O corte de waterjet pode ser un método de procesamento máis sinxelo, pero está equipado cun potente golpe e require que o operador manteña a conciencia do desgaste e precisión de varias partes.
O corte de chorro de auga máis sinxelo é o proceso de corte de chorros de auga de alta presión en materiais. Esta tecnoloxía adoita ser complementaria a outras tecnoloxías de procesamento, como fresado, láser, EDM e plasma. No proceso de chorro de auga non se forman substancias nin vapor nocivas e non se forma ningunha zona nin tensión mecánica afectada por calor. Os chorros de auga poden cortar detalles ultra-finos sobre pedra, vidro e metal; perforar rapidamente buracos en titanio; cortar comida; e incluso matar patóxenos en bebidas e mergullo.
Todas as máquinas de auga de auga teñen unha bomba que pode presurizar a auga para a súa entrega á cabeza de corte, onde se converte a un fluxo supersónico. Hai dous tipos principais de bombas: bombas baseadas en accionamento directo e bombas baseadas en reforzo.
O papel da bomba de accionamento directo é similar ao dun limpador de alta presión e a bomba de tres cilindros conduce tres pegadores directamente do motor eléctrico. A presión de traballo continua máxima é do 10% ao 25% inferior ás bombas de reforzo similares, pero isto aínda as mantén entre 20.000 e 50.000 psi.
As bombas a base de intensificadores forman a maioría das bombas de presión ultra alta (é dicir, bombas de máis de 30.000 psi). Estas bombas conteñen dous circuítos de fluído, un para a auga e o outro para hidráulica. O filtro de entrada de auga pasa por primeira vez por un filtro de cartucho de 1 micron e logo un filtro de 0,45 micras para chupar a auga da billa común. Esta auga entra na bomba de reforzo. Antes de que entra na bomba de reforzo, a presión da bomba de reforzo mantense a uns 90 psi. Aquí, a presión aumenta a 60.000 psi. Antes de que a auga saia finalmente a bomba e chega á cabeza de corte polo gasoduto, a auga pasa polo amortecedor. O dispositivo pode suprimir as flutuacións de presión para mellorar a coherencia e eliminar os pulsos que deixan marcas na peza de traballo.
No circuíto hidráulico, o motor eléctrico entre os motores eléctricos extrae aceite do tanque de aceite e presiona. O aceite presurizado flúe cara ao colector e a válvula do colector inxecta alternativamente aceite hidráulico a ambos os dous lados do conxunto de biscoito e émbolo para xerar a acción do ictus do reforzador. Dado que a superficie do émbolo é menor que a do biscoito, a presión do aceite "mellora" a presión da auga.
O reforzador é unha bomba recíproca, o que significa que o conxunto de biscoitos e émbolo ofrece auga de alta presión dun lado do reforzo, mentres que a auga de baixa presión enche o outro lado. A recirculación tamén permite que o aceite hidráulico se arrefríe cando volve ao tanque. A válvula de verificación asegura que a auga de baixa presión e de alta presión só pode fluír nunha dirección. Os cilindros de alta presión e os tapóns finais que encapsulan os compoñentes do émbolo e biscoito deben cumprir requisitos especiais para soportar as forzas do proceso e os ciclos de presión constantes. Todo o sistema está deseñado para fallar gradualmente e as fugas fluirán a "buracos de drenaxe" especiais, que poden ser controlados polo operador para programar mellor o mantemento regular.
Un tubo especial de alta presión transporta a auga ata a cabeza de corte. O tubo tamén pode proporcionar liberdade de movemento para a cabeza de corte, segundo o tamaño da tubería. O aceiro inoxidable é o material escollido para estes tubos e hai tres tamaños comúns. As tubaxes de aceiro cun diámetro de 1/4 polgadas son o suficientemente flexibles como para conectarse a equipos deportivos, pero non se recomenda para o transporte de longa distancia de auga de alta presión. Dado que este tubo é fácil de dobrar, incluso nun rollo, unha lonxitude de 10 a 20 pés pode conseguir un movemento X, Y e Z. Os tubos máis grandes de 3/8 polgadas de 3/8 polgadas adoitan levar auga da bomba ata o fondo do equipo en movemento. Aínda que pode estar dobrado, normalmente non é adecuado para equipos de movemento de gasoductos. O tubo máis grande, que mide 9/16 polgadas, é o mellor para transportar auga de alta presión a longas distancias. Un diámetro maior axuda a reducir a perda de presión. As tubaxes deste tamaño son moi compatibles con grandes bombas, porque unha gran cantidade de auga de alta presión tamén ten un maior risco de perda de presión potencial. Non obstante, as tubaxes deste tamaño non se poden dobrar e hai que instalar accesorios nas esquinas.
