Waterjet -skæring kan være en enklere behandlingsmetode, men den er udstyret med en stærk punch og kræver, at operatøren opretholder opmærksomheden på flere dele af slid og nøjagtighed.
Den enkleste vandstråle er processen med at skære højtryksvandstråler i materialer. Denne teknologi er normalt komplementær til andre behandlingsteknologier, såsom fræsning, laser, EDM og plasma. I vandstråleprocessen dannes der ingen skadelige stoffer eller damp, og der dannes ingen varmepåvirket zone eller mekanisk stress. Vandstråler kan skære ultratynde detaljer om sten, glas og metal; Bor hurtigt huller i titanium; skære mad; og dræber endda patogener i drikkevarer og dips.
Alle vandjetmaskiner har en pumpe, der kan trykke på vandet til levering til skærehovedet, hvor det konverteres til en supersonisk strøm. Der er to hovedtyper af pumper: direkte drevbaserede pumper og boosterbaserede pumper.
Rollen af den direkte drevpumpe ligner den for en højtryksrenser, og den tre-cylindrede pumpe driver tre stempler direkte fra den elektriske motor. Det maksimale kontinuerlige arbejdstryk er 10% til 25% lavere end lignende boosterpumper, men dette holder dem stadig mellem 20.000 og 50.000 psi.
Intensifier-baserede pumper udgør størstedelen af ultrahøjt trykpumper (dvs. pumper over 30.000 psi). Disse pumper indeholder to væskekredsløb, den ene til vand og den anden til hydraulik. Vandindløbsfilteret passerer først gennem et 1 mikron patronfilter og derefter et 0,45 mikronfilter for at suge i almindeligt ledningsvand. Dette vand kommer ind i boosterpumpen. Inden den kommer ind i boosterpumpen, opretholdes boosterpumpens tryk ved ca. 90 psi. Her øges trykket til 60.000 psi. Før vandet til sidst forlader pumpesættet og når skærehovedet gennem rørledningen, passerer vandet gennem støddæmperen. Enheden kan undertrykke tryksvingninger for at forbedre konsistensen og eliminere pulser, der efterlader mærker på emnet.
I det hydrauliske kredsløb trækker den elektriske motor mellem de elektriske motorer olie fra olietanken og tryk på den. Den under trykolie strømmer til manifolden, og ventilen på manifolden indsprøjter skiftevis hydraulisk olie på begge sider af kiks og stempletforsamling for at generere break -virkningen af boosteren. Da overfladen af stemplet er mindre end kiks, forbedrer olietrykket "vandtrykket.
Boosteren er en frem- og tilbagegående pumpe, hvilket betyder, at kiks og stemplettering leverer vand med højt tryk fra den ene side af boosteren, mens vand med lavt tryk fylder den anden side. Recirkulation tillader også den hydrauliske olie at afkøle, når den vender tilbage til tanken. Kontrolventilen sikrer, at vand med lavt tryk og højtryk kun kan strømme i en retning. De højtrykscylindre og slutkapper, der indkapsler stemplet og kikskomponenterne, skal opfylde særlige krav for at modstå kræfterne i processen og konstante trykcyklusser. Hele systemet er designet til gradvist at mislykkes, og lækage flyder til specielle "drænhuller", som kan overvåges af operatøren for bedre at planlægge regelmæssig vedligeholdelse.
Et specielt højttryksrør transporterer vandet til skærehovedet. Røret kan også give bevægelsesfrihed for skærehovedet, afhængigt af rørets størrelse. Rustfrit stål er det valgte materiale til disse rør, og der er tre almindelige størrelser. Stålrør med en diameter på 1/4 tommer er fleksible nok til at oprette forbindelse til sportsudstyr, men anbefales ikke til langdistance transport af vand med højt tryk. Da dette rør er let at bøje, selv i en rulle, kan en længde på 10 til 20 fod opnå X, Y og Z bevægelse. Større 3/8-tommer rør 3/8-tommer bærer normalt vand fra pumpen til bunden af det bevægelige udstyr. Selvom det kan bøjes, er det generelt ikke egnet til rørledningsbevægelsesudstyr. Det største rør, der måler 9/16 inches, er bedst til transport af vand med højt tryk over lange afstande. En større diameter hjælper med at reducere tryktab. Rør af denne størrelse er meget kompatible med store pumper, fordi en stor mængde højtryksvand også har en større risiko for potentielt tryktab. Imidlertid kan rør af denne størrelse ikke bøjes, og fittings skal installeres i hjørnerne.
