واترجت چیست؟

مقدمه

دستگاه‌های واترجت به انگلیسی Waterjet به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین فناوری‌های برش در صنایع مختلف شناخته می‌شوند. این تکنولوژی با بهره‌گیری از فشار فوق‌العاده بالای آب، قادر است مواد مختلفی از جمله فلزات، سنگ، شیشه، و کامپوزیت‌ها را با دقت و سرعت بالا برش دهد. اجزای اصلی دستگاه واترجت، هر کدام نقشی حیاتی در فرآیند برش دارند و ترکیب دقیق آن‌ها باعث می‌شود تا این دستگاه‌ها بتوانند در شرایط کاری سخت و پیچیده به خوبی عمل کنند. در ادامه به بررسی این اجزا و نحوه عملکرد آن‌ها و کاربردهای آن، و اینکه آیا این فرآیند برای پروژه تولیدی شما مناسب است می پردازیم.

واترجت چیست؟

واترجت(water jet cutting) که به آن برش با جت ساینده (abrasive jet cutting) نیز گفته می شود، یک فرآیند صنعتی است که از سیستم های هدایت خودکار (CNC – computer numerical control) برای هدایت یک جت آب با فشار بالا که با یک ماده ساینده مخلوط شده است، به سمت مواد اولیه و تولید قطعات برش خورده تخت (دو بعدی) استفاده می کند.

واترجت ها، با کمک یک پمپ فشار بالا، آب را از طریق لوله های تخصصی و سپس از طریق یک نازل با حجم و سرعتی تا ۹۰۰ متر بر ثانیه عبور می دهند. در برش با جت آب ، برای برش مواد سخت مانند آلومینیوم از یک ماده ساینده دانه ای (اغلب گارنت یا اکسید آلومینیوم) همراه جریان آب استفاده می‌شود. همچنین در مواردی می‌توان از واترجت تنها با آب و بدون مواد ساینده برای بریدن مواد نیمه نرم مانند لاستیک، فوم یا چوب بهره برد. انواع مختلف برش با جت آب عبارتند از: واترجت خالص(pure)، ساینده(abrasive)، ضربه ای (percussive)، کاویتاسیون (cavitation) و هیبریدی (hybrid).

واترجت ها عملاً می توانند هر ماده ای را از فلزات تا پلاستیک و فوم برش دهند. این فرآیند با برش پروفیل مبتنی بر حرارت مانند برش لیزری یا برش پلاسما، که سریع و قدرتمند برای فلزات هستند اما ممکن است پلاستیک هایی مانند ABS را ذوب کنند، متفاوت است. واترجت ها اغلب می توانند مواد ضخیم تری را نسبت به سایر فرآیندها برش دهند. به عنوان مثال، می توانید از برش با جت آب برای برش سفارشی آلومینیوم 6061-T6 تا ضخامت 20 سانتیمتر (8 اینچ) استفاده کنید، اگرچه 7.5 سانتیمتر (3 اینچ)​ یا کمتر برای برش اشکال هندسی و پیچیده مرسوم‌تر است.

اجزای اصلی دستگاه واترجت

در ادامه، اجزای اصلی دستگاه واترجت به همراه توضیحات دقیق هر یک ارائه شده است:

1. پمپ فشار قوی (High-Pressure Pump)

• توضیحات: پمپ فشار قوی، یکی از مهم‌ترین اجزای دستگاه واترجت است که آب را به فشارهای بسیار بالا (معمولاً بین 2000 تا 4000 بار) می‌رساند. این فشار بالا نیروی لازم را برای برش مواد مختلف فراهم می‌کند.
• کارکرد: پمپ، آب را از مخزن به داخل دستگاه کشیده و آن را به فشار بسیار بالا می‌رساند. این آب پر فشار سپس به سمت نازل هدایت می‌شود.
• انواع: دو نوع اصلی پمپ‌ها عبارتند از پمپ‌های بوستری (Booster Pumps) و پمپ‌های پیستونی (Intensifier Pumps).

