Miten vesisuihkuleikkaus toimii?

Miten vesisuihkuleikkaus toimii?

Johdatus CNC-vesisuihkuleikkaukseen

CNC-vesisuihkuleikkauskoneista on tullut erittäin suosittuja litteiden levyjen 2D-leikkauksessa, jopa raskaissa levysovelluksissa, kuten teräspalvelukeskuksissa, laitevalmistajilla ja valmistajilla. Vesisuihkuleikkauksen tärkeimpiä etuja ovat leikkauksen suoruus ja lämpövaikutusalueen puuttuminen. Jotta ymmärtäisimme, miksi vesileikkaus tarjoaa näitä etuja, tarkastellaan lyhyesti, miten vesileikkaus toimii.

Vesisuihku ei ole lämpöleikkausprosessi

Toisin kuin lämpöleikkausprosessit, kuten plasma-, poltto- tai laserleikkaus, vesisuihkuprosessi on mekaaninen sahausprosessi. Voit ajatella sitä melkein kuin vannesahaa, joka on ohut metalliliuska, jossa on terävät hampaat, jotka vedetään leikattavan materiaalin läpi. Vastaavasti vesisuihkuleikkauksessa ohutta vesisuihkua, jossa on teräviä kivenkappaleita, työnnetään materiaalin läpi.

Kivenpalat eli hioma-aineet on yleensä valmistettu murskatusta granaatista. Joissakin sovelluksissa käytetään muitakin materiaaleja, mutta granaatti on ylivoimaisesti yleisin metallilevyjen leikkaamiseen käytettävä materiaali. Granaattia käytetään yleisesti myös hiekkapaperissa, ja se on suhteellisen kova kivi. Jokainen läpi kulkeva hiomarae kuluttaa hieman materiaalia.

Nopeus saa sen toimimaan

Mutta pelkkä hankaavien vesisuihkujen kaataminen metallilevylle ei leikkaa sitä. Se, mikä saa sen toimimaan, on nopeus, jolla hioma-aine osuu levyyn. Kappaleen liikemassa on yhtä suuri kuin sen massa kerrottuna sen nopeudella. Hioma-aineen jyvällä on vain vähän massaa, joten jotta sillä olisi vaikutusta teräslevyyn, sillä on oltava suuri nopeus, jotta hioma-aine kiihtyy tarpeeksi nopeasti leikatakseen kovien materiaalien läpi. Siksi vesi paineistetaan "ultrakorkeaan paineeseen" ja suihkutetaan sitten pienen aukon läpi. Kun leikit puutarhaletkulla, tiedät, että kun suuttimen aukkoa pienennetään, veden määrä vähenee, mutta se tulee ulos suuremmalla nopeudella. Näin tapahtuu vesisuihkuleikkauspäässä.

Tyypillinen vesisuihkuleikkauspaine on 50 000–60 000 PSI. Monissa uudemmissa järjestelmissä paine on jopa 90 000 PSI. Tällä paineella oleva vesi suihkutetaan sitten timanttiin tai safiiriin työstetyn pienen aukon läpi, jonka halkaisija on yleensä 0,1–0,3 mm. Näin syntyvä vesivirta on yliääninen, mikä tarkoittaa, että se kulkee äänen nopeutta nopeammin. Onneksi se on vähäinen, vain noin 2 litraa minuutissa.

Hioma-aineen lisääminen

Vesisuihkun muodostaminen jalokivisuuttimen avulla ja hioma-aineen sekoittuminen virtaan tapahtuvat kaikki KMT Autoline™ II:n kaltaisen vesisuihkuleikkauspään sisällä. Hioma-aineen saamiseksi veteen virta kulkee suppilon muotoisen kammion läpi, jossa vesivirta ottaa hioma-aineen mukaansa ja kiihdyttää sitä. Vesivirta, jossa on nyt hiovia hiukkasia, kulkee sitten fokusointiputken tai suuttimen läpi, jolloin kaikki hiovat aineet ovat täysin mukana vesisuihkussa ja liikkuvat samaan suuntaan.

Waterjet Cutting Head

Kun se on päässyt fokusointiputken läpi, yliääninen vesivirta ja hioma-aine kuluttavat nopeasti tiensä minkä tahansa materiaalin läpi, mukaan lukien alumiini, teräs, ruostumaton teräs, panssarilevy, graniitti, laatta, laminaatit ja jopa lasi (vaikka karkaistu lasi on liian haurasta).

Metallien leikkaus ilman lämpövaikutusaluetta

Koska jokainen hiomahiukkanen poistaa vain pienen määrän materiaalia eroosion avulla, lämpöä syntyy vain vähän. Lisäksi vesivirta jäähdyttää nopeasti kaiken tuotetun lämmön, ennen kuin se ehtii lämmittää ympäröivää materiaalia. Tämän seurauksena metallin leikkauksessa ei ole lämpövaikutusaluetta. Tämä tekee vesisuihkuleikkauksesta kylmäleikkausprosessin.

Erittäin suora ja tarkka leikkaus

Nopeasti liikkuvat hiomahiukkaset leikkaavat ilman lämpövaikutusaluetta, mutta vesisuihkun vauhti pitää hiomahiukkaset suorassa linjassa vielä pitkään sen jälkeen, kun ne ovat poistuneet fokusointiputkesta, jolloin leikkausreuna on erittäin suora ja tarkka eri materiaaleissa.