A máquina de corte de chorro de auga pura é a primeira máquina de corte de chorro de auga e a súa historia pode remontarse a principios dos anos 70. En comparación co contacto ou a inhalación de materiais, producen menos auga nos materiais, polo que son adecuados para a produción de produtos como interiores automotivos e cueiros desbotables. O fluído é moi fino-0,004 polgadas a 0,010 polgadas de diámetro e proporciona xeometrías extremadamente detalladas con moi pouca perda de material. A forza de corte é extremadamente baixa e a fixación adoita ser sinxela. Estas máquinas son máis adecuadas para a operación de 24 horas.
Ao considerar unha cabeza de corte para unha máquina de auga de auga pura, é importante lembrar que a velocidade do fluxo son os fragmentos ou partículas microscópicas do material de rasgamento, non a presión. Para conseguir esta alta velocidade, a auga a presión flúe a través dun pequeno burato nunha xoia (normalmente un zafiro, rubí ou diamante) fixado ao final da boquilla. O corte típico usa un diámetro do orificio de 0,004 polgadas a 0,010 polgadas, mentres que as aplicacións especiais (como o formigón pulverizado) poden usar tamaños de ata 0,10 polgadas. A 40.000 psi, o fluxo do orificio viaxa a unha velocidade de aproximadamente Mach 2, e a 60.000 psi, o fluxo supera Mach 3.
Diferentes xoias teñen diferentes coñecementos no corte de auga. O zafiro é o material máis común de propósito xeral. Duran aproximadamente 50 a 100 horas de tempo de corte, aínda que a aplicación abrasiva de auga de auga reduce a metade destes tempos. Os rubios non son adecuados para o corte de auga pura, pero o fluxo de auga que producen é moi adecuado para o corte abrasivo. No proceso de corte abrasivo, o tempo de corte para os rubios é de aproximadamente 50 a 100 horas. Os diamantes son moito máis caros que os zafiros e os rubios, pero o tempo de corte está entre 800 e 2.000 horas. Isto fai que o diamante sexa especialmente adecuado para a operación de 24 horas. Nalgúns casos, o orificio de diamantes tamén se pode limpar e reutilizar ultrasóns.
Na máquina de auga de auga abrasiva, o mecanismo de eliminación de materiais non é o fluxo de auga en si. Pola contra, o fluxo acelera as partículas abrasivas para corroír o material. Estas máquinas son miles de veces máis poderosas que as máquinas de corte de auga de auga pura e poden cortar materiais duros como metal, pedra, materiais compostos e cerámica.
O fluxo abrasivo é maior que o fluxo de chorro de auga pura, cun diámetro entre 0,020 polgadas e 0,050 polgadas. Poden cortar pilas e materiais de ata 10 centímetros de grosor sen crear zonas afectadas por calor nin tensión mecánica. Aínda que a súa forza aumentou, a forza de corte do fluxo abrasivo aínda é inferior a unha libra. Case todas as operacións de chorro abrasivo usan un dispositivo de chorro e poden cambiar facilmente de uso dunha soa cabeza a uso de varias cabezas, e incluso o chorro de auga abrasivo pode converterse nun chorro de auga puro.
O abrasivo é un granate duro, especialmente seleccionado e de tamaño. Diferentes tamaños de cuadrícula son adecuados para diferentes traballos. Pódese obter unha superficie lisa con 120 abrasivos de malla, mentres que 80 abrasivos de malla demostraron ser máis adecuados para aplicacións de uso xeral. A velocidade de corte abrasivo de 50 malla é máis rápida, pero a superficie é lixeiramente máis dura.
Aínda que os chorros de auga son máis fáciles de operar que moitas outras máquinas, o tubo de mestura require atención do operador. O potencial de aceleración deste tubo é como un barril de rifles, con diferentes tamaños e unha vida de reposición diferente. O tubo de mestura de longa duración é unha innovación revolucionaria no corte de chorro de auga abrasivo, pero o tubo aínda é moi fráxil, se a cabeza de corte entra en contacto cun dispositivo, un obxecto pesado ou o material de destino, o tubo pode frear. Non se poden reparar tubos danados, polo que manter os custos baixan require unha minimización da substitución. As máquinas modernas adoitan ter unha función de detección de colisións automáticas para evitar colisións co tubo de mestura.