Den rene vandstråle -skæremaskine er den tidligste vandstråle -skæremaskine, og dens historie kan spores tilbage til de tidlige 1970'ere. Sammenlignet med kontakt eller inhalation af materialer producerer de mindre vand på materialerne, så de er egnede til produktion af produkter såsom bilinteriør og engangsbleer. Væsken er meget tynd-0,004 inches til 0,010 inches i diameter-og giver ekstremt detaljerede geometrier meget lidt materielt tab. Skærekraften er ekstremt lav, og fastgørelsen er normalt enkel. Disse maskiner er bedst egnet til 24-timers drift.
Når man overvejer et skærehoved for en ren vandjetmaskine, er det vigtigt at huske, at strømningshastigheden er de mikroskopiske fragmenter eller partikler af rivematerialet, ikke trykket. For at opnå denne høje hastighed strømmer vand under tryk gennem et lille hul i en perle (normalt en safir, rubin eller diamant) fastgjort i slutningen af dysen. Typisk nedskæring bruger en åbningsdiameter på 0,004 inches til 0,010 tommer, mens specielle anvendelser (såsom sprayet beton) kan bruge størrelser op til 0,10 inches. Ved 40.000 psi bevæger strømmen fra åbningen med en hastighed på ca. Mach 2, og ved 60.000 psi overstiger strømmen Mach 3.
Forskellige smykker har forskellig ekspertise inden for vandjetskæring. Sapphire er det mest almindelige generelle materiale. De varer cirka 50 til 100 timers skæringstid, selvom den slibende vandstråle -applikationshalvering i disse tider. Rubiner er ikke egnede til ren vandjetskæring, men vandstrømmen, de producerer, er meget velegnet til slibende skæring. I slibeskæreprocessen er skæretiden for rubiner ca. 50 til 100 timer. Diamanter er meget dyrere end safirer og rubiner, men skæreiden er mellem 800 og 2.000 timer. Dette gør diamanten særlig velegnet til 24-timers drift. I nogle tilfælde kan diamantåbningen også rengøres og genbruges ultralyd.
I den slibende vandjetmaskine er mekanismen for fjernelse af materiale ikke selve vandstrømmen. Omvendt accelererer strømmen slibende partikler for at korrodere materialet. Disse maskiner er tusinder af gange mere kraftfulde end rene vandstråle -skæremaskiner og kan skære hårde materialer såsom metal, sten, sammensatte materialer og keramik.
Slibende strøm er større end den rene vandstråle -strøm med en diameter mellem 0,020 inches og 0,050 inches. De kan skære stabler og materialer op til 10 tommer tykke uden at skabe varmepåvirkede zoner eller mekanisk stress. Selvom deres styrke er steget, er skærekraften i den slibende strøm stadig mindre end et pund. Næsten alle slibende jettingoperationer bruger en jettingindretning og kan let skifte fra brugen af enhoved til brug af flere hoveder, og endda slibende vandstråle kan konverteres til en ren vandstråle.
Sliben er hård, specielt udvalgt og størrelse sand-normalt granat. Forskellige gitterstørrelser er egnede til forskellige job. En glat overflade kan opnås med 120 mesh-slibemidler, mens 80 mesh-slibemidler har vist sig at være mere egnede til anvendelser af generelle formål. 50 mesh -slibeskærende hastighed er hurtigere, men overfladen er lidt hårdere.
Selvom vandstråler er lettere at betjene end mange andre maskiner, kræver blandingsrøret operatørens opmærksomhed. Accelerationspotentialet i dette rør er som en rifle tønde med forskellige størrelser og forskellige udskiftningstid. Det langvarige blandingsrør er en revolutionerende innovation inden for slibende vandstråle, men røret er stadig meget skrøbeligt-hvis skærehovedet kommer i kontakt med en armatur, en tung genstand eller målmaterialet, kan røret bremse. Beskadigede rør kan ikke repareres, så at holde omkostningerne nede kræver minimering af udskiftning. Moderne maskiner har normalt en automatisk kollisionsdetekteringsfunktion til at forhindre kollisioner med blandingsrøret.
