Immaginate di tagliare l'acciaio o il marmo con un semplice getto d'acqua. Questa è la potenza della tecnologia a getto d'acqua abrasivo, un metodo innovativo che utilizza acqua ad alta pressione miscelata con abrasivi per tagliare i materiali senza generare calore. In questo articolo scoprirete come funziona questa tecnologia, le sue applicazioni in vari settori e la scienza alla base della sua efficienza di taglio. Preparatevi a scoprire come il taglio a getto d'acqua abrasivo sta trasformando la produzione e cosa significa per il futuro della lavorazione dei materiali.
La tecnologia a getto d'acqua è una nuova tecnologia sviluppata negli ultimi 20 anni e le sue applicazioni sono sempre più diffuse. È stata applicata in settori come il carbone, i macchinari, il petrolio, la metallurgia, l'aviazione, l'edilizia, la conservazione delle acque e l'industria leggera, principalmente per tagliare, frantumare e pulire i materiali.
Soprattutto negli ultimi anni, con il rapido sviluppo dell'alta tecnologia, i fasci laser, i fasci di elettroni, il plasma e i getti d'acqua sono diventati nuovi strumenti di taglio.
Tra questi, i raggi laser, i fasci di elettroni e il plasma appartengono alla lavorazione di taglio termico, mentre il getto d'acqua è l'unico metodo di lavorazione a freddo. Nel taglio, nella frantumazione e nella prelavorazione superficiale di molti materiali, il getto d'acqua ha una superiorità unica.
Lo sviluppo del getto d'acqua può essere suddiviso grossolanamente in quattro fasi:
Fase esplorativa e sperimentale: all'inizio degli anni '60 è stata studiata soprattutto l'estrazione a getto d'acqua a bassa pressione.
Fase di sviluppo delle apparecchiature: Dall'inizio degli anni '60 all'inizio degli anni '70 sono stati sviluppati principalmente pompe ad alta pressione, booster e raccordi ad alta pressione, promuovendo al contempo la tecnologia del getto d'acqua.
Fase di applicazione industriale: Dall'inizio degli anni '70 all'inizio degli anni '80, sono apparse in successione numerose macchine da miniera a getto d'acqua, macchine da taglio e macchine per la pulizia.
Fase di rapido sviluppo: Dall'inizio degli anni '80 a oggi, la ricerca sulla tecnologia dei getti d'acqua si è ulteriormente approfondita e si sono sviluppati rapidamente nuovi tipi di getti, come il getto abrasivo, il getto a cavitazione e il getto a vibrazione autoeccitante. Molti prodotti sono stati commercializzati.
Le quattro fasi di sviluppo del taglio a getto d'acqua.
Concetto di getto d'acqua abrasivo:
Il getto d'acqua abrasivo è un metodo di lavorazione speciale che utilizza l'acqua come mezzo, ottiene una forte energia attraverso un dispositivo di generazione ad alta pressione, aggiunge abrasivi al getto d'acqua ad alta pressione attraverso un dispositivo di alimentazione e miscelazione e forma una miscela bifase di liquido e solido.
Si basa sull'impatto e sull'erosione ad alta velocità dell'abrasivo e sul getto d'acqua ad alta pressione per ottenere la rimozione del materiale.
Principio di lavorazione del getto d'acqua abrasivo:
La lavorazione del getto d'acqua abrasivo si basa sul principio della pressione idraulica, che utilizza un generatore ad alta pressione o una pompa ad alta pressione per pressurizzare l'acqua ad altissima pressione.
Le prestazioni meccaniche del motore elettrico vengono convertite in energia di pressione e l'acqua, con la sua enorme energia di pressione, viene trasformata in energia cinetica attraverso un ugello a fori piccoli. In questo modo si forma un getto d'acqua ad alta velocità e si crea un certo grado di vuoto nella camera di miscelazione.
Sotto l'azione del suo stesso peso e della differenza di pressione, l'abrasivo viene risucchiato nella camera di miscelazione e violentemente agitato, diffuso e miscelato con il getto d'acqua, formando un getto d'acqua abrasiva ad alta velocità che colpisce il pezzo da lavorare ad altissima velocità attraverso l'ugello abrasivo.
Dopo l'impatto del getto d'acqua abrasivo sul pezzo, si produce un campo di sollecitazioni locali concentrate ad alta velocità sul materiale, che cambia rapidamente, portando all'erosione, al taglio e infine alla rottura e alla rimozione del materiale.
Nel processo di lavorazione a getto d'acqua abrasivo, la funzione principale è svolta dalle particelle abrasive e il getto d'acqua funge da vettore per accelerare le particelle abrasive.
Rispetto al getto d'acqua puro, il getto d'acqua abrasivo ha una maggiore energia cinetica dovuta alla maggiore massa e alla maggiore durezza delle particelle abrasive, con conseguenti effetti di lavorazione più intensi.
Dispositivo a getto d'acqua abrasivo
Il dispositivo a getto d'acqua abrasivo comprende un sistema di alimentazione dell'acqua, un sistema di pressurizzazione, un sistema di canalizzazione dell'acqua ad alta pressione, un sistema di alimentazione dell'abrasivo, un dispositivo di testa di taglio, un dispositivo di ricezione, un meccanismo di azionamento e un sistema di controllo, come mostrato nella figura seguente.
