ini mengurangi visibilitas jet, jadi disarankan untuk menggunakan pemantauan kinerja elektronik untuk mendeteksi penyimpangan dari kondisi puncak dan menghentikan sistem sebelum terjadi kerusakan komponen.
Untuk sistem yang menggunakan ukuran layar abrasif berbeda untuk pekerjaan berbeda, harap gunakan penyimpanan dan pengukuran tambahan untuk ukuran umum.Pengangkut curah berukuran kecil (100 pon) atau besar (500 hingga 2.000 pon) dan katup pengukur terkait memungkinkan peralihan cepat antara ukuran jaring penyaring, mengurangi waktu henti dan kerumitan, sekaligus meningkatkan produktivitas.
Pemisah dapat secara efektif memotong bahan dengan ketebalan kurang dari 0,3 inci.Meskipun lug ini biasanya dapat memastikan penggilingan keran yang kedua, namun lug ini dapat menghasilkan penanganan material yang lebih cepat.Bahan yang lebih keras akan memiliki label yang lebih kecil.
Mesin dengan jet air abrasif dan kontrol kedalaman pemotongan.Bagi pihak yang tepat, proses yang baru lahir ini mungkin memberikan alternatif yang menarik.
Sunlight-Tech Inc. telah menggunakan pusat permesinan mikro dan penggilingan mikro laser Microlutions dari GF Machining Solutions untuk memproduksi suku cadang dengan toleransi kurang dari 1 mikron.
Pemotongan waterjet menempati tempat di bidang pembuatan material.Artikel ini membahas cara kerja waterjet untuk toko Anda dan melihat prosesnya.
Waktu posting: 04-Sep-2021