Hogyan működik a vízsugaras vágás?

Hogyan működik a vízsugaras vágás?

Bevezetés a CNC vízsugaras vágásba

A CNC (computer numerical control, számítógép-vezérlésű vagy számjegyvezérlésű) vízsugaras vágógépek rendkívüli népszerűségre tettek szert síklemezek 2D-s vágásánál még olyan nehéz lemezes alkalmazásoknál is, mint például az acélszervizek, a berendezésgyártók és a gyártók. A vízsugaras vágás néhány fő előnye a vágás egyenessége és a hőhatászóna hiánya. Hogy megértsük, miért nyújtja ezeket az előnyöket, vessünk egy pillantást a vízsugaras vágás működésére.

A vízsugaras vágás nem termikus folyamat

A termikus vágási eljárásokkal ellentétben, mint a plazma-, láng- vagy lézersugaras vágás, a vízsugaras eljárás mechanikus fűrészelési eljárás. Majdnem olyan, mint egy szalagfűrész, azaz éles fogakkal ellátott vékony fémcsík, amelyeket áthúznak a vágott anyagon. Hasonlóképpen a vízsugaras vágási folyamat éles kődarabokkal teli vékony vízáramot használ, amelyeket átnyomnak az anyagon.

A kődarabok vagy csiszolóanyagok általában zúzott gránátból készülnek. Egyes alkalmazásokban más anyagokat használnak, de a gránát messze a legelterjedtebb a fémlemezek vágására. A gránátot gyakran csiszolópapíron is használják, és viszonylag kemény kőzet. Minden áthaladó csiszolószemcse lekoptatja az anyag egy kis részét.

A sebesség működteti

Ha azonban koptató vízsugarat öntenek egy fémlemezre, az nem vágja át. A működésért az a sebesség felelős, amellyel a csiszolóanyag hozzáütődik a lemezhez. Egy tárgy lendülete egyenlő tömegének és sebességének szorzatával. A kis tömegű csiszolószemcsék csak nagy sebességen lesznek bármilyen hatással az acéllemezre, mert a csiszolóanyag csak így gyorsul fel eléggé a kemény anyagok átvágásához. Ezért a vizet „rendkívül nagy nyomás” alatt tartják, majd egy kis nyíláson keresztül engedik ki. Amikor a kerti tömlővel játszik, tudja, hogy a fúvóka nyílásának szűkítésekor kevesebb víz jut át, de az gyorsabban jön ki. Ez történik a vízsugaras vágófejben.

A tipikus vízsugaras vágási nyomás 50 000 és 60 000 PSI (font/négyzethüvelyk) között van. Sok újabb rendszer akár 90 000 PSI nyomás alatt áll. Az ilyen nyomású víz ezután kicsi, általában 5–15 ezred hüvelyk átmérőjű gyémántból vagy zafírból készült nyíláson keresztül eresztik ki. A keletkező vízsugár szuperszonikus, ami azt jelenti, hogy a hangsebességnél gyorsabban halad. Szerencsére alacsony mennyiségről van szó: mindössze körülbelül 1/2 gallon percenként.

Csiszolóanyag hozzáadása

A vízsugár kialakítása a drágakő nyílás által és a csiszolóanyag sugárba való bekeverése egy vízsugaras vágófejben, például a KMT Autoline™ II-ben történik. A csiszolóanyag úgy kerül a vízbe, hogy a sugár egy tölcsér alakú kamrán halad át, ahol a csiszolóanyagot a vízsugár felveszi és felgyorsítja. Az immár csiszolószemcséket hordozó vízsugár ezután egy fókuszáló csövön vagy fúvókán megy keresztül, amely az összes csiszolóanyagot teljes mértékben bevonja a vízáramba, és ugyanabba az irányba halad.

Waterjet Cutting Head

Amint a víz kilép a fókuszcsőből, a vízből és csiszolóanyagból álló szuperszonikus vízsugár gyorsan áthatol bármilyen anyagon, beleértve az alumíniumot, acélt, rozsdamentes acélt, páncéllemezt, gránitot, csempét, lemezelt anyagot, sőt még az üveget is (bár az edzett üveg túl törékeny).

Fém vágása hőhatásmentes zóna nélkül

Mivel minden csiszolószemcse csak kis mennyiségű anyagot erodál, kevés hő keletkezik. Ezenkívül a keletkező hőt a vízáram gyorsan kioltja, mielőtt ideje lenne felmelegíteni a környező anyagot. Ennek eredményeként a fémvágásnak nincs hőhatászónája. Ez a vízsugaras vágást hidegvágássá teszi.

Rendkívül egyenes, pontos vágás

Ezek a gyorsan mozgó csiszolórészecskék nem csak hőhatászóna nélkül vágnak, hanem a vízáram lendülete is egyenes vonalban tartja őket azután, hogy kilépnek a fókuszcsőből, ami rendkívül egyenes, pontos vágási élt eredményez a különböző anyagokon.