برش واترجت

روش های مختلفی برای برش فلزات وجود دارد که هر یک بسته به موقعیت دارای کارایی مخصوص به خود می باشند. در این مقاله به بررسی برش واترجت می پردازیم.

برش واترجت چیست؟

واترجت یک روش برش است که برش مواد را با استفاده از فشار آب انجام می دهد. استفاده از آب برای برش مواد اولین بار در امپراطور روم رواج پیدا کرد. سپس در اوایل قرن 19 میلادی روشی شبیه به واترجت برای استخراج طلا در آمریکا به کار رفت.
 این دستگاه با وارد کردن یک پمپ فشار قوی به یک نازل با قطر کم، فشار آب را به سرعتی حدود 900 متر می رساند سپس ماده ی ساینده به نام ابرسیو برای برش به آب اضافه می شود. این مخلوط می تواند طرح را روی متریال برش بدهد.
واترجت عملکردی مشابه دستگاه برش CNC دارد. یعنی به صورت کنترل عددی و با استفاده از یک نوع رایانه کار می کند.

برش واترجت:

واترجت می تواند هر ماده ای را با سختی های مختلف برش دهد. در بعضی متریال ها که در اثر حرارت دوده تولید می کنند، برش واترجت بهترین انتخاب است زیرا این برش ماهیت سرد دارد.

انواع برش واترجت:

برش واترجت بر اساس نوع واسطه برش به دو نوع تقسیم می شود:

واترجت با آب خالص: در این نوع برشکاری هیچ ماده ی ساینده ای به ترکیب آب استفاده نمی شود و برش قطعات به صورت مستقیم با آب انجام می شود. کاربرد اصلی این روش در فرآوری مواد غذایی می باشد ولی در برشکاری مواد نرم مانند پارچه و لاستیک نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
واترجت با مواد ساینده: در این شیوه مواد سخت به آب پر فشار اضافه می شود و بر خلاف روش قبلی ذرات مواد ساینده وظیفه ی ایجاد برش را دارند. در واقع آب نقش واسطه را برای افزایش سرعت مواد ساینده ایجاب می کند. قطعات با ضخامت بالا با استفاده از مواد ساینده برشکاری می شوند.

اجزای دستگاه برش واترجت:

دستگاه برش واترجت از هفت بخش تشکیل شده است در ادامه به طور مختصر هر یک را توضیح می دهیم.
1. سیستم برش فشار قوی
مهم ترین و اصلی ترین عضو دستگاه واترجت می باشد. این قطعه جریان پرفشار آب را تولید می کند. محبوب ترین پمپ ها، پمپ تشدید کننده هیدرولیکی و پمپ جا به جایی مثبت می باشند. نوع اول در تولید به تعداد انبوه و برشکاری ضخیم کاربرد دارند ولی نوع دوم هزینه ی کمتری دارند ولی به نگهداری بیشتری احتیاج دارند. بنابراین در حجم برشکاری کمتر استفاده می شوند.
2. ابزار برش چند محوره:
این بخش در بعضی از ماشین های واترجت وجود دارد و به نوعی تجهیزات جانبی به شمار می رود. با استفاده از این ابزار می توان برشکاری را در زوایای مختلف انجام داد. همچنین امکان مخروطی شدن لبه های برش به وسیله ی این قطعه بسیار کم می شود.
3. نازل:
نازل واترجت بخشی است که فشار آب را بر روی قطعه مورد نظر اعمال می کند. این قطعه از بخش های متفاوتی مثل: مجرلی ورودی آب پرفشار، لوله اختلاط آب با مواد ساینده، محافظ خروجی نازل و ... تشکیل می شود.
4. مخزن جذب انرژی:
این مخزن نوعی محفظه ی پر آب است و در بخش پایینی دستگاه واترجت قرار دارد. این بخش انرژی آب را بعد از برش کامل قطعه خنثی می کند. همچنین با متصل کردن این مخزن به سیستم زهکشی آب و مواد ساینده ی مصرفی برای استفاده مجدد جمع آوری می شوند.
5. محفظه ی مواد ساینده:
این محفظه در ابعاد مختلفی وجود دارد.میزان ذرات مورد نیاز برای ترکیب با جت آب به وسیله ی این محفظه تامین می شود. اگر ذرات به اندازه ی کافی ذخیره نشده باشند، اپراتور از طریق سیستم کنترل هشدار داده می شود.
6. سیستم جا به جایی دو بعدی:
این سیستم محل دقیق قرار گرفتن نازل و مسیر حرکت آن را مشخص می کند. بازوی متصل به نازل با استفاده از این سیستم کنترل می شود تا با لبه های مخزن برخور نداشته باشد.
7. سیستم کنترل کامپیوتری:
این سیستم نقش مهم و کلیدی در برشکاری با دستگاه واترجت دارد.تمامی تنظیمات برای تغییر ویژگی های برش از طریق این سیستم اعمال می شوند. همچنین ترسیم طراح های و طراحی برش، میزان مواد ساینده، فرایند برشکاری و ... همگی به وسیله ی این دستگاه کنترل می شوند. اجزای سیستم کنترل ضد آب هستند.

عوامل موثر بر کیفیت برش:

_سرعت و فشار برشکاری
_قطر و پیکربندی قطعات نازل
_فاصله ی نازل از سطح
_نوع و جنس ماده ی ساینده
_کیفیت آب

مزایای برش واترجت:

_این دستگاه می تواند هر نواع متریال را بدون محدودیت برش بزند.
_دقت این دستگاه 1\0 میلیمتر است.
_این دستگاه سرعت برش نسبتا خوبی دارد ولی سختی ماده و ضخامت آن و همچنین کیفیت لبه ها م یتواند روی سرعت برش تاثیر زیادی بگذارد.
_در این برش به دلیل حرکت آب روی ماده هر چه سرعت کمتر باشد کیفیت بیشتر می شود و لبه ها به شکل صیقلی در می آیند.
_کاربری گسترده
_کاهش رد و غبار و گاز های آلوده

معایب دستگاه واترجت:

_زیاد بودن مقدار مواد از دست رفته ) kerf)
_دشوار بودن برش با جزئیات
_عملکرد ضعیف در برش قطعه با قطر کم
_هزینه بالا

کاربرد های برش واترجت:

با استفاده از واترجت می توان طرح های تزیینی مختلف سنگ، سرامیک و ... انجام داد. بنابراین این برش جنبه ی تزیینی و هنری نیز دارد و در معماری ساختمان ها استفاده می شود.
برش واترجت همچنین می تواند قطعات دقیقی را از هر نوع ماده ی اولیه با سرعت بالا تولید کند.
یکی دیگر از کاربرد های واترجت استفاده برای تمیز کاری ماشین ها، قطعات، محوطه ها و ... است. جریان آب در کارواش ها از این فناوری بهره می برد.
به علاوه برش واترجت در مهندسی پزشکی، تجهیزات آزمایشی، مدلسازی و ... کاربرد دارد.

سخن پایانی :

برش واترجت می تواند گزینه ی مناسبی برای برشکاری با ضخامت بالا باشد. اما کیفیت آن در ضخامت های کمتر بسیار کاهش می یابد. دستگاه برش لیزری فلزات می تواند جایگزین خوبی در این موارد باشد. این دستگاه با قابلیت برش لیزری برش قطعات نازک را بسیار ظریف و با کیفیت انجام می دهد.