U tagliu à gettu d'acqua pò esse un metudu di trasfurmazione più simplice, ma hè dotatu di un punzone putente è richiede à l'operatore di mantene a cuscenza di l'usura è di a precisione di parechje parti.
U tagliu à gettu d'acqua u più simplice hè u prucessu di taglià getti d'acqua à alta pressione in materiali. Sta tecnulugia hè generalmente cumplementare à altre tecnulugie di trasfurmazione, cum'è a fresatura, u laser, l'EDM è u plasma. In u prucessu à gettu d'acqua, ùn si formanu micca sustanzi nocivi o vapore, è ùn si forma alcuna zona affettata da u calore o stress meccanicu. I getti d'acqua ponu taglià dettagli ultra-sottili nantu à petra, vetru è metallu; perforà rapidamente fori in titaniu; taglià l'alimentu; è ancu tumbà i patogeni in bevande è salse.
Tutte e macchine à gettu d'acqua anu una pompa chì pò pressurizà l'acqua per a consegna à a testa di taglio, induve hè cunvertita in un flussu supersonicu. Ci sò dui tipi principali di pompe: pompe basate nantu à trasmissione diretta è pompe basate nantu à booster.
U rolu di a pompa à trasmissione diretta hè simile à quellu di una pulizia à alta pressione, è a pompa à trè cilindri aziona trè pistoni direttamente da u mutore elettricu. A pressione massima di travagliu cuntinua hè da 10% à 25% più bassa di e pompe booster simili, ma questu li mantene sempre trà 20.000 è 50.000 psi.
E pompe basate nantu à l'intensificatori custituiscenu a maiò parte di e pompe à pressione ultra alta (vale à dì, pompe di più di 30.000 psi). Queste pompe cuntenenu dui circuiti di fluidu, unu per l'acqua è l'altru per l'idraulica. U filtru d'entrata di l'acqua passa prima per un filtru à cartuccia di 1 micron è dopu per un filtru di 0,45 micron per aspirà l'acqua di rubinettu ordinaria. Quest'acqua entra in a pompa di booster. Prima di entre in a pompa di booster, a pressione di a pompa di booster hè mantenuta à circa 90 psi. Quì, a pressione hè aumentata à 60.000 psi. Prima chì l'acqua lasci finalmente u gruppu di pompe è ghjunghji à a testa di taglio attraversu a tubazione, l'acqua passa per l'ammortizzatore. U dispusitivu pò supprimà e fluttuazioni di pressione per migliurà a cunsistenza è eliminà l'impulsi chì lascianu segni nantu à a pezza.
In u circuitu idraulicu, u mutore elettricu trà i motori elettrichi aspira l'oliu da u serbatoiu d'oliu è u pressurizza. L'oliu pressurizatu scorri versu u cullettore, è a valvula di u cullettore inietta alternativamente oliu idraulicu da i dui lati di u biscottu è di u pistone per generà l'azione di corsa di u booster. Siccomu a superficia di u pistone hè più chjuca di quella di u biscottu, a pressione di l'oliu "migliora" a pressione di l'acqua.
U booster hè una pompa alternativa, ciò significa chì l'assemblea di u biscottu è di u pistone furnisce acqua à alta pressione da un latu di u booster, mentre chì l'acqua à bassa pressione riempie l'altru latu. A ricirculazione permette ancu à l'oliu idraulicu di raffreddassi quandu torna à u serbatoiu. A valvula di cuntrollu assicura chì l'acqua à bassa pressione è à alta pressione possa scorrere solu in una direzzione. I cilindri à alta pressione è i tappi terminali chì incapsulanu i cumpunenti di u pistone è di u biscottu devenu risponde à requisiti speciali per resiste à e forze di u prucessu è à i cicli di pressione custanti. Tuttu u sistema hè cuncipitu per fallu gradualmente, è e perdite scorreranu versu "fori di drenaggio" speciali, chì ponu esse monitorati da l'operatore per programà megliu a manutenzione regulare.
