El tall de Waterjet pot ser un mètode de processament més senzill, però està equipat amb un cop de puny potent i requereix que l'operador mantingui la consciència del desgast i la precisió de diverses parts.
El tall de raig d’aigua més senzill és el procés de tallar dolls d’aigua d’alta pressió en materials. Aquesta tecnologia sol ser complementària a altres tecnologies de processament, com el fresat, el làser, l’EDM i el plasma. En el procés de raig d’aigua, no es formen substàncies nocives ni vapor i no es formi cap zona afectada per calor ni estrès mecànic. Els dolls d'aigua poden tallar detalls ultra-prims sobre pedra, vidre i metall; Fora forats ràpidament en titani; Talleu els aliments; i fins i tot matar patògens en begudes i dipòsits.
Totes les màquines d’aigua tenen una bomba que pot pressionar l’aigua per al lliurament al capçal de tall, on es converteix en un flux supersònic. Hi ha dos tipus principals de bombes: bombes basades en unitat directa i bombes a base de reforç.
El paper de la bomba de tracció directa és similar al d’un netejador d’alta pressió i la bomba de tres cilindres condueix tres picades directament des del motor elèctric. La pressió màxima de treball contínua és del 10% al 25% inferior a les bombes de reforç similars, però això encara les manté entre 20.000 i 50.000 psi.
Les bombes basades en intensificadors constitueixen la majoria de les bombes de pressió ultra-alta (és a dir, bombes de més de 30.000 psi). Aquestes bombes contenen dos circuits de fluids, una per a l’aigua i l’altra per a la hidràulica. El filtre d’entrada d’aigua primer passa per un filtre de cartutx d’1 micron i després un filtre de 0,45 micres per xuclar l’aigua de l’aixeta ordinària. Aquesta aigua entra a la bomba de reforç. Abans d’entrar a la bomba de reforç, la pressió de la bomba de reforç es manté a uns 90 psi. Aquí, la pressió augmenta a 60.000 psi. Abans que l’aigua surti finalment de la bomba i arribi al capçal de tall pel gasoducte, l’aigua passa per l’absorbidor de xoc. El dispositiu pot suprimir les fluctuacions de pressió per millorar la coherència i eliminar els polsos que deixen marques a la peça.
Al circuit hidràulic, el motor elèctric entre els motors elèctrics treu oli del dipòsit d’oli i el pressiona. L’oli pressuritzat flueix cap al col·lector i la vàlvula del col·lector s’injecta alternativament oli hidràulic a banda i banda del conjunt de galetes i pistó per generar l’acció de l’ictus del reforç. Atès que la superfície del pistó és menor que la de la galeta, la pressió del petroli "millora" la pressió de l'aigua.
El reforç és una bomba recíproca, cosa que significa que el conjunt de galetes i pistó proporciona aigua a alta pressió d’un costat del reforç, mentre que l’aigua de baixa pressió omple l’altre costat. La recirculació també permet que l’oli hidràulic es refredi quan torna al dipòsit. La vàlvula de control garanteix que l’aigua de baixa pressió i d’alta pressió només pot fluir en una direcció. Els cilindres d’alta pressió i els taps finals que encapsulen el pistó i els components de galetes han de complir els requisits especials per suportar les forces del procés i els cicles de pressió constant. Tot el sistema està dissenyat per fallar gradualment i les fuites fluiran a “forats de drenatge” especials, que l’operador pot controlar per tal de programar millor el manteniment regular.
Una canonada especial d’alta pressió transporta l’aigua al capçal de tall. La canonada també pot proporcionar llibertat de moviment per al capçal de tall, segons la mida de la canonada. L’acer inoxidable és el material d’elecció d’aquestes canonades i hi ha tres mides comunes. Les canonades d’acer amb un diàmetre d’1/4 polzades són prou flexibles per connectar-se a equips esportius, però no es recomana per al transport de llarga distància d’aigua d’alta pressió. Com que aquest tub és fàcil de doblar, fins i tot en un rotlle, una longitud de 10 a 20 peus pot aconseguir un moviment X, Y i Z. Les canonades més grans de 3/8 polzades de 3/8 polzades solen portar aigua des de la bomba fins a la part inferior de l'equip en moviment. Tot i que es pot doblar, generalment no és adequat per a equips de moviment de canonades. La canonada més gran, de 9/16 polzades, és millor per transportar aigua a alta pressió a llargues distàncies. Un diàmetre més gran ajuda a reduir la pèrdua de pressió. Les canonades d’aquesta mida són molt compatibles amb les bombes grans, perquè una gran quantitat d’aigua d’alta pressió també té un major risc de pèrdua de pressió potencial. Tanmateix, les canonades d’aquesta mida no es poden doblar i cal instal·lar accessoris a les cantonades.