A distancia de separación entre o tubo de mestura e o material de destino normalmente é de 0,010 polgadas a 0,200 polgadas, pero o operador debe ter en conta que unha separación superior a 0,080 polgadas provocará xeadas na parte superior do bordo cortado da parte. O corte submarino e outras técnicas poden reducir ou eliminar esta xeada.
Inicialmente, o tubo de mestura estaba feito de carburo de tungsteno e só tiña unha vida útil de catro a seis horas de corte. Os tubos compostos de baixo custo de hoxe poden chegar a unha vida de 35 a 60 horas e recoméndase para os novos operadores de corte ou adestramento. O tubo de carburo cimentado composto estende a súa vida útil a 80 a 90 horas de corte. O tubo de carburo cimentado composto de alta calidade ten unha vida de corte de 100 a 150 horas, é adecuado para a precisión e o traballo diario e presenta o desgaste concéntrico máis previsible.
Ademais de proporcionar movemento, as máquinas -ferramentas Waterjet tamén deben incluír un método para conseguir a peza de traballo e un sistema para recoller e recoller auga e restos de operacións de mecanizado.
As máquinas estacionarias e unidimensionais son as gorras de auga máis sinxelas. Os chorros de auga estacionarios úsanse habitualmente no aeroespacial para recortar materiais compostos. O operador alimenta o material no regato como unha serra de banda, mentres que o catcher recolle o regato e os restos. A maioría das gorras de auga estacionarias son gorras de auga puras, pero non todas. A máquina de fenda é unha variante da máquina estacionaria, na que se alimentan produtos como o papel a través da máquina e o chorro de auga corta o produto nun ancho específico. Unha máquina cruzada é unha máquina que se move ao longo dun eixe. A miúdo traballan con máquinas de corte para facer patróns como a rede en produtos como máquinas expendedoras como os brownies. A máquina de fenda corta o produto nun ancho específico, mentres que a máquina cruzada cruza o produto alimentado por debaixo dela.
Os operadores non deben usar manualmente este tipo de auga abrasiva. É difícil mover o obxecto cortado a unha velocidade específica e consistente, e é extremadamente perigoso. Moitos fabricantes nin sequera citarán máquinas para esta configuración.
A táboa XY, tamén chamada máquina de corte plano, é a máquina de corte de auga bidimensional máis común. Os chorros de auga pura cortan xuntas, plásticos, caucho e escuma, mentres que os modelos abrasivos cortan metais, compostos, vidro, pedra e cerámica. O banco de traballo pode ser tan pequeno como 2 × 4 pés ou tan grande como 30 × 100 pés. Normalmente, o control destas máquinas -ferramenta é manexado por CNC ou PC. Os servo motores, normalmente con retroalimentación en bucle pechado, garanten a integridade da posición e da velocidade. A unidade básica inclúe guías lineais, carcasas de rodamentos e unidades de parafuso de bola, mentres que a unidade da ponte tamén inclúe estas tecnoloxías, e o tanque de recollida inclúe soporte material.
Os bancos de traballo XY adoitan ter dous estilos: o banco de traballo de Gantry Mid-Rail inclúe dous carrís guía base e unha ponte, mentres que o banco de traballo de volante usa unha base e unha ponte ríxida. Os dous tipos de máquinas inclúen algunha forma de axustabilidade da altura da cabeza. Esta axustabilidade do eixe Z pode tomar a forma dunha manivela manual, un parafuso eléctrico ou un parafuso servo totalmente programable.
O sumidoiro do banco de traballo XY adoita ser un tanque de auga cheo de auga, que está equipado con grellas ou láminas para apoiar a peza de traballo. O proceso de corte consume estes soportes lentamente. A trampa pódese limpar automaticamente, os residuos almacénanse no recipiente ou pode ser manual, e o operador saca regularmente a lata.
