تبلیغات
چی چگونه کار می کند؟ - ماشین‌كاری با جت آب و ذرات ساینده
منوی كاربری

این وبلاگ را صفحه خانگی خود كن !    به مدیر وبلاگ ایمیل بزنید !    این وبلاگ را به لیست علاقه مندی های خود اضافه كنید !

پیغام مدیر : به شما كاربر گرامی سلام عرض می كنم . امیدوارم در این وبلاگ دقایقی خوبی را سپری كنید . برای آگاهی از امكانات این وبلاگ خواهشمندم كه تا آخر صفحه این وبلاگ را مشاهده نمایید .


نظرسنجی
آیا مایلید مقالات به زبان انگلیسی در وبلاگ قرار گیرد؟



آدرس های دیگر
صفحات وبلاگ

لینك به ما / لوگوی دوستان
لینك به ما


لوگوی دوستان

آمار وبلاگ
امروز :

بازدید های امروز :

بازدید های دیروز :

كل بازدیدها :

كل مطالب :

كل نظرات :

ایجاد صفحه : - ثانیه

پنجشنبه 21 آبان 1388
ماشین‌كاری با جت آب و ذرات ساینده
گرچه سال‌هاست كه از استفاده از تكنولوژی جت مواد ساینده و جت آب می‌گذرد و لیكن اخیراً این دو فرآیند در زمینه بازار ماشین ابزار جایگاه مناسبی پیدا كرده است. این موضوع مهم و قابل توجه است و تعدادی از نوآوران قدیمی با استفاده از جایگزینی و تكمیل فرآیندهای معمولی ماشین‌كاری خود با استفاده از این دو فرآیند (ماشین‌كاری با جت‌آب و جت مواد ساینده) سود فراوانی برده‌اند.


اخیراً بر طبق گزارش Frost و Sullivan كه یك شركت بازاریابی كار می‌كنند، اعلام نموده‌اند كه abrasive waterjet به نحو چشمگیری رشد و گسترش قابل ملاحظه‌ای پیدا كرده است. رشد 1/9 درصد در فاصله سال‌های 2002-1997 برای بازار واترجت و جت مواد آینده پیش‌بینی می‌شود.
هم واترجت و هم لیزر قادرند فلزات و دیگر مواد را برش دهند. ولیكن دستگاه‌های واترجت ارزان‌تر از دستگاه‌های لیزر می‌باشند و عملاً دستگاه‌های واترجت برتر از ماشین‌های برش معمولی می‌باشند.
چرا تعداد زیادی از مردم به خرید دستگاه‌های واترجت روی آورده‌اند، زیرا: چون می‌توانند سریع برنامه‌ریزی كرده و در مدت كوتاهی پول‌دار شده و سود زیادی عایدشان شود. همچنین می‌توانند سریعاً دستگاه را تنظیم كرده و كل مجموعه تنظیمات دستگاه را تنظیم كرده و كل مجموعه تنظیمات دستگاه را چك كنند آنها از ابزار دستگاه خیلی تعریف می‌كنند. چونكه ابزار، هم در ماشینكاری اولیه و هم در ماشینكاری ثانویه (نهایی) یكی است و نیازی به تغییر ابزار نمی‌شود. سرعت ساخت قطعات بسیار بالا و خارج از تصور می‌باشد. این روش باعث ایجاد اثرات حرارتی روی قطعه نمی‌شود. آنها می‌توانند هزینه خرید دستگاه را در مدت كوتاهی تامین نمایند. شما قبلاً عبارات واترجت و جت مواد ساینده را شنیده‌اید، این مهم است كه بدانید جهت مواد ساینده همان واترجت نمی‌باشد، اگرچه خیلی به هم شبیه هستند. تكنولوژی جت‌آب به حدود 20 سال پیش برمی‌گردد و جت مواد ساینده حدوداً 10 سال بعد به وجود آمد. اساس هر دو روش مبتنی بر افزایش فشار آب تا حد خیلی زیاد و خروج آب از یك روزنه كوچك به خارج می‌باشد. سیستم واترجت از یك باریكه آب استفاده می‌كند كه از دهانه (orifice) خارج می‌شود و می‌تواند مواد نرمی از قبیل پارچه و مقوا را برش دهد و لیكن نمی‌تواند مواد سخت‌تری را برش‌كاری كند. آب در دهانه ورودی از 20 تا 55 هزار پوند بر اینچ مربع تحت فشار قرار می‌گیرد، سپس از دهانه (jewel) كه قطر آن به طور نمونه 015/0-010/0 اینچ می‌باشد. با فشار خارج می‌شود و در سیستم جت مواد ساینده، مواد ساینده به جت‌آب افزوده شده تا بتواند مواد سخت‌تر را نیز برش دهد. سرعت خیلی زیاد جت آب باعث ایجاد خلاء شده و مواد ساینده را به داخل نازل مكش می‌كند. اغلب مردم زمانی كه منظورشان جت ساینده است، به غلط اصطلاح واترجت را به كار می‌برند. یك مجموعه كامل نازل واترجت حدود 500 تا 1000 دلار می‌باشد در صورتی كه نازل جت سازنده حدود 800 تا 2000 دلار هزینه در بر دارد. هزینه عملیاتی جت مواد ساینده به خاطر سایش تیوپ مخلوط‌كننده مواد ساینده با آب و همچنین به خاطر مصرف مواد ساینده نسبت به واترجت خیلی زیاد است.