2. نازل (Nozzle)

• توضیحات: نازل جایی است که آب با فشار بالا به مواد ساینده اضافه می‌شود (در واترجت‌های ساینده) و جریان آب پر فشار از طریق آن به بیرون هدایت می‌شود.
• کارکرد: نازل آب را با فشار بالا از پمپ دریافت کرده و آن را به صورت جت متمرکز به سمت مواد مورد نظر هدایت می‌کند. در واترجت‌های ساینده، نازل مخلوط آب و مواد ساینده را با دقت به سطح مواد می‌پاشد.
• مواد: نازل‌ها معمولاً از مواد بسیار مقاومی مانند الماس یا یاقوت ساخته می‌شوند تا در برابر سایش ناشی از مواد ساینده مقاومت کنند.

3. مخزن آب (Water Reservoir)

• توضیحات: مخزن آب بخشی است که آب مورد نیاز برای دستگاه در آن ذخیره می‌شود. این آب به وسیله پمپ به داخل سیستم هدایت می‌شود.
• کارکرد: مخزن آب به طور مداوم آب را به پمپ فشار قوی تأمین می‌کند. در برخی موارد، آب درون مخزن فیلتر شده یا خنک می‌شود تا عمر مفید دستگاه افزایش یابد.
• ویژگی‌ها: معمولاً دارای سیستم‌های تصفیه و خنک‌سازی است تا آب تمیز و با دمای مناسب برای عملیات برش فراهم شود.

4. سیستم کنترل عددی (CNC – Computer Numerical Control)

• توضیحات: سیستم CNC مغز متفکر دستگاه واترجت است که حرکت نازل و جریان آب را با دقت بالا کنترل می‌کند.
• کارکرد: این سیستم برنامه‌های G-code را تفسیر کرده و بر اساس آن‌ها موقعیت نازل را تعیین می‌کند. این امر به دستگاه اجازه می‌دهد تا برش‌های پیچیده و دقیق را با تکرارپذیری بالا انجام دهد.
• مزایا: امکان اجرای طرح‌های پیچیده و دقیق، بهینه‌سازی مصرف مواد و کاهش ضایعات.

5. مواد ساینده (Abrasive Materials)

• توضیحات: در واترجت‌های ساینده، مواد ساینده به جریان آب اضافه می‌شوند تا برش مواد سخت را ممکن سازند. گارنت رایج‌ترین ماده ساینده مورد استفاده است.
• کارکرد: مواد ساینده به آب اضافه می‌شوند و با سرعت بالا به سطح مواد برخورد می‌کنند، که این باعث فرسایش و برش مواد می‌شود.
• ویژگی‌ها: مواد ساینده باید سخت، مقاوم در برابر سایش و به اندازه کافی ریز باشند تا در نازل و لوله‌ها گیر نکنند.

6. لوله‌های فشار قوی (High-Pressure Tubing)

• توضیحات: لوله‌های فشار قوی آب را از پمپ به نازل منتقل می‌کنند.
• کارکرد: این لوله‌ها باید قادر باشند تا فشار بسیار بالای آب را بدون شکستگی یا نشت تحمل کنند.
• مواد: معمولاً از فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مقاوم در برابر فشار و خوردگی ساخته می‌شوند.

7. سیستم تصفیه آب (Water Filtration System)

• توضیحات: آب مورد استفاده در واترجت باید به طور مداوم تصفیه شود تا از ورود ذرات خارجی به پمپ و نازل جلوگیری شود.
• کارکرد: این سیستم ذرات معلق و ناخالصی‌های موجود در آب را حذف می‌کند و آب تمیز را به پمپ و نازل می‌رساند.
• ویژگی‌ها: شامل فیلترهای چندگانه و سیستم‌های خنک‌کننده برای حفظ کیفیت آب.

8. سیستم جمع‌آوری مواد ساینده و آب (Abrasive & Water Collection System)

• توضیحات: این سیستم برای جمع‌آوری و بازیافت مواد ساینده و آب استفاده می‌شود.
• کارکرد: آب و مواد ساینده پس از برخورد با مواد در یک مخزن جمع‌آوری می‌شوند. این سیستم می‌تواند مواد ساینده را بازیافت کرده و دوباره به چرخه استفاده برگرداند.
• مزایا: کاهش هزینه‌ها و کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از ضایعات.