A medida que a proporción de elementos con case superficies planas aumenta, as capacidades de cinco eixes (ou máis) son esenciais para o corte moderno de auga. Afortunadamente, a cabeza de cortador lixeiro e a baixa forza de recuperación durante o proceso de corte proporcionan aos enxeñeiros de deseño liberdade que non ten o fresado de alta carga. O corte de auga de auga de cinco eixes usou inicialmente un sistema de plantilla, pero os usuarios pronto se volveron a un eixe de cinco eixes programables para desfacerse do custo da plantilla.
Non obstante, incluso con software dedicado, o corte 3D é máis complicado que o corte 2D. A parte de cola composta do Boeing 777 é un exemplo extremo. En primeiro lugar, o operador carga o programa e programa o persoal flexible "Pogostick". A grúa aérea transporta o material das pezas e a barra de resorte está desenrolada a unha altura adecuada e as pezas están fixadas. O eixe Z especial que non se reduce a sonda de contacto usa unha sonda de contacto para situar con precisión a parte no espazo e os puntos de mostra para obter a elevación e dirección correctas da parte. Despois diso, o programa é redireccionado á posición real da parte; A sonda retrae para deixar espazo ao eixe z da cabeza de corte; O programa corre para controlar os cinco eixes para manter a cabeza de corte perpendicular á superficie que se pode cortar e para funcionar como se require a viaxe a velocidade precisa.
Os abrasivos son necesarios para cortar materiais compostos ou calquera metal superior a 0,05 polgadas, o que significa que se debe evitar que o expulsor se poida cortar a barra de resorte e a cama de ferramentas despois do corte. A captura de puntos especiais é a mellor forma de conseguir un corte de auga de auga de cinco eixes. As probas demostraron que esta tecnoloxía pode parar un avión a chorro de 50 cabalos de potencia inferior a 6 polgadas. O cadro en forma de C conecta o catador ao pulso do eixe z para coller correctamente a bola cando a cabeza recorta toda a circunferencia da parte. O capturador de puntos tamén detén a abrasión e consume bolas de aceiro a un ritmo de aproximadamente 0,5 a 1 libra por hora. Neste sistema, o chorro está detido pola dispersión da enerxía cinética: despois de que o chorro entra na trampa, atopa a bola de aceiro contida e a bola de aceiro xira para consumir a enerxía do chorro. Mesmo cando se pode funcionar horizontal e (nalgúns casos), o captador de puntos pode funcionar.
Non todas as partes de cinco eixes son igualmente complexas. A medida que aumenta o tamaño da parte, o axuste do programa e a verificación da posición da parte e da precisión de corte fanse máis complicados. Moitas tendas usan máquinas 3D para un corte sinxelo en 2D e un corte 3D complexo todos os días.
Os operadores deben ser conscientes de que existe unha gran diferenza entre a precisión das partes e a precisión do movemento da máquina. Incluso unha máquina con precisión case perfecta, movemento dinámico, control de velocidade e unha excelente repetibilidade pode non poder producir pezas "perfectas". A precisión da parte acabada é unha combinación de erro de proceso, erro da máquina (rendemento XY) e estabilidade da peza (dispositivo, platitude e estabilidade da temperatura).
Ao cortar materiais cun grosor inferior a 1 polgada, a precisión do chorro de auga normalmente está entre 0,07 a 0,07 a 0,4 mm. A precisión dos materiais de máis de 1 polgada de grosor está dentro de 0,005 a 0,100 polgadas (0,12 a 2,5 mm). A táboa XY de alto rendemento está deseñada para unha precisión de posicionamento lineal de 0,005 polgadas ou superior.
Os erros potenciais que afectan a precisión inclúen erros de compensación de ferramentas, erros de programación e movemento da máquina. A compensación da ferramenta é a entrada de valor no sistema de control a ter en conta o ancho de corte do chorro, é a cantidade de ruta de corte que debe ampliarse para que a parte final obteña o tamaño correcto. Para evitar erros potenciais no traballo de alta precisión, os operadores deben realizar cortes de proba e comprender que a compensación da ferramenta debe axustarse para que coincida coa frecuencia de mestura de tubos.
Os erros de programación prodúcense máis a miúdo porque algúns controis XY non amosan as dimensións do programa, dificultando a detección da falta de correspondencia dimensional entre o programa de pezas e o debuxo CAD. Aspectos importantes do movemento da máquina que poden introducir erros son a fenda e a repetibilidade na unidade mecánica. O axuste de servo tamén é importante, porque o axuste de servo inadecuado pode causar erros nas lagoas, repetibilidade, verticalidade e charlas. As pezas pequenas cunha lonxitude e ancho de menos de 12 polgadas non precisan tantas mesas XY como partes grandes, polo que a posibilidade de erros de movemento da máquina é menor.