                

تنها محدودیت جت‌آب نازل‌های آن می‌باشد و jewel دارای سوراخ بسیار ریزی بوده كه آب با فشار از آن به بیرون پاشیده می‌شود. Jewel ممكن است ترك برداشته و یا در اثر رسوب در آن مسدود شدن دهانه یاقوتی نازل در اثر ورود مواد زائد و گرد و كثافت در دهانه ورودی آب (inlet water) می‌باشد و می‌توان براحتی و با استفاده از یك فیلتراسیون مناسب از بروز چنین مواردی جلوگیری نمود. رسوبات در اثر مواد معدنی موجود در آب نیز ممكن است پدید آید. Jewelها را می‌توان در مدت كوتاهی حدود 2 تا 10 دقیقه تعویض نمود. همچنین قیمت بالایی نداشته و حدود 5 تا 50 دلار می‌باشد، البته نازل‌های الماسه نیز وجود دارند ولیكن قیمت آنها حدود 200 دلار می‌باشد و همچنین ساخت آنها نیز مشكل‌تر از نازل‌های یاقوتی می‌باشد. ابعاد و شكل هندسی دهانه نازل در نحوه عملكرد آن تاثیر بسیار مهمی داشته و در مورد نازل‌های الماسی تامین این دقت و تلرانس كمی مشكل و هزینه‌بر می‌باشد.