9. کنترل‌ها و سنسورها (Controls & Sensors)

• توضیحات: این بخش شامل سنسورهای فشار، دما، و جریان آب است که اطلاعات را به سیستم CNC منتقل می‌کند تا دستگاه به درستی کار کند.
• کارکرد: سنسورها به کنترل دقیق‌تر دستگاه کمک کرده و از خرابی‌ها و نقص‌های احتمالی جلوگیری می‌کنند.
• مزایا: افزایش دقت، ایمنی و کارایی دستگاه.

این اجزا در کنار هم، عملکرد دقیق و کارآمد دستگاه واترجت را تضمین می‌کنند و هر یک نقش مهمی در فرآیند برش دارند.

تاریخچه و پیشینه واترجت

تکنولوژی برش با جت آب، که امروزه به عنوان یکی از روش‌های پیشرفته برش در صنایع مختلف شناخته می‌شود، در دهه 1950 میلادی به طور جدی توسعه یافت. ایده اولیه استفاده از آب برای برش مواد به اواخر قرن نوزدهم برمی‌گردد، زمانی که از جت‌های آب با فشار کم برای تمیز کردن رسوبات معدنی و زغال‌سنگ استفاده می‌شد. با این حال، پیشرفت واقعی در این زمینه زمانی رخ داد که پژوهشگران به کاربرد پرفشار آب برای برش مواد پی بردند.

دهه 1950: ایده اولیه و اولین آزمایش‌ها

اولین استفاده از جت آب برای برش مواد نرم مانند کاغذ و چوب در دهه 1950 توسط شرکت‌های جنگلداری در ایالات متحده مورد آزمایش قرار گرفت. در این زمان، جت‌های آب فشار بالا برای برش و تمیزکاری چوب مورد استفاده قرار گرفتند. این آزمایش‌ها نشان دادند که با افزایش فشار آب، می‌توان مواد سخت‌تری را نیز برش داد.

دهه 1960: توسعه و صنعتی‌سازی

در دهه 1960، پژوهشگران و مهندسان تلاش کردند تا از جت آب با فشار بالاتر برای برش مواد سخت‌تر مانند فلزات استفاده کنند. در این دوره، اضافه کردن مواد ساینده به جریان آب به عنوان راهکاری برای افزایش توانایی برش مواد سخت مورد بررسی قرار گرفت. این تکنولوژی به سرعت توسعه یافت و اولین دستگاه‌های برش با جت آب ساینده به بازار عرضه شدند.

دهه 1970: ورود به صنایع سنگین

با توسعه تکنولوژی و افزایش دقت و کنترل در فرآیند برش، واترجت‌ها به یکی از ابزارهای مهم در صنایع سنگین مانند هوافضا، خودروسازی و معدن تبدیل شدند. این دستگاه‌ها توانستند با دقت بالا و بدون ایجاد حرارت اضافی، مواد ضخیم و پیچیده را برش دهند.

دهه 1980: ادغام با تکنولوژی CNC

دهه 1980 شاهد انقلاب دیگری در تکنولوژی واترجت بود. با ادغام سیستم‌های هدایت عددی رایانه‌ای (CNC) با دستگاه‌های واترجت، دقت و قابلیت‌های برش به طور چشمگیری افزایش یافت. این ادغام به اپراتورها امکان داد تا الگوهای پیچیده‌تری را با دقت بالا برش دهند و استفاده از واترجت‌ها در صنایع متعددی مانند الکترونیک، پزشکی و معماری گسترش یافت.

دهه 1990 و 2000: بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها

در دهه‌های 1990 و 2000، توسعه مواد جدید ساینده، بهینه‌سازی نازل‌ها و پمپ‌ها، و بهبود سیستم‌های کنترلی، کارایی دستگاه‌های واترجت را به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش داد. همچنین، تولید انبوه و کاهش هزینه‌ها، واترجت‌ها را به گزینه‌ای مقرون به صرفه‌تر برای بسیاری از صنایع تبدیل کرد.

امروز و آینده

امروزه، واترجت‌ها یکی از مهم‌ترین ابزارهای برش در صنایع مختلف به شمار می‌روند و در کنار توسعه فناوری‌های جدید مانند جت‌های آب کاویتاسیون و هیبریدی، پتانسیل این تکنولوژی همچنان در حال افزایش است. پیش‌بینی می‌شود که با ادامه پیشرفت‌ها در زمینه هوش مصنوعی و اتوماسیون، دقت و کارایی دستگاه‌های واترجت بیشتر شود و کاربردهای جدیدتری برای این فناوری کشف شود.