Os abrasivos representan dous terzos dos custos de funcionamento dos sistemas Waterjet. Outros inclúen enerxía, auga, aire, selos, válvulas de verificación, orificios, mesturas de tubos, filtros de entrada de auga e recambios para bombas hidráulicas e cilindros de alta presión.
A operación de potencia completa parecía máis cara ao principio, pero o aumento da produtividade superou o custo. A medida que aumenta o caudal abrasivo, a velocidade de corte aumentará e o custo por polgada diminuirá ata chegar ao punto óptimo. Para a máxima produtividade, o operador debe executar a cabeza de corte á velocidade de corte máis rápida e a potencia máxima para un uso óptimo. Se un sistema de 100 cabalos de potencia só pode executar unha cabeza de 50 cabalos de potencia, entón executar dúas cabezas no sistema pode conseguir esta eficiencia.
A optimización do corte de auga de auga abrasiva require atención sobre a situación específica que se atopa, pero pode proporcionar excelentes aumentos de produtividade.
Non é prudente cortar unha brecha de aire superior a 0,020 polgadas porque o chorro se abre na brecha e reduce aproximadamente os niveis máis baixos. Amarre as follas de material de preto pode evitar isto.
Mide a produtividade en termos de custo por polgada (é dicir, o número de pezas fabricadas polo sistema), non o custo por hora. De feito, a produción rápida é necesaria para amortizar os custos indirectos.
Os cadros de auga que adoitan perforar materiais compostos, vidro e pedras deben estar equipados cun controlador que poida reducir e aumentar a presión da auga. Asistencia ao baleiro e outras tecnoloxías aumentan a probabilidade de perforar con éxito materiais fráxiles ou laminados sen danar o material obxectivo.
A automatización de manipulación de materiais ten sentido só cando a manipulación de materiais supón unha gran parte do custo de produción das pezas. As máquinas de auga abrasiva normalmente usan descarga manual, mentres que o corte de placas usa principalmente a automatización.
A maioría dos sistemas de auga de auga usan auga da billa ordinaria e o 90% dos operadores de auga de auga non fan ningún preparado que non suavice a auga antes de enviar a auga ao filtro de entrada. O uso de osmose inversa e os desionizadores para purificar a auga pode ser tentador, pero eliminar ións facilita que a auga absorba os ións de metais en bombas e tubos de alta presión. Pode prolongar a vida do orificio, pero o custo de substituír o cilindro de alta presión, a válvula de verificación e a cuberta final é moito maior.
O corte submarino reduce a xeada superficial (tamén coñecida como "néboa") no bordo superior do corte de auga de auga abrasiva, ao tempo que tamén reduce moito o ruído do chorro e o caos do traballo. Non obstante, isto reduce a visibilidade do chorro, polo que se recomenda usar o control electrónico de rendemento para detectar desviacións das condicións de pico e deter o sistema antes de calquera dano de compoñentes.
Para sistemas que usan diferentes tamaños de pantalla abrasiva para diferentes traballos, use almacenamento e medición adicionais para tamaños comúns. As pequenas (100 lb) ou grandes (500 a 2.000 libras) de transporte a granel e as válvulas de medición relacionadas permiten cambiar rápido entre os tamaños de malla de pantalla, reducindo o tempo de inactividade e a molestia, ao tempo que aumenta a produtividade.
O separador pode cortar eficazmente materiais cun grosor inferior a 0,3 polgadas. Aínda que estes luces normalmente poden asegurar un segundo moenda da billa, poden conseguir un manexo de material máis rápido. Os materiais máis duros terán etiquetas máis pequenas.
Máquina con chorro de auga abrasivo e controlar a profundidade de corte. Para as partes correctas, este proceso nacente pode proporcionar unha alternativa convincente.
Sunlight-Tech Inc. utilizou centros de micromachining e micromilamento con micromaling láser e micromilamento con micromalización de micromalización para producir pezas con tolerancias inferiores a 1 micron.
O corte de auga de auga ocupa un lugar no campo da fabricación de materiais. Este artigo mira como funcionan as auga para a túa tenda e mira o proceso.
Tempo de publicación: setembro de 04-2021