La màquina de tallar a raig d’aigua pura és la màquina de tallar a raig d’aigua més antiga i la seva història es pot remuntar a principis dels anys 70. En comparació amb el contacte o la inhalació de materials, produeixen menys aigua als materials, de manera que són adequats per a la producció de productes com ara interiors automobilístics i bolquers d’un sol ús. El fluid és molt prim de 0,004 polzades a 0,010 polzades de diàmetre i proporciona geometries extremadament detallades amb molt poca pèrdua de material. La força de tall és extremadament baixa i la fixació sol ser senzilla. Aquestes màquines s’adapten millor a l’operació 24 hores.
Quan es considera un capçal de tall per a una màquina d’aigua pura, és important recordar que la velocitat de flux són els fragments o partícules microscòpiques del material d’esquinçat, no la pressió. Per aconseguir aquesta gran velocitat, l’aigua a pressió flueix a través d’un petit forat d’una joia (normalment un safir, rubí o diamant) fixat al final de la boquilla. El tall típic utilitza un diàmetre de l’orifici de 0,004 polzades a 0,010 polzades, mentre que les aplicacions especials (com el formigó ruixat) poden utilitzar mides de fins a 0,10 polzades. A 40.000 psi, el flux de l’orifici viatja a una velocitat d’aproximadament Mach 2, i a 60.000 psi, el flux supera el Mach 3.
Diferents joies tenen una experiència diferent en el tall de Waterjet. El safir és el material de propòsit general més comú. Duren aproximadament entre 50 i 100 hores de temps de tall, tot i que l’aplicació abrasiva de l’aigua waterjet es redueix a la meitat d’aquests temps. Els rubí no són adequats per al tall d’aigua pura, però el cabal d’aigua que produeixen és molt adequat per al tall abrasiu. En el procés de tall abrasiu, el temps de tall dels rubí és d’unes 50 a 100 hores. Els diamants són molt més cars que els safirs i els rubí, però el temps de tall és d’entre 800 i 2.000 hores. Això fa que el diamant sigui especialment adequat per a un funcionament de 24 hores. En alguns casos, l’orifici de diamants també es pot netejar i reutilitzar ultrasònicament.
A la màquina abrasiva de Waterjet, el mecanisme d’eliminació de materials no és el propi flux d’aigua. Per contra, el flux accelera partícules abrasives per corroir el material. Aquestes màquines són milers de vegades més potents que les màquines de tall d’aigua pura i poden tallar materials durs com el metall, la pedra, els materials compostos i la ceràmica.
El corrent abrasiu és més gran que el corrent de raig d’aigua pura, amb un diàmetre entre 0,020 polzades i 0,050 polzades. Poden tallar piles i materials de fins a 10 polzades de gruix sense crear zones afectades per la calor ni estrès mecànic. Tot i que la seva força ha augmentat, la força de tall del corrent abrasiu és encara inferior a una lliura. Gairebé totes les operacions de reacció abrasiva utilitzen un dispositiu de reacció i poden passar fàcilment d’ús d’un cap d’un cap per a ús multicado, i fins i tot el raig d’aigua abrasiu es pot convertir en un raig d’aigua pura.
L’abrasiu és dur, especialment seleccionat i de gran mida de sorra. Les diferents mides de la xarxa són adequades per a diferents llocs de treball. Es pot obtenir una superfície llisa amb 120 abrasius de malla, mentre que 80 abrasius de malla han demostrat ser més adequats per a aplicacions de propòsit general. La velocitat de tall abrasiu de 50 malla és més ràpida, però la superfície és lleugerament més rugosa.
Tot i que els dolls d’aigua són més fàcils d’operar que moltes altres màquines, el tub de mescla requereix atenció de l’operador. El potencial d’acceleració d’aquest tub és com un canó de fusell, amb diferents mides i una vida de substitució diferent. El tub de mescla de llarga durada és una innovació revolucionària en el tall de raig d’aigua abrasiu, però el tub encara és molt fràgil, si el cap de tall entra en contacte amb un dispositiu, un objecte pesat o el material objectiu, el tub pot frenar. Les canonades danyades no es poden reparar, de manera que mantenir els costos a la baixa requereix minimitzar la substitució. Les màquines modernes solen tenir una funció de detecció automàtica de col·lisions per evitar col·lisions amb el tub de mescla.