Adskillelsesafstanden mellem blandingsrøret og målmaterialet er normalt 0,010 tommer til 0,200 tommer, men operatøren skal huske, at en adskillelse større end 0,080 tommer vil forårsage frosting på toppen af den afskårne kant af delen. Undervandsskæring og andre teknikker kan reducere eller eliminere denne frosting.
Oprindeligt var blandingsrøret lavet af wolframcarbid og havde kun en levetid på fire til seks skære timer. Dagens billige sammensatte rør kan nå en skærende levetid på 35 til 60 timer og anbefales til grov skæring eller træning af nye operatører. Den sammensatte cementerede carbidrør udvider sin levetid til 80 til 90 skæretider. Den sammensatte cementerede carbidør af høj kvalitet har en skærelevetid på 100 til 150 timer, er velegnet til præcision og dagligt arbejde og udviser det mest forudsigelige koncentriske slid.
Ud over at tilvejebringe bevægelse skal Waterjet Machine -værktøjer også omfatte en metode til at sikre emnet og et system til opsamling og opsamling af vand og snavs fra bearbejdningsoperationer.
Stationære og endimensionelle maskiner er de enkleste vandstråler. Stationære vandstråler bruges ofte i rumfart til at trimme sammensatte materialer. Operatøren fører materialet ind i åen som en båndsav, mens catcher samler creek og snavs. De fleste stationære vandstråler er rene vandjetter, men ikke alle. Slitmaskinen er en variant af den stationære maskine, hvor produkter som papir føres gennem maskinen, og vandstråle skærer produktet i en bestemt bredde. En tværgående maskine er en maskine, der bevæger sig langs en akse. De arbejder ofte med skæringsmaskiner for at fremstille gitterlignende mønstre på produkter såsom salgsautomater som brownies. Slitmaskinen skærer produktet i en bestemt bredde, mens den tværskæringsmaskine krydser produktet, der er fodret under det.
Operatører bør ikke manuelt bruge denne type slibende vandjet. Det er vanskeligt at flytte det udskårne objekt med en bestemt og konsekvent hastighed, og det er ekstremt farligt. Mange producenter vil ikke engang citere maskiner til disse indstillinger.
XY-tabellen, også kaldet en fladskæremaskine, er den mest almindelige to-dimensionelle vandstråle-skæremaskine. Rene vandstråler skærer pakninger, plast, gummi og skum, mens slibemodeller skærer metaller, kompositter, glas, sten og keramik. Arbejdsbænken kan være så lille som 2 × 4 fod eller så stor som 30 × 100 fod. Normalt håndteres kontrol af disse værktøjsmaskiner af CNC eller PC. Servomotorer, normalt med feedback med lukket sløjfe, sikrer integriteten af position og hastighed. Grundenheden inkluderer lineære guider, bærende huse og kugleskrev, mens broenheden også inkluderer disse teknologier, og samlingen tanken inkluderer materiel support.
XY-arbejdsbænker findes normalt i to stilarter: Mid-Rail Gantry Workbench inkluderer to basisguidskinner og en bro, mens Cantilever-arbejdsbænken bruger en base og en stiv bro. Begge maskintyper inkluderer en form for hovedhøjdejusterbarhed. Denne Z-aksjusterbarhed kan have form af en manuel krumtap, en elektrisk skrue eller en fuldt programmerbar servoskrue.
Sumpen på XY -arbejdsbænken er normalt en vandtank fyldt med vand, som er udstyret med gitter eller lameller til støtte for emnet. Skæreprocessen forbruger disse understøtter langsomt. Fælden kan rengøres automatisk, affaldet opbevares i beholderen, eller den kan være manuel, og operatøren skyver regelmæssigt dåsen.
Da andelen af genstande med næsten ingen flade overflader stiger, er fem-akset (eller flere) kapaciteter vigtige for moderne vandstråle. Heldigvis giver det lette skærerhoved og lav rekylkraft under skæreprocessen designingeniører frihed, som fræsning med høj belastning ikke har. Fem-akset vandjetskæring brugte oprindeligt et skabelon-system, men brugere vendte sig snart til programmerbar fem-akset for at slippe af med omkostningerne ved skabelon.