Un tubu speciale à alta pressione trasporta l'acqua à a testa di taglio. U tubu pò ancu furnisce libertà di muvimentu per a testa di taglio, secondu a dimensione di u tubu. L'acciaio inox hè u materiale sceltu per questi tubi, è ci sò trè dimensioni cumuni. I tubi d'acciaio cù un diametru di 1/4 di pollice sò abbastanza flessibili per cunnette si à l'attrezzatura sportiva, ma ùn sò micca cunsigliati per u trasportu à longa distanza di acqua à alta pressione. Siccomu stu tubu hè faciule da piegà, ancu in un rotulu, una lunghezza da 10 à 20 piedi pò ottene u muvimentu X, Y è Z. I tubi più grandi di 3/8 di pollice di solitu portanu l'acqua da a pompa à u fondu di l'attrezzatura in muvimentu. Ancu s'ellu pò esse piegatu, generalmente ùn hè micca adattatu per l'attrezzatura di muvimentu di pipeline. U tubu più grande, chì misura 9/16 pollici, hè u megliu per u trasportu d'acqua à alta pressione nantu à lunghe distanze. Un diametru più grande aiuta à riduce a perdita di pressione. I tubi di sta dimensione sò assai cumpatibili cù e pompe grandi, perchè una grande quantità d'acqua à alta pressione hà ancu un risicu più grande di perdita di pressione potenziale. Tuttavia, i tubi di sta dimensione ùn ponu esse piegati, è i raccordi devenu esse installati à l'anguli.
A macchina di taglio à gettu d'acqua pura hè a prima macchina di taglio à gettu d'acqua, è a so storia pò esse tracciata finu à l'iniziu di l'anni 1970. In paragone cù u cuntattu o l'inalazione di materiali, producenu menu acqua nantu à i materiali, dunque sò adatti per a produzzione di prudutti cum'è interni automobilistici è pannolini usa e getta. U fluidu hè assai finu - da 0,004 pollici à 0,010 pollici di diametru - è furnisce geometrie estremamente dettagliate cù pochissima perdita di materiale. A forza di taglio hè estremamente bassa, è a fissazione hè generalmente simplice. Queste macchine sò più adatte per un funziunamentu di 24 ore.
Quandu si cunsidereghja una testa di taglio per una macchina à gettu d'acqua pura, hè impurtante di ricurdà chì a velocità di u flussu hè i frammenti microscopichi o particelle di u materiale strappante, micca a pressione. Per ottene sta alta velocità, l'acqua pressurizzata scorre per un picculu foru in una gemma (di solitu un zaffiro, un rubinu o un diamante) fissatu à a fine di l'ugellu. U tagliu tipicu usa un diametru di l'orifiziu da 0,004 pollici à 0,010 pollici, mentre chì l'applicazioni speciali (cum'è u béton spruzzatu) ponu aduprà dimensioni finu à 0,10 pollici. À 40.000 psi, u flussu da l'orifiziu viaghja à una velocità di circa Mach 2, è à 60.000 psi, u flussu supera Mach 3.
Diversi ghjuvelli anu diverse cumpetenze in u tagliu à gettu d'acqua. U zaffiro hè u materiale generale più cumunu. Duranu circa da 50 à 100 ore di tempu di tagliu, ancu s'è l'applicazione di gettu d'acqua abrasivu dimezza questi tempi. I rubini ùn sò micca adatti per u tagliu à gettu d'acqua puru, ma u flussu d'acqua ch'elli producenu hè assai adattatu per u tagliu abrasivu. In u prucessu di tagliu abrasivu, u tempu di tagliu per i rubini hè di circa 50 à 100 ore. I diamanti sò assai più cari chè i zaffiri è i rubini, ma u tempu di tagliu hè trà 800 è 2.000 ore. Questu rende u diamante particularmente adattatu per un funziunamentu di 24 ore. In certi casi, l'orifiziu di u diamante pò ancu esse pulitu à ultrasoni è riutilizatu.
In a macchina à gettu d'acqua abrasiva, u mecanismu di rimuzione di u materiale ùn hè micca u flussu d'acqua stessu. À u cuntrariu, u flussu accelera e particelle abrasive per corrode u materiale. Queste macchine sò millaie di volte più putenti cà e macchine di taglio à gettu d'acqua pura, è ponu taglià materiali duri cum'è metallu, petra, materiali cumposti è ceramica.