محدودیت‌های موجود در مورد نازل‌های مربوط به جت مواد ساینده :
نازل‌های جت مواد ساینده علاوه بر طرح ساده‌ای كه دارند گاه‌گاهی ایجاد مشكلاتی نیز می‌كنند. طرح‌های گوناگونی ساخته شده‌اند ولی همگی در بروز یكسری مشكلات مشترك هستند.
تیوپ مخلوط‌كننده یك قطعه و مجموعه گران‌قیمت بوده و به علت سایش در اثر مواد ساینده دارای عمر كوتاهی نیز می‌باشد. همانطوری كه گفته شد، جت مواد ساینده قادر است هر چیزی را برش دهد و این توانایی بالایی فرسایش و در نتیچه آن برش مسیر عبور و تیوپ مخلوط‌كننده را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد و همین مسئله در افزایش قیمت نهایی قطعه تولیدی تاثیر می‌گذارد.
از دیگر مشكلات موجود در مورد دستگاه‌های جت مواد ساینده این است كه تیوپ مخلوط‌كننده به همیشه بلكه گاه‌گاهی مسدود می‌شود. معمولاً علت این امر در اثر مواد زاید و كثیف (dirt) و همچنین دانه‌های مواد ساینده كه از اندازه استاندارد بزرگ‌تر باشند نیز حاصل می‌شود.
مزایای ماشین‌كاری با جت مواد ساینده :
برنامه‌‌ریزی و تنظیم فوق‌العاده سریع
در این فرآیند نیازی به تغییر ابزار جهت كارهای مختلف نمی‌باشد، برعكس دیگر دستگاه‌های ماشین‌كاری كه حتی برای تعویض ابزار نیر باید برای دستگاه برنامه‌ریزی كرد. تنها برنامه‌ریزی لازم برای انجام عملیات ارائه نقشه قطعه به دستگاه می‌باشد و اگر مشتری نقشه قطعه كار را روی یك دیسكت به شما تحویل دهد، نصف كار انجام شده است و این به این معنی است كه شما در تولیدات كم و حتی تك‌سازی هم می‌توانید سود قابل توجهی ببرید.
برای اغلب كارها نیاز به فیكسچر خیلی كمی نیاز است
برای مواد تخت می‌توان پس از قرار دادن آنها روی میزكار با قراردادن دو وزنه 10 پوندی روی آن قطعه كار را فیكس نمود و برای قطعات كوچك می‌تواند با استفاده از رویندهای كوچك، كار را محكم نمود.
امكان ماشین‌كاری تقریباً هر قطعه (شكل) دو بعدی و برخی از قطعات (اشكال) سه بعدی
امكان ماشین‌كاری شعاع‌ها و گوشه‌های داخلی با شعاع كم، امكان ساخت فلانج كاربراتور با سوراخ‌ها و همه چیزهای لازم آن. برخی از دستگاه‌های فوق‌العاده پیشرفته قادر به ماشین‌كاری سه بعدی می‌باشند. ماشین‌كاری سه بعدی نیازمند و مستلزم دقت زیادی می‌باشد. به همین دلیل ماشین‌كاری سه بعدی صرفاً جهت كاربردهای خاص به كار می‌رود.
به هر حال ماشین‌كاری جت مواد ساینده دارای توانمندی فوق‌العاده در تولید اشكال دو بعدی است و لیكن در مورد اشكال سه بعدی دارای محدودیت‌هایی می‌باشد.
اعمال نیروی جانبی بسیار كم به قطعه حین ماشین‌كاری
بدین معنی كه شما می‌توانید با اطمینان قطعاتی كه ضخامت دیواره آنها به كوچكی 0025/0 اینچ باشد را به راحتی و بدون تركیدگی و یا حتی لب‌پریدگی، ماشین‌كاری كنید. همچنین پایین بودن زیاد میزان نیروی جانبی برش این امكان را فراهم می‌كند تا بتوان اشكال لانه زنبوری و تو در تو تولید نموده و با این كار را از متریال حداكثر استفاده را كرد.
اغلب هیچ گونه گرمایی روی قطعه كار ایجاد نمی‌شود.شما می‌توانید قطعه كار را ماشین‌كاری كنید. بدون ایجاد افزایش دما و سخت شدن قطعه كار و بدون تولید دودهای سمی، بدون ایجاد پیچیدگی در قطعه كار، و بدون تولید دودهای سمی، و بدون ایجاد پیچیدگی در قطعه كار.
شما می‌توانید قطعاتی را كه قبلاً سخت‌كاری شده‌اند و عملیات حرارتی بر روی آنها انجام شده است را به راحتی ماشین‌كاری كنید. در ایجاد سوراخ بر روی فولاد به ضخامت 2 اینچ حداكثر دمای قطعه كار به 120 درجه فارنهایت می‌رسد و لیكن ماشین‌كاری بر روی دیگر قطعات در دمای اتاق انجام می‌شود.
نیازی به ایجاد سوراخ اولیه نمی‌شود:
بر خلاف ماشین‌كاری با وایركات كه نیاز به ایجاد سوراخ اولیه می‌باشد در این روش نیازی به ایجاد سوراخ اولیه نمی‌باشد.
موضوع ضخامت قطعه‌كار :
محدودیت مشخصی برای ضخامت معلوم نمی‌باشد و لیكن سرعت برش تابعی از ضخامت قطعه كار می‌باشد.
عدم آسیب‌رسانی به محیط :
شما می‌توانید از مواد ساییده شده قرمز رنگ كه از garnet بجای مانده است جهت تزئین باغچه استفاده كنید حتی اگر شما می‌خواهید قطعات زیادی از جنس مواد خطرناك از قبیل سرب و … را ماشین‌كاری كنید، این مهم است كه مقدار خیلی كمی از ماده برداشته می‌شود. این خود در حفاظت محیط‌زیست موثر است.
باقی مانده مواد خام نیز قابل استفاده است
هنگام ماشین‌كاری قطعات گران‌قیمت از قبیل تییانیوم، باقی مانده ماده خام نیز ارزشمند است زیر عرض برش این فرآیند كوچك بوده و پس از تولید قطعه اصلی، می‌توان از مواد باقی مانده مجدداً قطعات دیگری تولید نمود.
تنها و تنها فقط به یك ابزار نیاز است
در این روش نیازی به تغییر ابزار نمی‌باشد و حتی نیازی به برنامه‌ریزی جهت تغییر ابزار نمی‌باشد. برنامه‌ریزی و تنظیم دستگاه و تمیز كردن نیز زمان زیادی نمی‌برد، از این رو در این روش سرعت تولید و بهره‌وری خیلی زیاد است.
افسانه‌ها و موهومات معمول در مورد جت مواد ساینده :

