برش واترجت چیست؟ از تاریخچه تا طرز کار

در برش واترجت، اجزای تشکیل‌دهنده‌ی مواد با فشار بسیار بالای آب از هم می‌پاشند. البته استفاده از آب مخصوص و ماده‌ی ساینده مناسب برای انجام این عمل ضروری است.

تاریخچه‌ی برش واترجت

در اواخر قرن 19 و اوایل قرن20 برش واترجت پا در عرصه‌ی صنعت گذاشت. در ابتدا هدف از استفاده از این دستگاه بیشتر به غبارروبی و پاک‌سازی محیط از ذراتی مانند خاک رس و سنگ‌ریزه‌ها معطوف می‌شد. مدتی بعد استفاده از این متد، در معادن طلای آمریکایی برای جداسازی ناخالصی‌ها از رگه‌های طلا رایج شد.

در دهه‌ی 1930 مهندس‌های آمریکایی و روسی این دستگاه را به صنعت ریخته‌گری بردند. در آن زمان فشاری که برای برش مواد به کار برده می‌شد فقط 100 بار ( 10000 کیلوپاسکال) بود. پروفسور نورمن فرنز در دانشگاه کلمبیا با ابداع دستگاهی که دارای فشار 700 بار بود، موفقیت بزرگی برای خود به ارمغان آورد.

در دهه‌ی 1960 شرکت هواپیمایی بوئینگ با بهره‌گیری از برش واترجت، موفق به تولید ترکیبات جدید با صرفه‌ی بالایی شدند. شرکت مک کارتنی در سال 1971 از دستگاه برش واترجت برای تولید ورق‌های تیوب‌ها استفاده کرد. در آن زمان این شرکت فقط از آب خالص (بدون مواد ساینده) استفاده می‌کرد و در تولید ورقه‌های فلزی در صنعت هوا و فضا و هم‌چنین تولید کاغذهای پوشک نقش مهمی ایفا می‌کرد. پمپ‌های پرفشار اینگرسولرند فشاری بیش از 3800 بار برای برش واترجت مهیا می‌کردند. ابداع میزهای مخصوص برای برش واترجت، برش دقیق‌تر مواد را ممکن ساخت.

با وجود ایده‌آل بودن واترجت آب خالص، برای برش اجسام نرم دارای بیشترین سختی، این سوال به وجود آمد که برای برش موادی مانند فلزات، سرامیک، شیشه‌ها و سرامیک باز می‌توان از واترجت استفاده کرد؟

تلاش‌ها برای ساخت یک دستگاه برش واترجت آب و مواد ساینده سرانجام در ابتدای دهه‌ی 1980 به موفقیت انجامید و اینگرسولرلند با اضافه‌کردن آب تراشنده به محصولات واترجت خود، تحولی عظیم ایجاد کرد. با گذشت زمان دستگاه برش واترجت بهتر و بهتر شد. این دستگاه‌ها قادر به ایجاد شکاف‌های دقیق‌ حتی در سطوح ضخیم می‌باشد.

پیشنهاد مطالعه: برش بتن

برش واترجت چیست؟

این روش در واقع تکنولوژی برش اجسام، بدون حرارت و گرما می‌باشد که باعث از هم پاشیدن اجزای مواد به‌ وسیله‌ی فشار بالای آب می‌باشد. در این روش از آب مخصوص همراه با ماده‌ی ساینده و ذرات شن استفاده می‌شود.

امروزه در برش واترجت هم از آب تنها و هم از آب همراه با ذرات دیگری استفاده می‌شود. این دستگاه برای انجام کار خود نیاز به فشار بالایی دارد؛ این فشار می‌تواند بالاتر از 6200 بار (620000 کیلوپاسکال) باشد که سرعت حرکت معادل 1000 متر بر ثانیه را تامین می‌کند. در روش برش واترجت مقدار کمی گرما تولید می‌شود.

کاربرد برش واترجت و طرز کار دستگاه برش واترجت

اجزای یک دستگاه برش واترجت

یک دستگاه برش واترجت از اجزای زیر تشکیل شده‌است. این اجزا می‌توانند در فرم‌های مختلفی کنار یک‌دیگر قرار بگیرند.

حافظه

سیستم مبتنی بر رایانه (کنترل با CNC)

سیستم لوله‌کشی پرفشار آب

تانک و پمپ روغن

تشدیدکننده‌ی فشار

موتور الکتریکی

فرایندهای آماده‌سازی آب (نمک‌گیری و فیلترینگ)

شیر و نازل کنترل‌کننده‌ی آب با قطر بین 0.1 نا 0.5 میلی‌متر

برای درک بهتر از نحوه‌ی کار و ساختمان دستگاه، همراه دنا باشید.

پمپ‌ها نیروی لازم برای حرکت آب را فراهم می‌کنند. در ساخت پمپ‌هایی که مدل‌های ساده‌تری دارند، فقط از آب تحت فشار استفاده می‌شود که نتیجه‌ی آن، کارایی پایین این پمپ‌ها می‌باشد.

پمپ‌های فشار قوی که فشاری بیش از 200 بار تولید می‌کنند، از روغن‌های هیدرولیک بهره می‌برند. اکثر واترجت‌ها دارای این نوع پمپ‌ها می‌باشند. در کنار پمپ، شیر تنظیم‌گر فشار هم در کنترل فشار آب نقش مهمی ایفا می‌کند. در قدم اول روغن تحت فشار وارد بوستر (تشدیدکننده‌ی فشار) می‌شود. روغنی که به داخل بوستر فرستاده شده‌است، طبق فرمان دستگاه با نسبت 20:1 تا 40:1 به آب، روی سطح آب قرار می‌گیرد. این عمل فشار بیش از 6200 بار را تامین می‌کند. در مرحله‌ی بعد آب وارد دامپر نوسان می‌شود. دامپر نوسان به عنوان یک مخزن گازی پرفشار و سیلندر بافر عمل می‌کند و حجمی بین 1 تا 2 لیتر دارد، به این ترتیب هنگام برگشت پیستون نوسانات فشار توسط دامپر تعدیل می‌شود. هرچه سایز این دامپر بزرگ‌تر باشد، عملکرد دستگاه واترجت بهتر خواهد بود. امروزه سیستم‎‌های واترجت بازدهی میان 11 تا 149 کیلووات و قدرت گردش بیش از 15.21 لیتر دارند.

ماشین‌های جدیدتر از سیستم‌های پرقدرتی بهره می‌گیرند. پمپ‌های پلانگر مستقیما فشار بالغ بر 4100 بار در دستگاه‌های واترجت مدرن‌تر را تامین می‌کنند. اساسا استفاده از دامپرهای هیدرولیکی و نوسان به دلیل قدرت پمپاژ پایین می‌باشد. هرگونه گرمای اضافی تولیدشده توسط دستگاه واترجت، توسط ستون آبی دستگاه جذب می‌شود و مواد متحمل هیچ‌گونه تغییر دمایی در طول کار نمی‌شوند

دستگاه برش واترجت با کنترل CNC رهبری می‌شود و در مدل‌های باکیفیت این دستگاه، کنترل‌کننده‌هایی با سرعت انتشار تطبیق‌پذیر وجود دارند که محورها نیز در آن جای داده شده‌اند. دستگاه‌های ساده‌تر با کنترل پلاتر عمل می‌کنند. علاوه بر ارتباط CAD، این ماشین‌ها اتصال CAM برای برش واترجت نیز دارند. بعضی از مدل‌ها مجهز به کنترل PC هستند که امکان طراحی برش را به افراد تازه‌کار و آموزش‌ندیده می‌دهد.