U flussu abrasivu hè più grande di u flussu di gettu d'acqua pura, cù un diametru trà 0,020 pollici è 0,050 pollici. Puderanu taglià pile è materiali finu à 10 pollici di spessore senza creà zone affettate da u calore o stress meccanicu. Ancu s'è a so forza hè aumentata, a forza di taglio di u flussu abrasivu hè sempre menu di una libbra. Quasi tutte l'operazioni di gettu abrasivu utilizanu un dispositivu di gettu, è ponu passà facilmente da l'usu di una sola testa à l'usu di più teste, è ancu u gettu d'acqua abrasivu pò esse cunvertitu in un gettu d'acqua pura.
L'abrasivu hè duru, sabbia scelta è granulata apposta - di solitu granatu. Diverse dimensioni di griglia sò adatte per diversi travagli. Una superficia liscia pò esse ottenuta cù abrasivi di 120 mesh, mentre chì l'abrasivi di 80 mesh si sò rivelati più adatti per applicazioni generali. A velocità di taglio abrasiva di 50 mesh hè più rapida, ma a superficia hè ligeramente più ruvida.
Ancu s'è i getti d'acqua sò più faciuli da aduprà chè parechje altre macchine, u tubu di mischju richiede l'attenzione di l'operatore. U putenziale d'accelerazione di stu tubu hè cum'è una canna di fucile, cù diverse dimensioni è diverse durate di sustituzione. U tubu di mischju di longa durata hè una innovazione rivoluzionaria in u tagliu à gettu d'acqua abrasivu, ma u tubu hè sempre assai fragile - se a testa di tagliu vene in cuntattu cù un dispositivu, un ughjettu pesante, o u materiale di destinazione, u tubu pò frenà. I tubi dannighjati ùn ponu esse riparati, dunque mantene i costi bassi richiede di minimizà a sustituzione. E macchine muderne anu di solitu una funzione di rilevazione automatica di collisioni per prevene collisioni cù u tubu di mischju.
A distanza di separazione trà u tubu di mischju è u materiale di destinazione hè generalmente da 0,010 pollici à 0,200 pollici, ma l'operatore deve tene à mente chì una separazione più grande di 0,080 pollici pruvucarà a furmazione di ghiaccio nantu à a cima di u bordu tagliatu di a parte. U tagliu sott'acqua è altre tecniche ponu riduce o eliminà sta furmazione di ghiaccio.
Inizialmente, u tubu di mischju era fattu di carburo di tungstenu è avia solu una durata di serviziu da quattru à sei ore di taglio. I tubi cumposti à pocu costu d'oghje ponu ghjunghje à una durata di taglio da 35 à 60 ore è sò cunsigliati per u tagliu grossu o a furmazione di novi operatori. U tubu cumpostu di carburo cementatu estende a so durata di serviziu à 80 à 90 ore di taglio. U tubu cumpostu di carburo cementatu di alta qualità hà una durata di taglio da 100 à 150 ore, hè adattatu per u travagliu di precisione è di ogni ghjornu, è presenta l'usura concentrica più prevedibile.
In più di furnisce u muvimentu, e macchine utensili à gettu d'acqua devenu ancu include un metudu per assicurà a pezza è un sistema per a raccolta è a raccolta di l'acqua è di i detriti da l'operazioni di machinazione.
E macchine stazionarie è unidimensionali sò i getti d'acqua più simplici. I getti d'acqua stazionarii sò cumunemente usati in l'aerospaziale per taglià i materiali cumposti. L'operatore alimenta u materiale in u fiumicellu cum'è una sega à nastro, mentre u raccoglitore raccoglie u fiumicellu è i detriti. A maiò parte di i getti d'acqua stazionarii sò getti d'acqua puri, ma micca tutti. A macchina di taglio hè una variante di a macchina stazionaria, in a quale i prudutti cum'è a carta sò alimentati attraversu a macchina, è u gettu d'acqua taglia u pruduttu in una larghezza specifica. Una macchina di taglio trasversale hè una macchina chì si move longu un asse. Spessu travaglianu cù e macchine di taglio per fà mudelli simili à una griglia nantu à i prudutti cum'è e macchine distributrici automatiche cum'è i brownies. A macchina di taglio taglia u pruduttu in una larghezza specifica, mentre a macchina di taglio trasversale taglia u pruduttu alimentatu sottu.
