برش واترجت چیست ؟ انواع کاربرد آن چیست ؟

تعریف برش واترجت

دستگاه برش با آب یا برش واترجت (Abrasive WaterJet Cutting) کار برش مواد را با فشار زیاد آب انجام می دهد. ساز و کار واترجت بدین صورت است که یک پمپ بسیار قوی آب را با فشار زیاد به داخل یک نازل با قطر خیلی کم هدایت می کند در نتیجه آب سرعتی در حدود ۹۰۰ متر بر ثانیه پیدا می کند سپس ماده ساینده ای به نام ابرسیو (abrasive) به منظور برش مواد سخت به این آب تزریق می شود, این مخلوط آب و مواد ساینده که با فشار ۴۰۰۰ تا ۶۲۰۰ بار (بسته به قدرت پمپ) از نازل خارج می شود طرح را بر روی قطعه مورد نظر برش می دهد. دستگاه برش واترجت بر مبنای اصول CNC کار می کند. واژه CNC مخفف Computer Numerical Control است یعنی دستگاه هایی که با سیستم کنترل عددی از طریق کامپیوتر کار می کنند. بدین ترتیب برای برش ورق یک طرح با دستگاه واترجت ابتدا طرح به صورت خطی در یکی از نرم افزارهای برداری (Vector) مانند کرل دراو, اتوکد, کَتیا و… طراحی می شود سپس این طرح در نرم افزاری دیگر به Gcode تبدیل می شود و وارد کامپیوتر دستگاه می شود و روی هر مادهای که زیر نازل قرار گرفته باشد ورق برش می خورد. (جهت خرید و بررسی به قیمت ورق مراجعه نمایید)

1. ورودی آب فشار قوی

2. الماس خروجی ( قطعه از الماس می باشد که در شکل زیر نشان داده شده است)

3. ذرات گارنت ( گارنت : مجموعه ای از سیلیکات ها و کانی های دگرگون است.) یا ساینده

4. مخلوط کردن (ذرات گارنت و آب فشار قوی)

5. محافظ نازل

6. جریان جت

توانایی برش واترجت

واترجت هر ماده ای را با هر ضریب سختی برش می دهد, به همین دلیل می توان گفت تنها ابزار برش سوپرآلیاژها و تیتانیوم است, برخی مواد که دراثر حرارت دود سمی تولید می کنند را با این روش می توان برش داد, چون ماهیت این برش سرد است.

جهت مطالعه بیشتر به مقالات زیر مراجعه نمایید.

• انواع برش ورق
• برش پلاسما چیست
• برش ورق با گیوتین چگونه انجام می شود ؟
• برش لیزر چیست ؟ برش ورق با CNC چیست ؟
• برشکاری ورق و انواع هوا برش دستی و هوا برش برقی

مزیت برش واترجت

• برش بدون محدودیت تمام مواد
• برش انواع فولاد ( هاردوکس Hardox , گرم کار, CK45 ) برش تیتانیوم, برش آهن, برش آلومینیوم, برش استیل, برش فلزات رنگین(برش مس, برش برنج, برش برنز ), برش انواع ورق فلزی , برش پلاستیک, برش سنگ ( به ویژه برای معرق سنگ ), برش سرامیک, برش کاشی, برش شیشه, برش پی وی سی , برش پلی کربنات, برش اکریلیک, برش پارکت, برش کامپوزیت, برش انواع فوم, برش پلکسی گلاس, برش چوب, برش ام دی اف, برش اچ دی اف و…

• توانائی برش سوپر آلیاژ
• عدم ایجاد تنش حرارتی
• کیفیت بالای برش لبه ها و عدم نیاز به مرحله پرداخت و ماشین کاری
• امکان اجرای طرح های پیچیده
• قدرت برش بالا
• برش فولاد تا ۱۵۰ میلیمتر و برخی مواد دیگر تا ۵۰۰ میلیمتر

دقت برش واترجت

• دقت برش این دستگاه برابر ۰٫۱ میلیمتر است.
• همچنین عرض برش (Gap) یا ریزش کار یا خوراک دستگاه واترجت حدود ۱ میلیمتر است.

سرعت برش واترجت

با ۴ عامل زیر نسبت عکس دارد یعنی با افزایش اینها سرعت کاهش می یابد, این عوامل عبارتند از:

• سختی ماده
• ضخامت ماده
• کیفیت لبه ها
• پیچیدگی طرح, به معنی وجود خطوط منحنی و فضای بسته در طرح

کیفیت برش واترجت

در برش واترجت به دلیل حرکت سیال آب روی ماده هرچه سرعت بالاتر برود شیارهای ظریفی روی قطر لبه ها ایجاد می شود بنابراین کیفیت لبه ها در برش واترجت رابطه مستقیم با سرعت برش دارد, هرچه سرعت برش کمتر شود کیفیت برش لبه ها بالاترمی رود و لبه ها صیقلی تر می شوند.

برش واترجت و برش سه بعدی

برخی دستگاه های واترجت فوق العاده پیشرفته توانایی برش سه بعدی هم دارند اما در حال حاضر نمونه ای از این دست واترجت ها در ایران موجود نیست. برش سه بعدی نیازمند دقت بسیار زیادی است به همین دلیل تنها برای کارهای خاص استفاده می شود. به هر حال اگرچه واترجت در برش طرح های ۲ بعدی توان مندی فوق العادهای دارد اما در مورد اشکال ۳ بعدی محدودیت هایی دارد.