اصول علمی پشت تکنولوژی واترجت

تکنولوژی واترجت بر مبنای اصول فیزیکی و مکانیکی استوار است که به وسیله آنها یک جت آب با فشار بسیار بالا قادر است مواد مختلف را برش دهد. این فرآیند شامل چندین مرحله کلیدی است که در ادامه به توضیح آنها می‌پردازیم.

1. فشار آب بالا

اساس کار واترجت بر استفاده از آب با فشار بالا است. در این تکنولوژی، آب به کمک یک پمپ فوق‌العاده قدرتمند به فشارهایی در حدود 20,000 تا 60,000 پوند بر اینچ مربع (PSI) می‌رسد. این فشار می‌تواند تا 6000 برابر فشار اتمسفر باشد. آب تحت فشار سپس از طریق لوله‌های مخصوص و مقاوم در برابر فشار به سمت نازل هدایت می‌شود.

2. تبدیل انرژی فشار به انرژی جنبشی

در نازل واترجت، آب تحت فشار از یک روزنه بسیار کوچک عبور می‌کند که این عمل باعث افزایش سرعت جریان آب به طور قابل ملاحظه‌ای می‌شود. در نتیجه، انرژی پتانسیل موجود در آب (ناشی از فشار بالا) به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. سرعت جریان آب پس از عبور از نازل به حدود 900 متر بر ثانیه (تقریباً سه برابر سرعت صوت) می‌رسد.

3. دینامیک جریان و اثرات برش

وقتی که جت آب با سرعت بالا به سطح ماده برخورد می‌کند، نیرویی متمرکز و بسیار قوی بر سطح ماده وارد می‌شود. این نیروی متمرکز قادر است پیوندهای مولکولی در ماده را شکسته و باعث برش آن شود. در مواردی که مواد سخت و مقاوم هستند، از مواد ساینده به منظور افزایش قدرت برش استفاده می‌شود.

4. نقش مواد ساینده

در برش مواد سخت مانند فلزات یا سنگ، تنها نیروی آب کافی نیست. در این موارد، ذرات ساینده مانند گارنت (Garnet) به جریان آب اضافه می‌شوند. این ذرات با جریان آب مخلوط شده و به همراه آن با سرعت بالا به سطح ماده برخورد می‌کنند. نقش ذرات ساینده ایجاد خراش و بریدن سطح ماده با کمک نیروی جت آب است. این ذرات مانند میلیون‌ها تیغه کوچک عمل کرده و باعث می‌شوند که فرآیند برش حتی در مواد بسیار سخت نیز به راحتی انجام شود.

5. کاهش اثرات حرارتی

یکی از ویژگی‌های برجسته واترجت، عدم تولید حرارت زیاد در طول فرآیند برش است. بر خلاف روش‌های دیگر مانند برش لیزری یا پلاسما که به دلیل گرمای زیاد می‌توانند باعث تغییرات ساختاری در ماده شوند، واترجت با برش سرد عمل می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) بسیار کوچک باشد و خطر تغییر شکل یا تغییرات متالورژیکی در ماده به حداقل برسد.

6. تعامل جریان آب و سطح ماده

وقتی جت آب به سطح ماده برخورد می‌کند، علاوه بر نیروی برش، فرسایش سطح نیز اتفاق می‌افتد. جریان سریع آب باعث می‌شود که ذرات ماده به تدریج جدا شده و سطح ماده از بین برود. بسته به نوع ماده و فشار آب، این فرسایش می‌تواند سطحی یا عمیق باشد. در مواد نازک، جت آب به سرعت می‌تواند سطح را برش دهد، در حالی که در مواد ضخیم‌تر ممکن است زمان بیشتری برای برش لازم باشد.