L'operatori ùn devenu micca aduprà manualmente stu tipu di gettu d'acqua abrasivu. Hè difficiule di spustà l'ughjettu tagliatu à una velocità specifica è consistente, è hè estremamente periculosu. Parechji pruduttori ùn citanu mancu e macchine per queste impostazioni.
A tavola XY, chjamata ancu macchina di taglio à lettu pianu, hè a macchina di taglio à gettu d'acqua bidimensionale più cumuna. I getti d'acqua pura taglianu guarnizioni, plastica, gomma è schiuma, mentre chì i mudelli abrasivi taglianu metalli, cumposti, vetru, petra è ceramica. U bancu di travagliu pò esse chjucu cum'è 2 × 4 piedi o grande cum'è 30 × 100 piedi. Di solitu, u cuntrollu di queste macchine utensili hè gestitu da CNC o PC. I servomotori, di solitu cù feedback à ciclu chjusu, assicuranu l'integrità di a pusizione è di a velocità. L'unità basica include guide lineari, alloggiamenti di cuscinetti è azionamenti à vite à ricircolo di sfere, mentre chì l'unità à ponte include ancu queste tecnulugie, è u serbatoiu di raccolta include u supportu di materiale.
I banchi di travagliu XY sò generalmente dispunibili in dui stili: u bancu di travagliu à portale à mezza rotaia include duie guide di basa è un ponte, mentre chì u bancu di travagliu à cantilever usa una basa è un ponte rigidu. Tramindui i tipi di macchine includenu una qualchì forma di regulazione di l'altezza di a testa. Questa regulazione di l'asse Z pò piglià a forma di una manovella manuale, una vite elettrica o una vite servo cumpletamente programmabile.
U pozzu nantu à u bancu di travagliu XY hè di solitu un serbatoiu d'acqua pienu d'acqua, chì hè dotatu di griglie o stecche per sustene a pezza. U prucessu di tagliu cunsuma questi supporti pianu pianu. A trappula pò esse pulita automaticamente, i rifiuti sò almacenati in u cuntainer, o pò esse manuale, è l'operatore spala regularmente a lattina.
Cù l'aumentu di a pruporzione d'articuli senza superfici piane, e capacità à cinque assi (o più) sò essenziali per u tagliu à gettu d'acqua mudernu. Fortunatamente, a testa di taglio ligera è a bassa forza di rinculu durante u prucessu di taglio furniscenu à l'ingegneri di cuncepimentu a libertà chì a fresatura à carichi elevati ùn hà micca. U tagliu à gettu d'acqua à cinque assi inizialmente utilizava un sistema di mudelli, ma l'utilizatori si sò prestu rivolti à i cinque assi programmabili per sbarrazzassi di u costu di i mudelli.
Tuttavia, ancu cù un software dedicatu, u tagliu 3D hè più cumplicatu chè u tagliu 2D. A parte di coda cumposta di u Boeing 777 hè un esempiu estremu. Prima, l'operatore carica u prugramma è programma u staff flessibile "pogostick". A gru a ponte trasporta u materiale di e parti, è a barra à molla hè svitata à una altezza adatta è e parti sò fisse. L'asse Z speciale senza tagliu usa una sonda di cuntattu per posizionà accuratamente a parte in u spaziu, è campionà punti per ottene l'elevazione è a direzzione currette di a parte. Dopu questu, u prugramma hè reindirizzatu à a pusizione attuale di a parte; a sonda si ritrae per fà spaziu per l'asse Z di a testa di tagliu; u prugramma funziona per cuntrullà tutti i cinque assi per mantene a testa di tagliu perpendiculare à a superficia da taglià, è per funziunà secondu i bisogni. Viaghjate à velocità precisa.