La distància de separació entre el tub de mescla i el material objectiu sol ser de 0,010 polzades a 0,200 polzades, però l’operador ha de tenir en compte que una separació superior a 0,080 polzades provocarà gelades a la part superior de la vora tallada de la part. El tall submarí i altres tècniques poden reduir o eliminar aquesta gelada.
Inicialment, el tub de mescla era de carbur de tungstè i només va tenir una vida útil de quatre a sis hores de tall. Les canonades compostes de baix cost d'avui poden arribar a una vida de tall de 35 a 60 hores i es recomana per a un tall rugós o formar nous operadors. El tub de carbur cimentat compost amplia la seva vida útil a 80 a 90 hores de tall. El tub de carbur cimentat compost de gran qualitat té una vida de tall de 100 a 150 hores, és adequat per a la precisió i el treball diari i presenta el desgast concèntric més previsible.
A més de proporcionar moviment, Waterjet Machine Ireal també ha d’incloure un mètode per assegurar la peça i un sistema per recollir i recollir aigua i deixalles de les operacions de mecanitzat.
Les màquines estacionàries i unidimensionals són les aigües més senzilles. Els dolls d’aigua estacionaris s’utilitzen habitualment en aeroespacial per retallar materials compostos. L’operador alimenta el material a la cala com una banda de banda, mentre que el capturador recull la cala i les deixalles. La majoria de les aigües estacionàries són aigües pures, però no totes. La màquina de tallar és una variant de la màquina estacionària, en la qual productes com el paper s’alimenten a través de la màquina i el raig d’aigua talla el producte en una amplada específica. Una màquina creuada és una màquina que es mou al llarg d’un eix. Sovint treballen amb màquines de tall per fabricar patrons semblants a la xarxa en productes com ara màquines expenedores com els brownies. La màquina de tallar talla el producte en una amplada específica, mentre que la màquina de tallar creuada creu el producte alimentat per sota.
Els operadors no han d’utilitzar manualment aquest tipus d’aigua abrasiva. És difícil moure l’objecte tallat a una velocitat específica i consistent, i és extremadament perillós. Molts fabricants ni tan sols citaran màquines per a aquestes configuracions.
La taula XY, també anomenada màquina de tallar plana, és la màquina de tallar bidimensional més comuna de tall. Els dolls d’aigua pura tallen juntes, plàstics, cautxú i escuma, mentre que els models abrasius tallen metalls, compostos, vidre, pedra i ceràmica. El banc de treball pot ser tan petit com 2 × 4 peus o tan gran com 30 × 100 peus. Normalment, el control d’aquestes màquines -eina és gestionat per CNC o PC. Servo Motors, normalment amb comentaris de bucle tancat, asseguren la integritat de la posició i la velocitat. La unitat bàsica inclou guies lineals, carcasses de suport i unitats de cargol de boles, mentre que la unitat del pont també inclou aquestes tecnologies, i el dipòsit de recollida inclou suport de material.
Els bancs de treball XY solen tenir dos estils: el banc de treball de la barra de ferrocarril de la barana inclou dues baranes de guia de base i un pont, mentre que el Workbench Cantilever utilitza una base i un pont rígid. Els dos tipus de màquines inclouen alguna forma d’ajustabilitat de l’altura del cap. Aquesta ajustabilitat de l’eix Z pot prendre la forma d’una manivela manual, un cargol elèctric o un cargol de servo completament programable.
El dipòsit del banc de treball XY sol ser un dipòsit d’aigua ple d’aigua, que està equipat amb reixes o llistons per suportar la peça. El procés de tall consumeix aquests suports lentament. La trampa es pot netejar automàticament, els residus s’emmagatzemen al contenidor o poden ser manuals i l’operador s’enfila regularment la llauna.
A mesura que augmenta la proporció d’articles sense superfícies gairebé planes, les capacitats de cinc eixos (o més) són essencials per al tall modern d’aigua. Afortunadament, el cap de tallador lleuger i la força de recobriment baix durant el procés de tall proporcionen a la llibertat dels enginyers de disseny que el fresat de gran càrrega no té. El tall Waterjet de cinc eixos va utilitzar inicialment un sistema de plantilla, però els usuaris aviat es van dirigir a cinc eixos programables per desfer-se del cost de la plantilla.