7. کنترل دقیق با استفاده از CNC

برای دستیابی به برش‌های دقیق و پیچیده، سیستم‌های هدایت عددی رایانه‌ای (CNC) به کار می‌روند. این سیستم‌ها به دقت موقعیت و حرکت نازل را کنترل می‌کنند و باعث می‌شوند که جت آب دقیقاً در مسیرهای مشخص شده حرکت کند. این کنترل دقیق امکان برش اشکال پیچیده با جزئیات بالا را فراهم می‌آورد.

8. اثرات هیدرودینامیکی و کاویتاسیون

در برخی موارد خاص، تکنولوژی واترجت از پدیده کاویتاسیون نیز بهره می‌برد. کاویتاسیون به معنای تشکیل و فروپاشی حباب‌های بخار در داخل مایع است که می‌تواند انرژی زیادی آزاد کند. این انرژی آزاد شده می‌تواند در برش مواد کمک کند و فرآیند برش را تسریع نماید.

اصول علمی پشت تکنولوژی واترجت بر مبنای تبدیل انرژی فشار به انرژی جنبشی، استفاده از ذرات ساینده برای برش مواد سخت، و کنترل دقیق جریان آب به وسیله سیستم‌های CNC استوار است. این ویژگی‌ها واترجت را به یک ابزار قدرتمند و دقیق برای برش مواد مختلف تبدیل کرده‌اند که می‌تواند بدون ایجاد حرارت زیاد و تغییرات ساختاری در مواد، برش‌های پیچیده و دقیق را انجام دهد.

انواع مختلف واترجت و کاربردهای آن‌ها

واترجت‌ها انواع مختلفی دارند که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند. در اینجا به بررسی انواع مختلف واترجت و کاربردهای آن‌ها پرداخته می‌شود:

1. واترجت خالص (Pure Water Jet)

توضیحات:
واترجت خالص یا واترجت آبی به فرآیندی گفته می‌شود که در آن فقط از جریان آب با فشار بالا استفاده می‌شود و هیچ ماده ساینده‌ای به آن اضافه نمی‌شود. این نوع واترجت عمدتاً برای برش مواد نرم و نیمه‌سخت به کار می‌رود.

کاربردها:

• مواد غذایی: برش دقیق مواد غذایی مانند گوشت، سبزیجات، کیک و غیره بدون آلودگی یا تغییر ساختاری در محصول.
• پارچه و منسوجات: برش پارچه‌ها و منسوجات بدون ایجاد لبه‌های خشن یا سوختگی که ممکن است در روش‌های حرارتی رخ دهد.
• فوم و لاستیک: برش انواع فوم‌های پلی‌اورتان، لاستیک‌ها و مواد مشابه که به دلیل ماهیت نرم آن‌ها نیازی به مواد ساینده نیست.

2. واترجت ساینده (Abrasive Water Jet)

توضیحات:
واترجت ساینده شامل اضافه کردن مواد ساینده مانند گارنت به جریان آب است. این نوع واترجت برای برش مواد سخت‌تر و مقاوم‌تر استفاده می‌شود.

کاربردها:

• فلزات: برش فلزات سخت مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، تیتانیوم و آلیاژهای مختلف.
• سنگ و سرامیک: برش سنگ‌های طبیعی، سرامیک‌ها و کاشی‌ها برای ایجاد قطعات دقیق و بدون ترک.
• شیشه: برش شیشه‌های ضخیم و مقاوم بدون ایجاد ترک یا شکستگی.

3. واترجت ضربه‌ای (Percussive Water Jet)

توضیحات:
واترجت ضربه‌ای نوعی خاص از واترجت است که از امواج ضربه‌ای برای تخریب مواد استفاده می‌کند. این نوع برش معمولاً در کاربردهای خاص صنعتی و معدنی به کار می‌رود.

کاربردها:

• معدن‌کاری: خرد کردن سنگ‌های سخت و مواد معدنی در معادن بدون نیاز به استفاده از مواد منفجره.
• ساخت و ساز: تخریب بتن و سازه‌های بتنی در پروژه‌های ساختمانی و نوسازی.

4. واترجت کاویتاسیون (Cavitation Water Jet)

توضیحات:
واترجت کاویتاسیون بر اساس پدیده کاویتاسیون عمل می‌کند. کاویتاسیون به معنای تشکیل و فروپاشی سریع حباب‌های بخار در یک مایع است که باعث ایجاد فشار بالا و انرژی تخریبی می‌شود.