L'abrasivi sò necessarii per taglià materiali cumposti o qualsiasi metallu più grande di 0,05 pollici, ciò significa chì l'eiettore deve esse impeditu di taglià a barra à molla è u lettu di l'utensili dopu u tagliu. A cattura di punti speciale hè u megliu modu per ottene u tagliu à gettu d'acqua à cinque assi. I testi anu dimustratu chì sta tecnulugia pò fermà un aereo à reazione di 50 cavalli sottu à 6 pollici. U quadru in forma di C cunnetta u catcher à u polsu di l'asse Z per catturà currettamente a palla quandu a testa taglia tutta a circunferenza di a parte. U catcher di punti ferma ancu l'abrasione è cunsuma palle d'acciaio à una velocità di circa 0,5 à 1 libbra per ora. In questu sistema, u gettu hè fermatu da a dispersione di l'energia cinetica: dopu chì u gettu entra in a trappula, incontra a palla d'acciaio cuntenuta, è a palla d'acciaio gira per cunsumà l'energia di u gettu. Ancu quandu hè orizzontalmente è (in certi casi) à capu in giù, u catcher di punti pò funziunà.
Micca tutte e parti à cinque assi sò ugualmente cumplesse. Cù l'aumentu di a dimensione di a parte, l'aghjustamentu di u prugramma è a verificazione di a pusizione di a parte è di a precisione di tagliu diventanu più cumplicate. Parechje officine utilizanu macchine 3D per u tagliu 2D simplice è u tagliu 3D cumplessu ogni ghjornu.
L'operatori devenu esse cuscenti chì ci hè una grande differenza trà a precisione di a parte è a precisione di u muvimentu di a macchina. Ancu una macchina cù una precisione quasi perfetta, un muvimentu dinamicu, un cuntrollu di velocità è una eccellente ripetibilità ùn pò micca esse capace di pruduce pezzi "perfetti". A precisione di a parte finita hè una cumbinazione di errore di prucessu, errore di macchina (prestazioni XY) è stabilità di a pezza (fissaggio, planarità è stabilità di a temperatura).
Quandu si taglianu materiali cù un spessore inferiore à 1 pollice, a precisione di u gettu d'acqua hè generalmente trà ± 0,003 è 0,015 pollici (0,07 à 0,4 mm). A precisione di i materiali di più di 1 pollice di spessore hè trà ± 0,005 è 0,100 pollici (0,12 à 2,5 mm). A tavola XY d'alte prestazioni hè cuncipita per una precisione di pusizionamentu lineare di 0,005 pollici o superiore.
L'errori putenziali chì affettanu a precisione includenu errori di compensazione di l'utensili, errori di prugrammazione è u muvimentu di a macchina. A compensazione di l'utensili hè u valore inseritu in u sistema di cuntrollu per tene contu di a larghezza di taglio di u gettu, vale à dì, a quantità di percorsu di taglio chì deve esse allargata per chì a parte finale ottenga a dimensione curretta. Per evità errori putenziali in u travagliu di alta precisione, l'operatori devenu fà tagli di prova è capisce chì a compensazione di l'utensili deve esse aghjustata per currisponde à a frequenza di usura di u tubu di mischju.
L'errori di prugrammazione si verificanu più spessu perchè certi cuntrolli XY ùn mostranu micca e dimensioni nantu à u prugramma di a parte, rendendu difficiule a rilevazione di a mancanza di currispundenza dimensionale trà u prugramma di a parte è u disegnu CAD. Aspetti impurtanti di u muvimentu di a macchina chì ponu introduce errori sò u spaziu è a ripetibilità in l'unità meccanica. A regulazione di u servo hè ancu impurtante, perchè una regulazione impropria di u servo pò causà errori in spazii, ripetibilità, verticalità è vibrazioni. I pezzi chjuchi cù una lunghezza è una larghezza inferiore à 12 pollici ùn necessitanu micca tante tavule XY cum'è i pezzi grandi, dunque a pussibilità d'errori di muvimentu di a macchina hè menu.
L'abrasivi rapprisentanu dui terzi di i costi operativi di i sistemi à gettu d'acqua. Altri includenu energia, acqua, aria, guarnizioni, valvole di cuntrollu, orifizi, tubi di miscelazione, filtri d'entrata d'acqua è pezzi di ricambio per pompe idrauliche è cilindri d'alta pressione.
U funziunamentu à piena putenza pareva più caru à l'iniziu, ma l'aumentu di a produttività hà superatu u costu. Cù l'aumentu di u flussu di l'abrasivu, a velocità di tagliu aumenterà è u costu per pollice diminuirà finu à ghjunghje à u puntu ottimale. Per una produttività massima, l'operatore deve fà funziunà a testa di tagliu à a velocità di tagliu più rapida è à a putenza massima per un usu ottimale. Sè un sistema di 100 cavalli di putenza pò fà funziunà solu una testa di 50 cavalli di putenza, allora l'usu di duie teste nantu à u sistema pò ottene sta efficienza.