اوه! شما می‌توانید فولاد به ضخامت 6 اینچ را با آب ببرید!؟
خیر! اگر شما مشاهده می‌كنید كه یك قطعه فولادی به ضخامت 6 اینچ در حال برش‌كاری است، بدانید كه این واترجت نیست بلكه جت مواد ساینده است كه این كار را انجام می‌دهد. وظیفه آب در اینجا فقط اعمال شتاب فوق‌العاده زیاد بر مواد ساینده است. و این مواد ساینده است كه فولاد را می‌برد، نه آب!

عمر نازل برش‌كاری :
به اشتباه خیال می‌شود كه عمر نازل خیلی مهم و حساس است و این در حالی است كه عمر قسمت نازل دستگاه اهمیت آن چنانی ندارد و آنچه كه مهم است عمر تیوپ مخلوط‌كننده مواد ساینده با آب است.
Orifice یا jewelها ارزان هستند و اصلاً قابل قیاس با تیوپ اختلاط نمی‌باشد. Jewelها (قسمت نازل یا دهانه خروجی آب است كه از جنس لعل یا یاقوت می‌باشد) تقریباً ارزان و حدود 15 تا 50 دلار می‌باشند و این در حالی است كه قیمت تیوپ مخلوط‌كننده 100 تا 200 دلار می‌باشد. Jewelها نوعاً در اثر رسوبات معدنی موجود در آب آسیب می‌بینند كه البته این رسوبات قابل برداشت می‌باشند. Jewel از جنس یاقوت قرمز و آبی تقریباً یكسان هستند و تفاوتشان فقط در رنگشان است. علت رنگ قرمز rubyها به علت درصد بالای كرم موجود در آنها بوده و در مقابل sapphireها علت رنگ آبی، درصد بالای آهن موجود در آنها است ولیكن هر دو سنگ یاقوت معدنی می‌باشند. اما اگر هنوز عمر مفید نازل برای شما خیلی مهم است می‌توانید بجای نازل از جنس یاقوت قرمز یا آبی، از نازل الماسه استفاده كنید ولی بهتر است فعلاً از یك سامانه مناسب فیلتراسیون آب استفاده كنید.
مدت كاركرد مفید تیوب مخلوط‌كننده چقدر است؟
برای روشن شدن موضوع بدانید استفاده از یك تیوب مخلوط‌كننده كهنه و آسیب دیده در اثر كاركرد مانند بكارگیری یك تیغچه الماسه كند شده می‌باشد. این مشكل است كه بگوییم چه وقت یك تیوب كاملاً آسیب دیده و قابل كاربرد نمی‌باشد. اما این مهم است كه ساییدگی در تیوب باعث كاهش كارآیی ماشین‌كاری می‌گردد. برای كارهای دقیق بهتر است از یك تیوب جدید استفاده نمود.
عمر مفید تیوب به پارامترهای زیادی بستگی دارد، به عنوان مثال نوعاً از 20 تا 100 ساعت می‌تواند عمر مفید متوسط فرض شود. البته با توجه به شرایط ممكن است از این زمان سریع‌تر یا كندتر نیز سایش اتفاق بیفتد كه البته باز به شرایط كاری بستگی دارد.