کاربردها:

• صنایع دریایی: تمیز کردن سطوح زیردریایی‌ها، کشتی‌ها و سایر تجهیزات دریایی از رسوبات و جلبک‌ها.
• صنایع نفت و گاز: تمیز کردن لوله‌ها و تجهیزات حفاری از رسوبات و انسدادهای سخت.
• حذف پوشش‌های قدیمی: برداشتن پوشش‌های قدیمی و مقاوم از سطوح فلزی یا بتنی بدون آسیب رساندن به سطح زیرین.

5. واترجت هیبریدی (Hybrid Water Jet)

توضیحات:
واترجت هیبریدی ترکیبی از تکنولوژی‌های مختلف برش با جت آب است که به منظور افزایش کارایی و دقت برش استفاده می‌شود. این نوع واترجت ممکن است از ترکیب واترجت ساینده با روش‌های دیگر مانند لیزر یا پلاسما استفاده کند.

کاربردها:

• صنایع هوافضا: برش قطعات پیچیده و حساس هواپیماها که نیاز به دقت بالا و حداقل تاثیر حرارتی دارند.
• تولید ابزار دقیق: تولید قطعات پیچیده و با دقت بالا برای ابزارهای پزشکی، الکترونیکی و اپتیکی.
• تولید قالب‌های صنعتی: ساخت قالب‌های پیچیده و دقیق با ترکیب روش‌های مختلف برای دستیابی به بهترین نتیجه ممکن.

هر نوع واترجت برای کاربردهای خاص خود طراحی شده و انتخاب نوع مناسب به نیازهای خاص شما و مواد مورد استفاده بستگی دارد. از واترجت‌های خالص برای برش مواد نرم و حساس گرفته تا واترجت‌های ساینده و هیبریدی برای برش‌های دقیق و پیچیده، این تکنولوژی توانسته است در صنایع مختلف نقش حیاتی ایفا کند.

جدول مقایسه انواع واترجت

برای مقایسه جامع و کامل انواع مختلف واترجت‌ها، جدول زیر تهیه شده است که ویژگی‌ها، کاربردها، مزایا و معایب هر نوع واترجت را نشان می‌دهد:

نوع واترجت	ویژگی‌ها	کاربردها	مزایا	معایب
واترجت خالص	استفاده از جریان آب با فشار بالا بدون افزودن مواد ساینده.	– برش مواد غذایی – پارچه و منسوجات – فوم و لاستیک	– برش بدون تولید گرما – برش دقیق مواد نرم – عدم ایجاد لبه‌های خشن یا سوختگی	– محدود به مواد نرم – ناتوانی در برش مواد سخت و ضخیم
واترجت ساینده	ترکیب آب با مواد ساینده مانند گارنت برای برش مواد سخت.	– برش فلزات – برش سنگ و سرامیک – برش شیشه‌های ضخیم	– برش دقیق مواد سخت – برش بدون تاثیر حرارتی – مناسب برای مواد با ضخامت بیشتر	– نیاز به مدیریت مواد ساینده – هزینه بالاتر نسبت به واترجت خالص
واترجت ضربه‌ای	استفاده از امواج ضربه‌ای برای تخریب مواد.	– معدن‌کاری – تخریب بتن در ساخت و ساز	– قدرت تخریبی بالا – مناسب برای کاربردهای خاص صنعتی و معدنی	– مصرف انرژی بالا – صدای زیاد و نیاز به تجهیزات حفاظتی
واترجت کاویتاسیون	ایجاد و فروپاشی حباب‌های بخار برای ایجاد انرژی تخریبی.	– تمیز کردن سطوح زیردریایی – تمیز کردن لوله‌ها در صنایع نفت و گاز – حذف پوشش‌ها	– کارایی بالا در تمیز کردن و حذف رسوبات – عدم آسیب رساندن به سطح زیرین	– محدودیت در کاربردها – نیاز به تجهیزات خاص برای کنترل پدیده کاویتاسیون
واترجت هیبریدی	ترکیب واترجت با تکنولوژی‌های دیگر مانند لیزر یا پلاسما.	– صنایع هوافضا – تولید ابزار دقیق – تولید قالب‌های صنعتی	– دقت بالا – ترکیب مزایای واترجت با تکنولوژی‌های دیگر – کاهش تاثیر حرارتی	– هزینه بسیار بالا – نیاز به تجهیزات پیچیده و تخصصی

این جدول نشان می‌دهد که هر نوع واترجت دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود است و انتخاب مناسب‌ترین نوع واترجت به نیازهای صنعتی، نوع مواد و شرایط خاص پروژه بستگی دارد.

