واترجت به نوعی از موتور های آبی گفته می شود. از این تکنولوژی به مدت صد سال است که در زمینه استخراج معدن و همچنین ساخت تونل جهت سنگ شویی زمین و سنگ استفاده می شود.
در سال ۱۹۶۰ برای اولین بار اقدام به بریدن مواد نرم با استفاده از واترجت ها شد. حدود ۲۰ سال بعد از واترجت ها در ترکیبی از مواد ساینده استفاده شد. کارایی آن ها نیز در بریدن مواد سخت ( فلزات، سنگ ها و ... ) و پلاستیک ها بود.
پس از گذر زمان با پیشرفت تکنولوژی، واتر جت ها نیز رشد و گسترش زیادی پیدا کردند. با استفاده از لیزر و واترجت می توان فلزات و غیر فلزات را به آسانی برش داد. از این دو تکنولوژی جهت برش کاری و شیار زنی غیر فلزات همچون چرم، چوب و اسفنج نیز استفاده می شود.
از دیگر کاربرد واترجت ها می توان به برشکاری کامپوزیت ها، برداشتن روکش سیم ها و پلیسه گیری اشاره کرد. در این فرایند تاثیرات فرسایشی یک جت آب با قطر کم و سرعت بالا استفاده می شود. معمولا کیفیت لبه های ماشین کاری شده در این فرایند از سایر فرایند های برشی بهتر می باشد.
جت آب چیست؟
به یک ابزار برشی که امکان کند شدن و شکستن آن صفر است، جت آب گفته می شود. در فرایند استفاده از این ابزار هیچگونه گرد و غباری تولید نشده و از همین رو خطرات ناشی از ماشین کاری کامپوزیت های الیافی و آزبست ها به حداقل خود می رسد.
مواد مصرفی واترجت ها
ابزار برش در واترجت ها آب خالص و یا آبی است که دارای مواد ساینده می باشد. برای مواد کم استحکام همچون کاغذ، شیشه، مقوا و فایبر گلاس از آب خالص و برای مواد مستحکم همچون فلزات و آلیاژ ها از آب همراه با مواد ساینده استفاده می شود.
از جمله ویژگی های برش با جت آب می توان به موارد زیر اشاره کرد:
قابلیت انعطاف پذیری بالا
توانایی تغییر در صنایع تولیدی
امکان انجام برش های بیشتر توسط کاربران
طی چهار دهه گذشته از تکنولوژی فشار بسیار زیاد جهت استفاده از این گونه دستگاه های پیشرفته استفاده شده است چرا که جهت برش فلزات نیاز به تنظیم آب مصرفی با فشار بسیار زیاد بوده و باید تحت فشار قرار بگیرد تا بتواند یک جریان برش بسیار قوی را جهت برش به وجود آورد. این فرایند برای آب مصرفی و جت مواد ساینده قابل اجرا می باشد.
ساز و کار واترجت تشکیل شده از یک باریکه آب می باشد. این باریکه آب دارای سرعت بالایی می باشد که یک ماده ساینده برای برش مواد سخت به آن تزریق شده است. آب به عنوان عنصر کلیدی این فرایند با سرعت ۹۰۰ متر بر ثانیه حرکت کرده و زمانی که به سطح قطعه کار برخورد می کند، مواد بر اثر نیروی آب به سرعت برداشته می شود.
مزایای استفاده از واترجت ها
از جمله مزیت های مهم و اساسی واتر جت ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- انتشار کم ترین میزان گرد و غبار در محیط
- مانع از ساعت شدن گاز های خطرناک ( این نوع گاز ها در حین فرآیند های تنشی به دلیل این تنش ها آزاد می شوند )
- عدم ایجاد هیچگونه خطر برای کاربران
- عدم ایجاد و تولید صداهای ناهنجار ( محدوده شنوایی انسان در حدود ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلو هرتز می باشد. اما التراسونیک امواجی با فرکانس ۲۰ هرتز به بالا تولید می کند )
- صرفه جویی در استفاده از مواد خام و مواد اولیه به دلیل استفاده از ماشین های یکپارچه
- امکان برش زدن های عرضی بسیار کوچک و برش های تو در تو و پیچیده
- سرعت بسیار بالا در برش نسبت به سایر ابزار های برش معمولی
- امکان برش بر روی رشته های بسیار محکم از فلزات، مواد صیقلی، سطوح ناهموار و لایه های متفاوت
- تکمیل شدن سطح مورد نظر با موادی که دارای عوامل خطرزا نیستند
- امکان تغییر شکل در اجسام با استفاده از انرژی جنبشی
- ایجاد سوراخ بدون باقی گذاشتن لبه، تراشه یا پوسته ای بر روی کار
- کیفیت بالای سطح کار و لبه ها
- با صرفه بودن جهت تولید اجسام و طرح های پیچیده
- امکان برش خوردن مواد در نزدیکی هم
- امکان ایجاد گوشه های تیز و اریب و سوراخ های شکافدار
- عدم تولید تراشه و خرده های فلزی و گاز های خطرناک
- عدم نیاز به مواد روغنی و محلول های خنک کننده در طول فرآیند برش کاری
- امکان بهینه سازی مصرف مواد اولیه با افزایش میزان سودآوری
- امکان برش پارچه، مواد الاستیکی، مواد غیر بافته، مواد پلاستیکی، پلمیر های نازک، محصولات غذایی و ... با استفاده از آب خالص
- سرعت بالا در حدود چند صد برابر حالت های معمولی
- امکان برش آسان مواد سخت همچون فلزات، سنگ، شیشه های گلوله ای شکل، سرامیک ها و ... با افزایش مواد ساینده
- امکان استفاده از مواد ضخیم در سیستم های سایشی واترجت
- امکان برش یا سایش فلزات قطور
- امکان دست یافتن به بالاترین تأثیر برشی مورد نظر با کمک تنظیم و سازگاری بین دهانه یا نازل برش و قطر دهانه کانونی مجرای برش و کمیت و نوع مواد سایشی
- عدم ایجاد حرارت و دارای خاصیت برشکاری سرد
- عدم تحمل هیچ گونه تنش حرارتی و دور ساختن هر گونه نتیجه ناخوشایند
- عدم ایجاد سوراخ های اولیه جهت انجام عملیات سوراخ کاری ( سوراخ کاری هر نوع ماده و قالب ویژه های در فصل های بسیار نزدیک )
سرعت واتر جت
سرعت واترجت به طور کلی با توجه به عوامل مختلفی، متغیر می باشد. که با توجه به آن ها اجازه حرکت بین ۱/۰ تا ۳۰۰۰ هزار اینچ را در هر دقیقه می دهد.
از جمله این عوامل می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساختار ماده
- میزان ضخیم بودن
- کیفیت مطلوب برش
- واشر های مورد استفاده در دستگاه
سرعت برش را می توان بر طبق چند فاکتور تعیین نمود. که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کیفیت ساختمانی لبه تخت برشکاری
- مقدار مواد سایشی مورد استفاده
- میزان فشار برش
- اندازه روزنه نازل و کانون مجرای برش
- قدرت پلمپ های فشار
میزان برش اجسام ضخیم و قطور با واترجت
میزان برش با توجه به سطح یا سختی مواد مورد برشکاری متفاوت است. رنج ایت تغییر میان 0.25 تا 30 اینچ می باشد. به طور معمول مواد سخت در رنج بین 0.25 تا 2.5 اینچ برش می خورند.