Tot i això, fins i tot amb un programari dedicat, el tall 3D és més complicat que el tall en 2D. La part de cua composta del Boeing 777 és un exemple extrem. En primer lloc, l'operador penja el programa i els programes del personal flexible "Pogostick". La grua general transporta el material de les parts i la barra de molla està desenrotllada a una alçada adequada i les parts es fixen. L’eix Z especial que no talla l’eix Z utilitza una sonda de contacte per situar la part amb precisió a l’espai i els punts de mostra per obtenir l’elevació i la direcció correctes de la part. Després d'això, el programa es redirigeix a la posició real de la part; La sonda es retreu per deixar lloc a l’eix Z del capçal de tall; El programa s’executa per controlar els cinc eixos per mantenir el cap de tall perpendicular a la superfície per tallar -lo i per funcionar segons es requereix un viatge a velocitat precisa.
Cal que els abrasius tallin materials compostos o qualsevol metall superior a 0,05 polzades, cosa que significa que cal evitar que es talli la barra de molla i el llit d’eines després de tallar -lo. La captura de punts especials és la millor manera d’aconseguir el tall d’aigua de cinc eixos. Les proves han demostrat que aquesta tecnologia pot aturar un avió a reacció de 50 cavalls per sota de 6 polzades. El marc en forma de C connecta el capturador al canell de l’eix Z per agafar correctament la bola quan el cap retalla tota la circumferència de la part. El capturador de punts també atura l’abrasió i consumeix boles d’acer a un ritme d’uns 0,5 a 1 lliura per hora. En aquest sistema, el raig s’atura per la dispersió de l’energia cinètica: després que el raig entra a la trampa, es troba amb la bola d’acer continguda i la bola d’acer gira per consumir l’energia del raig. Fins i tot quan es pot funcionar horitzontalment i (en alguns casos), el capturador de punts pot funcionar.
No totes les parts de cinc eixos són igualment complexes. A mesura que augmenta la mida de la part, l’ajust del programa i la verificació de la posició de la part i la precisió de tall es compliquen. Moltes botigues utilitzen màquines 3D per a un tall simple 2D i un tall 3D complex cada dia.
Els operadors han de ser conscients que hi ha una gran diferència entre la precisió de la part i la precisió del moviment de la màquina. Fins i tot pot ser que una màquina amb precisió gairebé perfecta, moviment dinàmic, control de velocitat i excel·lent repetibilitat no pugui produir parts “perfectes”. La precisió de la part acabada és una combinació d’error de procés, error de màquina (rendiment XY) i estabilitat de la peça (equipament, plana i estabilitat de la temperatura).
Quan es talla materials amb un gruix inferior a 1 polzada, la precisió del raig d'aigua sol estar entre ± 0,003 a 0,015 polzades (0,07 a 0,4 mm). La precisió dels materials de més d’1 polzada de gruix es troba dins de ± 0,005 a 0,100 polzades (0,12 a 2,5 mm). La taula XY d’alt rendiment està dissenyada per a una precisió de posicionament lineal de 0,005 polzades o superior.
Els possibles errors que afecten la precisió inclouen els errors de compensació de l’eina, els errors de programació i el moviment de la màquina. La compensació de l’eina és l’entrada de valor al sistema de control per tenir en compte l’amplada de tall del jet, és a dir, la quantitat de ruta de tall que s’ha d’ampliar per tal que la part final obtingui la mida correcta. Per evitar possibles errors en els treballs d’alta precisió, els operadors han de realitzar talls de prova i comprendre que s’ha d’ajustar la compensació de l’eina per adaptar-se a la freqüència de desgast del tub de barreja.
Els errors de programació es produeixen més sovint perquè alguns controls XY no mostren les dimensions del programa de peces, cosa que dificulta la detecció de la manca de concordança dimensional entre el programa de part i el dibuix CAD. Els aspectes importants del moviment de la màquina que poden introduir errors són el buit i la repetibilitat a la unitat mecànica. L’ajustament del servo també és important, perquè l’ajust de servo inadequat pot causar errors en les llacunes, la repetibilitat, la verticalitat i la xerrada. Les parts petites amb una longitud i una amplada inferior a 12 polzades no requereixen tantes taules XY com a parts grans, de manera que la possibilitat d’errors de moviment de la màquina és menor.