Selv med dedikeret software er 3D -skæring imidlertid mere kompliceret end 2D -skæring. Den sammensatte hale -del af Boeing 777 er et ekstremt eksempel. Først uploader operatøren programmet og programmerer det fleksible "Pogostick" -personale. Overheadkranen transporterer materialet i delene, og fjederbjælken skrues ud til en passende højde, og delene er fast. Den specielle ikke-skæring Z-akse bruger en kontaktprobe til nøjagtigt at placere delen i rummet og prøvepunkter for at opnå den rigtige delhøjde og retning. Derefter omdirigeres programmet til den faktiske placering af delen; sonden trækker sig tilbage for at gøre plads til z-aksen i skærehovedet; Programmet kører for at kontrollere alle fem akser for at holde skærehovedet vinkelret på overfladen, der skal skæres, og for at fungere som krævet kørsel med præcis hastighed.
Abrasiver er påkrævet for at skære sammensatte materialer eller ethvert metal, der er større end 0,05 tommer, hvilket betyder, at ejektoren skal forhindres i at skære fjederbjælken og værktøjssengen efter skæring. Special Point Capture er den bedste måde at opnå fem-akset vandjetskæring på. Tests har vist, at denne teknologi kan stoppe et 50-hestekræfter jetfly under 6 tommer. Den C-formede ramme forbinder catcheren til Z-aksen håndled for korrekt at fange bolden, når hovedet trimmer hele omkredsen af delen. Punktfangeren stopper også slid og forbruger stålkugler med en hastighed på ca. 0,5 til 1 pund i timen. I dette system stoppes jetflyet af spredningen af kinetisk energi: Når jetflyvningen kommer ind i fælden, støder den på den indeholdte stålkugle, og stålkuglen roterer for at forbruge strålens energi. Selv når det er vandret og (i nogle tilfælde) på hovedet, kan spotfangeren fungere.
Ikke alle fem-aksede dele er lige så komplekse. Efterhånden som størrelsen på delen øges, bliver programjustering og verifikation af delposition og skæringsnøjagtighed mere kompliceret. Mange butikker bruger 3D -maskiner til enkel 2D -skæring og kompleks 3D -skæring hver dag.
Operatører skal være opmærksomme på, at der er en stor forskel mellem delnøjagtighed og maskinbevægelsesnøjagtighed. Selv en maskine med næsten perfekt nøjagtighed, dynamisk bevægelse, hastighedskontrol og fremragende gentagelighed er muligvis ikke i stand til at producere "perfekte" dele. Nøjagtigheden af den færdige del er en kombination af procesfejl, maskinfejl (XY -ydeevne) og arbejdsemne stabilitet (armatur, fladhed og temperaturstabilitet).
Når der skærer materialer med en tykkelse på mindre end 1 tomme, er nøjagtigheden af vandstrålen normalt mellem ± 0,003 til 0,015 tommer (0,07 til 0,4 mm). Nøjagtigheden af materialer, der er mere end 1 tommer tyk, er inden for ± 0,005 til 0,100 tommer (0,12 til 2,5 mm). Tabellen med højtydende XY er designet til lineær positioneringsnøjagtighed på 0,005 tommer eller højere.
Potentielle fejl, der påvirker nøjagtigheden inkluderer værktøjskompensationsfejl, programmeringsfejl og maskinbevægelse. Værktøjskompensation er værdienindgangen til kontrolsystemet, der skal tages højde for skærebredden på jet-dvs. mængden af skæresti, der skal udvides for at den sidste del kan få den rigtige størrelse. For at undgå potentielle fejl i højpræcisionsarbejdet skal operatører udføre forsøgsskæringer og forstå, at værktøjskompensation skal justeres for at matche hyppigheden af blanding af rørstøj.
Programmeringsfejl forekommer oftest, fordi nogle XY -kontroller ikke viser dimensionerne på delprogrammet, hvilket gør det vanskeligt at registrere manglen på dimensionel matchning mellem delprogrammet og CAD -tegningen. Vigtige aspekter af maskinbevægelse, der kan indføre fejl, er kløften og gentageligheden i den mekaniske enhed. Servojustering er også vigtig, fordi forkert servojustering kan forårsage fejl i huller, gentagelighed, lodrethed og skrav. Små dele med en længde og bredde på mindre end 12 tommer kræver ikke så mange XY -borde som store dele, så muligheden for maskinbevægelsesfejl er mindre.