کاربرد برش واترجت

هنر و معماری :

توانایی برش طرح های پیچیده و تزیینی روی انواع مواد را دارد, شاید کاربرد واترجت در هنر و معماری بیشتر برای برش معرق ومشبک روی سنگ و سرامیک شناخته شده باشد اما با توجه به قابلیت های واترجت این تنها یک کاربرد آن است.

صنعت :

توانایی تولید قطعات دقیق از هر ماده اولیه با سرعت نسبتا بالا حتی با تیراژ محدود

مدلسازی :

توانایی برش و تولید قطعه هایی تک با دقت بالا در کمترین زمان
مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی و پژوهشی
توانایی برش و تولید قطعه هایی از جنس فولادهای آلیاژی خاص و استنلس استیل برای تولید اعضا مصنوعی, صندلی های چرخدار, پروتزهای حرکت و کنترل اعضای آسیب دیده, ساخت قطعه های روبات از آلومینیوم, مواد کامپوزیت و…

مقایسه برش واترجت با دیگر برش ها

واترجت و لیزر :

قدرت برش واترجت بسیار بیشتر از لیزر است بنابراین دستگاه واترجت توانایی برش مواد با سختی و ضخامت بالا را دارد در حالیکه لیزر این توانایی را ندارد, به عنوان مثال پرتوان ترین لیزرها توانایی برش تنگستن کارباید یا تیتانیوم را ندارند همچنین سفارش برش فولاد با ضخامت بالاتر از ۱۵ میلیمتر به ندرت پذیرفته می شود.

واترجت هر ماده ای را برش می دهد اما لیزر دست کم در موارد زیر محدودیت دارد:

• دستگاه های لیزر از دید موادی که برش می دهند به ۲دسته فلزات و غیر فلزات تقسیم می شوند.هیچ دستگاه لیزری توانایی برش هر۲ گروه مواد را ندارد.
• دستگاه های برش لیزر توانایی برش سنگ, سرامیک, شیشه و موادی از این دست را ندارد.
• موادی که ویژگی بازتابش دارند مانند آلومینیوم , برنج , مس و…
• تنها لیزرهایی که مجهز به آنتیرفلکتور هستند آلومینیوم را برش می دهند, بیشتر دستگاه های لیزر توانایی برش برنج و مس راندارند, دستگاه هایی که این توانایی را دارند تنها قادر به برش مس و برنج با ضخامت های پایین هستند.
• موادی که در اثر برش با لیزر دودهای سمی و خطرناک تولید می کنند.
• موادی مانند پیویسی, پلیکربنات, کامپوزیتهای الیافی, آزبست و… در اثر حرارت ناشی از برش لیزر دود سمی تولید می کنند.اگرچه دود ناشی از برش چوب سمی نیست اما تنها لیزرهای پیشرفته ی مجهز به لنزهای ضدخش, ضدغبار و پمپ دم دهی هوا توانایی برش چوب را دارند.
• دقت برش واترجت در ضخامت های بالا بیشتر از لیزر است.
• هزینه برش واترجت به نسبت لیزر در بیشتر مواقع کمتر است.
• ماهیت برش واترجت سرداست, بنابراین مشکلات ناشی از حرارت یعنی تغییر شکل فیزیکی, خواص مکانیکی, ذوب شدن لبه برش در هنگام توقف زیاد نازل در یک محل, تولید دود سمی توسط برخی مواد وجود ندارد.

واترجت و وایرکات :

• کاهش بسیار چشمگیر هزینه
• سرعت بسیار بالاتر برش واترجت
• عدم نیاز به ایجاد سوراخ اولیه برای شروع برش
• دستگاه وایرکات تنها مواد رسانای الکتریکی را می تواند برش دهد و حتی درمورد آلومینیوم که رسانا هم هست به علت اینکه براده های آلومینیوم عمر فیلتر دستگاه را کاهش می دهند, هزینه برش آلومینیوم بالاتر است, اما واترجت محدودیت ماده برای برش ندارد.
• مشکلات ناشی از برش گرم یعنی تنش حرارتی در وایرکات هست اما در واترجت نیست.

واترجت و فرز(CNC) :

• سرعت بسیار بالاتر برش
• کمتر بودن عرض برش یا خوراک دستگاه( Gap)
• فرز توانایی برش هر ماده با هر ضریب سختی را ندارد.
• فرز توانایی برش مواد با ضخامتهای بالا را ندارد.
• در برش با فرز برای هر ضخامت ماده باید مته مناسب به دستگاه بسته شود و در ضخامتهای بالاتر عرض برش (خوراک دستگاه) بیشتر می شود.
• در برش با فرز احتمال شکستن مته به دلایل مختلف هست و با گذشت زمان مته در اثر استفاده کند می شود.
• در برش با فرز امکان اجرای طرحهای پیچیده, شکلهای ظریف و طرحهای منحنی نیست.
• کیفیت لبهها در برش واترجت بالاتر است.

واترجت و پلاسما و هواگاز :

• کیفیت لبه ها بسیار بالاتر است
• مشکلات ناشی از برش گرم یعنی تنش حرارتی در پلاسما و هوابرش هست اما در واترجت نیست.
• عرض برش (خوراک دستگاه) در واترجت بسیار کمتر و نیز برای هر ضخامتی ثابت است.
• هوابرش و پلاسما امکان برش طرحهای ظریف و پیچیده را ندارند.

جهان فولاد کاویان می تواند هرگونه خدمات درباره انواع برش ورق را به مشتریان گرامی ارائه بدهد.

جهت مطالعه بیشتر به ویکی پدیا مراجعه فرمایید.