پس هزینه اصلی عملیاتی چه چیزی است؟
وقتی هزینه‌هایی از قبیل تیوب اختلاط و دهنه‌های نازل كه قطعات گران‌قیمت و فرسایشی هستند را مورد توجه قرار می‌دهید بایستی هزینه كل عمیات را نیز در نظر گرفته و آن را با سودمندی و قدرت تولید دستگاه مقایسه كنید وقتی شما چنین مقایسه‌ای را انجام دهید خواهید دید كه دستگاه جت مواد ساینده شاید سودآورترین دستگاه در كارگاه شما باشد.
توجه داشته باشید كه قیمت ساعت كار دستگاه بین 20 تا 35 دلار متغیر است. البته كارگاه‌هایی نیز مشاهده شده‌اند كه به علت انجام كارهای فوق‌العاده دقیق، ساعت كار دستگاهشان بین 500 تا 2000 دلار می‌باشد. البته كمی غیر عادی نیز می‌باشد و همچنین گاهگاهی كارگاه‌هایی نیز دیده می‌شوند كه كارهایی انجام می‌دهند كه انجام آنها با سایر روش‌ها یا تقریباً غیر ممكن و یا با استفاده از روش‌هایی كه بتواند جایگزین جت مواد ساینده شود، خیلی گران می‌شود.

تلرانس‌ها و دقت‌های قابل دستیابی :
جهت تولید قطعات دقیق نیاز به دستگاه دقیق نیز می‌باشد. البته پارامترهای دیگری نیز وجود دارند كه مهم و قابل توجه می‌باشند. یك میزكار دقیق در دقت كار تاثیر دارد. فاكتور اصلی در دقت و تلرانس، نرم‌افزار دستگاه است نه سخت‌افزار آن! تلرانس قابل دستیابی به مقدار زیادی به مهارت استفاده كننده بستگی دارد. اخیراً پیشرفت‌های مهمی در خصوص كنترل فرآیند جهت دستیابی به تلرانس‌های بالاتر صورت گرفته است. دستگاه 10 سال پیش دارای تلرانس كاری بین 060/0 تا 10/0 اینچ بوده است و لیكن امروزه دستگاه‌هایی تولید شده‌اند كه قادرند قطعاتی با تلرانس 002/0 اینچ تولید كنند.
جنس قطعه كار :
مواد سخت‌تر نوعاً پس از برشكاری كمتر taper شده‌اند و این مسئله در تعیین میزان تلرانس قابل دستیابی، قابل توجه است.
ضخامت قطعه كار :
هنگامی كه ضخامت قطعه كار افزایش می‌یابد، كنترل رفتار خروجی جت‌ ساینده در محلی كه از قطعه كار خارج می‌شود، مشكل می‌گردد و هر چه ضخامت قطعه كار افزایش یابد، میزان شیب‌دار شدن و احتمال لب‌پریدگی افزایش می‌یابد.
دقت میزكار :
واضح است است دقت بالاتر وقتی حاصل می‌شود كه حركت میز دقیق‌تر و قابل كنترل‌تر باشد.
استحكام و پایداری میزكار:
ارتعاشات بین سیستم حركتی و قطعه كار و ضعف در كنترل سرعت و تغییر ناگهانی در وضعیت دستگاه می‌تواند باعث بروز عیب در قطعه كار گردیده كه اغلب witness marks نامیده می‌شود .

شکل زیر قطعات تولید شده توسط این روش را نشان میدهد.

كنترل جت مواد ساینده :
چون اساساً ابزار برشی یك جریانی از آب پر فشار همراه با مواد ساینده است . هنگام خروج از قطعه كار حالت اریبی شكل بوجود می‌آید، لذا جهت حصول تلرانس و دقت لازم بایستی این عقب‌افتادگی با كنترل مناسب جبران گردد.