Abrasiver tegner sig for to tredjedele af driftsomkostningerne ved vandjet-systemer. Andre inkluderer strøm, vand, luft, tætninger, kontrolventiler, åbninger, blanding af rør, vandindløbsfiltre og reservedele til hydrauliske pumper og højtrykscylindre.
Fuld effektoperation virkede dyrere i starten, men stigningen i produktivitet overskred omkostningerne. Efterhånden som den slibende strømningshastighed øges, øges skærehastigheden, og omkostningerne pr. Tomme falder, indtil den når det optimale punkt. For maksimal produktivitet skal operatøren køre skærehovedet med den hurtigste skærehastighed og maksimale hestekræfter til optimal brug. Hvis et 100 hestekræfter kun kan køre et 50 hestekræfter hoved, kan det at køre to hoveder på systemet opnå denne effektivitet.
Optimering af slibende vandjetskæring kræver opmærksomhed på den anvendte specifikke situation, men kan give fremragende produktivitetsstigninger.
Det er uklokt at skære et luftgap større end 0,020 tommer, fordi jetflyet åbnes i kløften og skærer groft lavere niveauer. Stabling af materialerne tæt sammen kan forhindre dette.
Mål produktiviteten med hensyn til omkostninger pr. Tomme (det vil sige antallet af dele, der er fremstillet af systemet), ikke omkostninger pr. Time. Faktisk er hurtig produktion nødvendig for at afskrive indirekte omkostninger.
Vandstråler, der ofte gennemborer kompositmaterialer, glas og sten, skal udstyres med en controller, der kan reducere og øge vandtrykket. Vakuumassistent og andre teknologier øger sandsynligheden for med succes at gennembore skrøbelige eller laminerede materialer uden at skade målmaterialet.
Automatisering af materialehåndtering giver kun mening, når materialehåndtering tegner sig for en stor del af produktionsomkostningerne for dele. Slibende vandjetmaskiner bruger normalt manuel losning, mens pladeskæring hovedsageligt bruger automatisering.
De fleste vandstråle -systemer bruger almindeligt ledningsvand, og 90% af vandstråleoperatørerne forbereder ikke andre præparater end blødgøring af vandet, før de sender vandet til indløbsfilteret. Brug af omvendt osmose og deionizers til at rense vand kan være fristende, men fjernelse af ioner gør det lettere for vandet at absorbere ioner fra metaller i pumper og højtryksrør. Det kan forlænge åbningen af åbningen, men omkostningerne ved udskiftning af højtrykscylinderen, kontrolventil og slutdækning er meget højere.
Undervandsskæring reducerer overfladefrosting (også kendt som “tåge”) på den øverste kant af slibende vandstråle, samtidig med at den i høj grad reducerer jetstøj og arbejdspladsskaos. Dette reducerer dog jettens synlighed, så det anbefales at bruge elektronisk præstationsovervågning til at detektere afvigelser fra spidsforhold og stoppe systemet inden nogen komponentskade.
For systemer, der bruger forskellige slibeskærmstørrelser til forskellige job, skal du bruge yderligere opbevaring og måling til almindelige størrelser. Små (100 lb) eller store (500 til 2.000 lb) bulkstransport og relaterede måleventiler tillader hurtig skift mellem skærmmaskestørrelser, hvilket reducerer nedetid og besvær, samtidig med at produktiviteten øger produktiviteten.
Separatoren kan effektivt skære materialer med en tykkelse på mindre end 0,3 inches. Selvom disse lugs normalt kan sikre en anden slibning af hanen, kan de opnå hurtigere materialehåndtering. Hårdere materialer vil have mindre etiketter.
Maskinen med slibende vandstråle og kontroller skæredybden. For de rigtige dele kan denne nye proces give et overbevisende alternativ.
Sunlight-Tech Inc. har brugt GF Machining Solutions 'Microlution Laser Micromachining og Micromilling Centers til at producere dele med tolerancer mindre end 1 mikron.
Waterjet Cutting indtager et sted inden for materialefremstilling. Denne artikel ser på, hvordan vandjetter fungerer for din butik og ser på processen.
Posttid: SEP-04-2021