کاربردهای واترجت

برش با جت آب اغلب برای برش اولیه مواد و تولید صفحات صاف که برای محفظه ها، ساخت شاسی و براکت استفاده می شوند مورد استفاده قرار می‌گیرد. به محفظه ها می توان به پنل‌های دستگاه، جعبه‌ها و کیس‌ها، مانند رک‌مونت‌ها، کنسول‌ها و یونیت‌های کنسولی اشاره کرد. اینها ممکن است به شکل “U” یا “L” یا طرح های دیگر باشند. همچنین ساخت شاسی شامل محفظه های دستی یا محفظه های بزرگ صنعتی برای کنترل های الکترومکانیکی می‌باشد.

استفاده از فناوری خودکار CNC در برش با جت آب دقت و تکرارپذیری بالایی را به ارمغان می آورد. این امر این روش را به یک ابزار تطبیق پذیر در صنایع متعدد از جمله معدن، هوافضا، خودروسازی، الکترونیک، رباتیک و سایر بخش های صنعتی تبدیل کرده است.

آیا برش با آب برای پروژه شما مناسب است؟

هنگامی که برش با جت آب را برای پروژه خود انتخاب می کنید، باید موارد زیادی را در نظر بگیرید. یکی از مزایای مهم برش با جت آب توانایی برش فلزات بدون افزایش دمای سطح ماده در کل قطعه است. این بدان معنی است که منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ -Heat Affected Zone) کوچک است، بنابراین تاب خوردگی یا تغییر شکل دادن قطعه کاهش می یابد. همچنین ساختار داخلی مواد به خطر نمی افتد، همانطور که ممکن است با استفاده از ابزارهای برش سنتی مانند فرزکاری یا تراشکاری CNC این مشکل بوجود آید.

برش واترجت از برنامه های CNC به نام کدهای G (G-code) برای موقعیت‌یابی دقیق نازل برش با جت آب برای هر برش استفاده می‌کند. این دقت، همراه با باریکی نازل (و متعاقباً، جریان آب)، امکان برش ویژگی‌های ظریف مانند گوشه‌ها و سوراخ‌های تیز، و همچنین اشکال پیچیده با شعاع‌های کوچک را فراهم می‌کند. با این حال، توجه داشته باشید که لبه های ایجاد شده در هنگام برش ممکن است بسته به نوع مواد دارای شیب جزئی (taper) باشد.

مزایای واترجت

1. برش تمیز و بدون نیاز به سنباده زنی: برش با جت آب برخلاف روش های برش لیزری و پلاسما، لبه های تمیز و بدون نیاز به سنباده زنی را به ارمغان می آورد. این امر به دلیل ماهیت سرد بودن فرآیند و عدم ذوب شدن مواد در حین برش است.
2. دوستدار محیط زیست: برش با جت آب فرآیندی بدون آلاینده است که هیچ گونه دود، بخار یا ضایعات مضر تولید نمی کند. آب استفاده شده در این فرآیند قابل بازیافت و استفاده مجدد است.
3. صرفه جویی در هزینه: برش با جت آب به دلیل کاهش نیاز به سنباده زنی و عدم تولید ضایعات مضر، می تواند در هزینه های نهایی شما صرفه جویی کند.
4. سرعت بالا: برش با جت آب می تواند با سرعت بالایی برش دهد و زمان آماده سازی قطعات را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
5. برش دقیق و ظریف: واترجت برای برش اشکال پیچیده با گوشه های تیز و سوراخ های ظریف ایده آل است.
6. تنوع مواد: برش با جت آب می تواند طیف وسیعی از مواد از جمله فلزات، پلاستیک، فوم، سنگ و شیشه را برش دهد.
7. دوام بالا: قطعات برش خورده با جت آب به دلیل عدم تغییر شکل در حین برش، از استحکام و دوام بالایی برخوردار هستند.
8. پرداخت های سفارشی: می توان سطوح برش خورده برش با جت آب را با پرداخت های مختلف مانند پولیش، رنگ آمیزی و روکش مطابق با نیاز شما نهایی کرد.
9. ایده آل برای نمونه سازی: برش با جت آب به دلیل سرعت، دقت و تنوع مواد، گزینه ای ایده آل برای ساخت نمونه های اولیه کاربردی است.
10. مناسب برای تولید انبوه: برش با جت آب می تواند با سرعت و دقت بالا برای تولید انبوه قطعات برش خورده استفاده شود.