این مسلئه عقب‌افتادگی (lag) می‌تواند در موارد ذیل بروز اشكال نماید :
الف- در اطراف منحنی‌ها
هنگامی كه جت می‌خواهد از یك مسیر منحنی شكل عبور نماید، lag باعث شیب‌دار شدن می‌گردد، بنابراین برای جلوگیری از این امر بایستی سرعت حركت خطی مسیر برش را پایین آورد و اجازه داد كه قسمت انتهایی جت و قسمت ابتدایی آن كه این دو مابین محل ورود جت و محل خروج آن از قطعه كار قرار دارد در یك راستا قرار گرفته و از شیب‌دار شدن آن جلوگیری گردد.
ب- گوشه‌های داخلی
هنگامی كه جت وارد یك گوشه داخلی از مسیر برش می‌گردد بایستی سرعت پیشروی را پایین آورد تا عقب‌افتادگی قسمت انتهایی جت جبران شده و مسیر برش صاف و بدون شیب‌دار شدن تولید شود در غیر این صورت احتمال افزایش شعاع گوشه وجود خواهد داشت. همچنین پس از اتمام ماشینكاری گوشه‌ها و رسیدن به خط مستقیم نبایستی سرعت پیشروی یكمرتبه افزایش یابد زیرا این عمل باعث پس زدن ناگهانی جت و آسیب‌دیدگی قطعه كار می‌گردد.
ج- میزان پیشروی
هنگامی كه سرعت پیشروی كاهش داده می‌شود، عرض مسیر برش قه مقدار اندكی افزایش می‌یابد.
د- شتاب
هر گونه حركت ناگهانی از قبیل تغییر در میزان پیشروی به طور ناگهانی باعث آسیب‌دیدگی قطعه كار می‌گردد. لذا بایستی برای كارهای فوق‌العاده دقیق، شتاب به خوبی كنترل گردد.
هـ- فاصله نازل تا قطعه كار
برخی از نازل‌ها نسبت به برخی دیگر باعث شیب‌دار شدن بیشتری در مسیر برش می‌گدرد. نازل‌های بلندتر معمولاً شیب كمتری ایجاد می‌نمایند، كاهش فاصله نازل تا سطح قطعه كار باعث كمتر شدن شیب می‌گردد.
و- عرض برش
عرض برش كه همان قطر یا عرض پرتو جت می‌باشد، مشخص می‌كند كه تا چه حد شما می‌توانید گوشه‌هایی تیز و با حداقل شعاع گوشه تولید نمایید. تقریباً كوچكترین قطر پرتو جت تولید عرض برشی به پهنای 030/0 اینچ می‌نماید. دستگاه‌هایی با قدرت عملیاتی بالاتر نیازمند نازل‌های بزرگتری می‌باشد زیرا حجم آب و مواد ساینده نیز بیشتر خواهد بود.
ز- ثبات فشار پمپ
تغییرات در فشار پمپ واترجت می‌تواند باعث ایجاد اثراتی بر روی قطعه نهایی گردد. بنابراین لازم است كه در حین انجام عملیات طوری برنامه‌ریزی گردد كه تغییرات فشار پمپ به حداقل رسیده تا از ایجاد اثرات نامطلوب بر قطعه كار جلوگیری شود و این موضوع بخصوص در مواردی كه تلرانس مورد نظر در حدود 005/0 اینچ باشد، رعایت این مسئله الزامی است پمپ‌های قدیمی‌تر اغلب بیشتر باعث بروز چنین مشكلاتی می‌شدند ولیكن پمپ‌هایی كه با استفاده از سیستم میل‌لنگ كار می‌كنند باعث توزیع فشار یكنواخت‌تر و منظم‌تر می‌گردند.
ح- تجربه اپراتور
با توجه به فاكتورهای ذكر شده سیستم جت مواد ساینده قادر است قطعات را با تلرانسی از 020/0 اینچ تا 001/0 اینچ تولید نماید. امتیاز و برتری یك دستگاه جت مواد ساینده نسب به نوع مشابه خود، در سهولت دستیابی به تلرانس‌های مذكور می‌باشد در صورتی كه نازل بتواند در هر موقعیت لازم نسبت به محورهای x و y با تلرانس 01/0 اینچ قرار گیرد، بنابراین شما می‌توانید قطعه‌ای با ضخامت 5/0 اینچ را با تلرانس 002/0 اینچ تولید نمایید. علاوه بر مطالب فوق، تجربه اپراتور نیز حائز اهمیت می‌باشد.

نوشته شده توسط علیرضا ساعت 12:47 ب.ظ موضوع مطلب :‌ فنی و مهندسی ,

ویرایش شده در - و ساعت -

لینك ثابت | نظرات ()


This Template Designed By Theme.MihanBlog.Com And Davood Jafari
div dir="rtl" style="text-align:center;width:135px">نیازمندیها و آگهی رایگان درجه1