Hur fungerar vattenskärning?

Hur fungerar vattenskärning?

En introduktion till CNC vattenskärning

CNC (computer numerical control) vattenstråleskärmaskiner har blivit extremt populära för 2D-skärning av platt plåt, även i tunga plåtapplikationer som stålservicecenter, utrustningstillverkare och tillverkare. Några av de viktigaste fördelarna med vattenskärning är skärningens rakhet och avsaknaden av en värmepåverkanszon. För att förstå varför det ger dessa fördelar, låt oss ta en snabb titt på hur vattenskärning fungerar.

Vattenstråle är en icke-termisk process

Till skillnad från en termisk skärprocess, som plasma, syrgas eller laser, är vattenstråleprocessen en mekanisk sågprocess. Du kan nästan tänka på det som en bandsåg, som är en tunn metallremsa med vassa tänder som dras genom materialet som du sågar. På samma sätt använder vattenskärningsprocessen en tunn ström av vatten med vassa stenbitar som trycks genom materialet.

Stenbitarna, eller slipmedel, är vanligtvis gjorda av krossad granat. I vissa applikationer används andra material, men granat är överlägset vanligast för metallplåtskärning. Granat används också ofta på sandpapper och är en relativt hård sten. Varje korn av slipmedel som passerar kommer att slita bort lite av materialet.

Hastighet får det att fungera

Men att bara hälla slipande vattenstrålar på en metallplatta kommer inte att skära den. Det som gör att det fungerar är hastigheten med vilken slipmedlet träffar plåten. Ett föremåls rörelsemängd är lika med dess massa multiplicerat med dess hastighet. Ett korn av slipmedel har liten massa, så för att ha någon effekt på en stålplåt måste det ha en hög hastighet för att accelerera slipmedlet tillräckligt snabbt för att skära igenom hårda material, vattnet trycksätts till "ultra-högt tryck", och sedan släpps ut genom en liten öppning. När du leker med en trädgårdsslang vet du att när du gör munstycksöppningen mindre får du mindre vattenvolym, men det kommer ut med en snabbare hastighet. Det är vad som händer i vattenskärhuvudet.

Vanligt vattenskärtryck är mellan 50 000 och 60 000 PSI (per kvadrattum). Många nyare system är trycksatta upp till 90 000 PSI. Vattnet vid detta tryck släpps sedan ut genom en liten öppning bearbetad till en diamant eller safir, vanligtvis i intervallet 5 till 15 tusendelar av en tums diameter. Den resulterande strömmen av vatten är överljud, vilket betyder att den går snabbare än ljudets hastighet. Lyckligtvis är det en låg volym, bara cirka 1/2 gallon per minut.

Tillsätter slipmedel

Bildning av vattenströmmen av juvelöppningen och blandning av slipmedlet i strömmen sker allt i ett vattenskärhuvud, som KMT Autoline™ II. För att få ner slipmedlet i vattnet passerar strömmen genom en kammare formad som en tratt, där slipmedlet plockas upp av vattenströmmen och accelererar. Vattenströmmen, som nu bär slipande partiklar, går sedan genom ett fokuseringsrör, eller munstycke, som får allt slipmedel helt inblandat i vattenströmmen och rör sig i samma riktning.

Waterjet Cutting Head

När det väl finns fokuseringsröret har du en överljudsström av vatten och slipmedel som snabbt kommer att nötas igenom alla material, inklusive aluminium, stål, rostfritt stål, pansarplåt, granit, kakel, laminat och till och med glas (även om härdat glas) är för skör).

Metallskärning utan värmepåverkanszon

Eftersom varje slipande partikel endast tar bort en liten mängd material genom erosion, genereras lite värme. Dessutom släcks all värme som produceras snabbt av vattenströmmen innan den hinner värma det omgivande materialet. Som ett resultat har metallskärningen ingen värmepåverkad zon. Detta gör vattenstråleskärning till en kallskärningsprocess.

Extremt rak och exakt skärning

Dessa snabbrörliga slipande partiklar skär inte bara utan någon värmepåverkanszon, utan vattenströmmens momentum håller dem i rörelse i en rak linje långt efter att de lämnar fokuseringsröret, vilket resulterar i en extremt rak, exakt skärkant på olika material.