L'ottimisazione di u tagliu à gettu d'acqua abrasivu richiede attenzione à a situazione specifica in manu, ma pò furnisce eccellenti aumenti di produttività.
Ùn hè micca saggiu di taglià un spaziu d'aria più grande di 0,020 pollici perchè u gettu si apre in u spaziu è taglia grossolanamente i livelli più bassi. Impilà i fogli di materiale vicinu à elli pò impedisce questu.
Misurate a produttività in termini di costu per pollice (vale à dì, u numeru di pezzi fabbricati da u sistema), micca u costu per ora. In fatti, una pruduzzione rapida hè necessaria per ammortizà i costi indiretti.
I getti d'acqua chì spessu perforanu materiali cumposti, vetru è petre devenu esse dotati di un controller chì pò riduce è aumentà a pressione di l'acqua. L'assistenza à u vacuum è altre tecnulugie aumentanu a probabilità di perforà cù successu materiali fragili o laminati senza dannà u materiale di destinazione.
L'automatizazione di a manipulazione di i materiali hà sensu solu quandu a manipulazione di i materiali rapprisenta una grande parte di u costu di pruduzzione di e parti. E macchine à gettu d'acqua abrasive utilizanu di solitu u scaricamentu manuale, mentre chì u tagliu di e piastre utilizza principalmente l'automatizazione.
A maiò parte di i sistemi à gettu d'acqua utilizanu acqua di rubinettu ordinaria, è u 90% di l'operatori di gettu d'acqua ùn facenu nisuna preparazione fora di addulcì l'acqua prima di mandà l'acqua à u filtru d'entrata. L'usu di l'osmosi inversa è di i deionizzatori per purificà l'acqua pò esse tentatore, ma a rimuzione di l'ioni facilita l'assorbimentu di l'ioni da i metalli in e pompe è i tubi d'alta pressione. Pò allargà a vita di l'orifiziu, ma u costu di rimpiazzamentu di u cilindru d'alta pressione, di a valvula di cuntrollu è di u coperchiu finale hè assai più altu.
U tagliu sott'acqua riduce a brina superficiale (cunnisciuta ancu cum'è "appannamentu") nantu à u bordu superiore di u tagliu à gettu d'acqua abrasivu, riducendu ancu assai u rumore di u gettu è u caosu in u locu di travagliu. Tuttavia, questu riduce a visibilità di u gettu, dunque hè cunsigliatu di utilizà u monitoraghju elettronicu di e prestazioni per rilevà deviazioni da e cundizioni di piccu è fermà u sistema prima di qualsiasi dannu à i cumpunenti.
Per i sistemi chì utilizanu diverse dimensioni di schermu abrasivu per diversi travagli, aduprate un almacenamentu è una misurazione supplementari per e dimensioni cumuni. U trasportu di massa chjucu (100 lb) o grande (da 500 à 2.000 lb) è e valvole di misurazione relative permettenu un cambiamentu rapidu trà e dimensioni di a maglia di u schermu, riducendu i tempi di inattività è i fastidi, aumentendu à tempu a produttività.
U separatore pò taglià efficacemente materiali cù un spessore inferiore à 0,3 pollici. Ancu s'è sti tacchetti ponu generalmente assicurà una seconda macinazione di u maschiatore, ponu ottene una manipolazione di materiali più rapida. I materiali più duri averanu etichette più chjuche.
Macchina cù gettu d'acqua abrasivu è cuntrollu di a prufundità di tagliu. Per e parte ghjuste, stu prucessu nascente pò furnisce una alternativa attraente.
Sunlight-Tech Inc. hà utilizatu i centri di micromachinatura laser Microlution è di microfresatura di GF Machining Solutions per pruduce pezzi cù tolleranze inferiori à 1 micron.
U tagliu à gettu d'acqua occupa un postu in u campu di a fabricazione di materiali. Questu articulu esamina cumu funzionanu i getti d'acqua per u vostru magazinu è esamina u prucessu.
Data di publicazione: 04 di settembre di u 2021