در کنار مزایای ذکر شده، برش با جت آب می تواند به شما در:

• کاهش زمان و هزینه تولید
• افزایش کیفیت و دقت محصولات
• بهبود ایمنی محیط کار
• حفاظت از محیط زیست

کمک کند.

برش با جت آب یک روش برش نوآورانه و کارآمد است که می تواند مزایای متعددی برای طیف وسیعی از صنایع به ارمغان بیاورد.

معایب برش با جت آب

در کنار مزایای فراوان واترجت، این روش برش معایبی نیز دارد که باید در نظر گرفته شود:

1. هزینه اولیه بالا: دستگاه های برش با جت آب در مقایسه با سایر روش های برش مانند برش لیزری یا برش پلاسما، می توانند گران تر باشند.
2. محدودیت ضخامت برش: واترجت برای برش مواد ضخیم تر از 20 سانتیمتر (8 اینچ) مناسب نیست.
3. نیاز به تخصص: کار با دستگاه های برش با جت آب به تخصص و مهارت نیاز دارد و اپراتور باید آموزش های لازم را دیده باشد.
4. ایجاد صدای زیاد: عملکرد دستگاه های برش با جت آب می تواند صدای زیادی ایجاد کند که ممکن است برای اپراتور و افراد حاضر در محیط کار آزاردهنده باشد.
5. پاشش آب: در حین برش با واترجت، پاشش آب به اطراف اتفاق می افتد که می تواند نیاز به استفاده از تجهیزات حفاظتی و ایجاد تمهیدات لازم برای جمع آوری آب را ایجاد کند.
6. عدم برش برخی مواد: جت آب برای برش برخی مواد مانند شیشه های بسیار نازک و مواد شکننده مناسب نیست.
7. احتمال زنگ زدگی: اگر قطعات برش خورده با واترجت به درستی خشک نشوند، ممکن است زنگ بزنند.
8. نیاز به صبر و حوصله: برش با واترجت ممکن است برای برش قطعات پیچیده زمان بیشتری ببرد.
9. محدودیت در حکاکی: جت آب برای حکاکی با جزئیات ظریف مناسب نیست.
10. عدم تناسب با برخی مصارف جت آب برای برش برخی مواد مانند پارچه و چرم مناسب نیست.

با وجود این معایب، برش با جت آب می تواند یک روش برش بسیار مفید برای بسیاری از صنایع باشد. انتخاب روش برش مناسب به نیازها، بودجه و نوع مواد شما بستگی دارد.

مواد رایج در برش با جت آب

آلومینیوم 5052، آلومینیوم 6061، آلومینیوم 7075، مس 101، مس 260 (برنج)، مس C110، دلرین (استال- Delrin)، فولاد ضد زنگ 301، فولاد ضد زنگ 304، فولاد ضد زنگ 316/316L، فولاد 1018 و بسیاری دیگر هستند. ورق های فلزی را می توان با پرداخت هایی مانند ساچمه زنی (bead blasting)، آبکاری آندی (anodizing)، لایه نشانی (plating)، رنگ آمیزی پودری (powder coating)، پوشش رنگ مایع، و پرداختهای سفارشی دیگر تکمیل و نهایی کرد.

سوالات متداول(FAQ)

خلاصه

در این مقاله در مورد واترجت ، مزایا و معایب و کاربردهای آن بحث شد.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه ساخت و تولید ایران به نشانی digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

• xometry.com/resources/machining/what-is-water-jetting
• techniwaterjet.com/how-it-works

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.