Els abrasius representen dos terços dels costos operatius dels sistemes Waterjet. Altres inclouen potència, aigua, aire, segells, vàlvules de comprovació, orificis, canonades de barreja, filtres d’entrada d’aigua i parts de recanvi per a bombes hidràuliques i cilindres d’alta pressió.
El funcionament de tota la potència semblava més cara al principi, però l’augment de la productivitat va superar el cost. A mesura que augmenta el cabal abrasiu, la velocitat de tall augmentarà i el cost per polzada disminuirà fins que arribi al punt òptim. Per a la màxima productivitat, l’operador ha d’executar el cap de tall a la velocitat de tall més ràpida i la màxima potència per a un ús òptim. Si un sistema de 100 cavalls només pot executar un capçal de 50 cavalls de potència, aleshores executar dos caps del sistema pot aconseguir aquesta eficiència.
L’optimització del tall abrasiu d’aigua requereix atenció a la situació específica actual, però pot proporcionar un excel·lent augment de la productivitat.
No és prudent tallar una bretxa d’aire superior a 0,020 polzades perquè el raig s’obre a la bretxa i es redueix aproximadament nivells inferiors. L’apilament de les làmines de material junts pot evitar això.
Mesureu la productivitat en termes de cost per polzada (és a dir, el nombre de peces fabricades pel sistema), no el cost per hora. De fet, la producció ràpida és necessària per amortitzar els costos indirectes.
Les aigües que sovint perforen materials compostos, vidre i pedres han d’estar equipades amb un controlador que pugui reduir i augmentar la pressió d’aigua. L’assistència al buit i altres tecnologies augmenten la probabilitat de perforar amb èxit materials fràgils o laminats sense danyar el material objectiu.
L’automatització de manipulació de materials només té sentit quan la manipulació de materials compta una gran part del cost de producció de les peces. Les màquines d’aigua abrasiva solen utilitzar la descàrrega manual, mentre que el tall de plaques utilitza principalment l’automatització.
La majoria dels sistemes de Waterjet utilitzen aigua de l’aixeta ordinària i el 90% dels operadors d’aigua no fan cap preparació que no sigui suavitzar l’aigua abans d’enviar l’aigua al filtre d’entrada. L’ús d’osmosi inversa i desionitzadors per purificar l’aigua pot ser temptador, però l’eliminació dels ions facilita que l’aigua absorbeixi els ions de metalls en bombes i canonades d’alta pressió. Pot ampliar la vida de l’orifici, però el cost de substituir el cilindre d’alta pressió, la vàlvula de comprovació i la coberta final és molt més elevat.
El tall submarí redueix la glaçada de la superfície (també coneguda com a "boira") a la vora superior del tall abrasiu d'aigua, alhora que redueix molt el soroll del raig i el caos del lloc de treball. Tot i això, això redueix la visibilitat del raig, per la qual cosa es recomana utilitzar el control electrònic del rendiment per detectar les desviacions de les condicions màximes i aturar el sistema davant qualsevol dany del component.
Per a sistemes que utilitzin diferents mides de pantalla abrasiva per a diferents treballs, utilitzeu emmagatzematge i mesurament addicionals per a mides comunes. Les vàlvules petites (100 lb) o grans (de 500 a 2.000 lb) i les vàlvules de mesura relacionades permeten un canvi ràpid entre les mides de malla de la pantalla, reduint el temps d’aturada i la molèstia, alhora que augmenta la productivitat.
El separador pot tallar eficaçment materials amb un gruix inferior a 0,3 polzades. Tot i que aquestes picades normalment poden assegurar una segona trituració de l’aixeta, poden aconseguir un maneig de materials més ràpid. Els materials més durs tindran etiquetes més petites.
Màquina amb raig d’aigua abrasiu i controleu la profunditat de tall. Per a les parts adequades, aquest procés naixent pot proporcionar una alternativa convincent.
Sunlight-Tech Inc. ha utilitzat els centres de micromecenatge i micromilleig làser de Solutions de Mecaning Solutions GF per produir parts amb toleràncies inferiors a 1 micron.
El tall de Waterjet ocupa un lloc al camp de la fabricació de materials. Aquest article analitza el funcionament de Waterjets per a la vostra botiga i mira el procés.
Posada Posada: 04-04-2021