Il ruolo del sistema di alimentazione dell'acqua è quello di addolcire la qualità dell'acqua, ridurre la corrosione della via d'acqua ad alta pressione causata dalla qualità dell'acqua e migliorare la durata della tenuta alternata del sistema ad alta pressione.
Il componente centrale del sistema di pressurizzazione è l'intensificatore di pressione, che generalmente utilizza la reciprocità idraulica.
Il rapporto di pressione dell'intensificatore è solitamente selezionato come 10:1 o 20:1, e la pressione dell'acqua in uscita dall'intensificatore può essere regolata modificando la pressione dell'olio del sistema idraulico di ingresso, che può aumentare la pressione dell'acqua fino a 100-400MPa, e persino fino a 690MPa e 700MPa. Il sistema di vie d'acqua ad alta pressione collega il sistema di pressurizzazione e il dispositivo della testa di taglio.
Per trasportare l'acqua ad alta pressione e soddisfare i requisiti di movimento rapido e flessibile della testa di taglio, la conduttura dell'acqua ad alta pressione utilizza solitamente tubi in acciaio inossidabile flessibili e resistenti alle altissime pressioni ed è composta da diversi giunti di tubi rotanti.
Il sistema di alimentazione dell'abrasivo comprende una tramoggia, una valvola di flusso dell'abrasivo e un tubo di trasporto. L'abrasivo puro taglio a getto d'acqua La testa comprende una valvola di commutazione dell'acqua ad alta pressione e un ugello gioiello. La testa di taglio a getto d'acqua abrasivo comprende anche una camera di miscelazione e un ugello di miscelazione che mescola il getto d'acqua con l'abrasivo.
L'ugello di miscelazione richiede un'elevata resistenza all'usura e viene generalmente realizzato in carburo cementato. Il dispositivo di ricezione è posizionato sotto il pezzo da lavorare per raccogliere il getto di abrasivo rimanente e ha funzioni di assorbimento dell'energia, riduzione del rumore, prevenzione degli spruzzi e sicurezza.
Il meccanismo di azionamento e il sistema di controllo controllano il dispositivo di controllo della traiettoria di movimento della testa di taglio e i metodi di controllo includono manuale, motorizzato, NC e CNC.
Abrasivo:
Si dividono generalmente in tre categorie: a base minerale, a base metallica e artificiale.
Principio di selezione:
(1) Buon effetto di taglio;
(2) Prezzo basso e offerta sufficiente.
Gli abrasivi più comuni includono:
Tab.1.2 Diversi abrasivi comunemente utilizzati
| Nome dell'abrasivo | Numero di maglie | Dimensione delle particelle (um) | Scopo |
| Granato | 40 | 420 | Lavorazione grossolana |
| Granato | 50 | 297 | La velocità di taglio è leggermente superiore a quella di 80 mesh, ma la superficie è leggermente ruvida. |
| Granato | 80 | 178 | I più utilizzati per scopi generici |
| Granato | 120 | 124 | Produrre una superficie liscia |
| Sabbia di quarzo | Abrasivo ideale per sabbiatura e rimozione della ruggine per superfici in acciaio | ||
| allumina | Materiali per la lucidatura |
Ugello:
È composto da un ugello a getto d'acqua, una camera di miscelazione e un ugello a getto abrasivo.
Classificazione:
(1) Secondo il numero di getti d'acqua: ugello a getto singolo, ugello a getto multiplo
(2) In base al metodo di ingresso dell'abrasivo: ugello di alimentazione laterale dell'abrasivo, ugello di alimentazione medio dell'abrasivo, ugello di alimentazione tangenziale dell'abrasivo.
1. Ugello di alimentazione laterale per abrasivo a getto singolo
Vantaggi: Struttura semplice, buona concentrazione e stabilità del getto.
Svantaggi: Scarso effetto di miscelazione tra abrasivo e acqua.
2. Ugello di alimentazione tangenziale per abrasivo a getto singolo
L'abrasivo e il getto d'acqua sono completamente miscelati, riducendo la collisione reciproca tra gli abrasivi e migliorando così la capacità di taglio del getto abrasivo.
3. Ugello medio di alimentazione dell'abrasivo a getto multiplo
Viene utilizzato soprattutto per la pulizia a getto abrasivo o per la rimozione della ruggine.
4. Ugello a getto abrasivo con tubo di raddrizzamento
Ha una struttura semplice ed è facile da usare. È ampiamente utilizzato nell'industria del taglio a getto abrasivo.
Classificazione della tecnologia di lavorazione a getto d'acqua abrasivo:
In base al metodo di miscelazione di abrasivo e acqua, si possono classificare in due tipi:
Getto d'acqua ibrido frontale:
L'abrasivo e l'acqua vengono mescolati in modo uniforme in una fanghiglia abrasiva nella tubazione ad alta pressione e il getto formato dall'ugello abrasivo viene chiamato getto abrasivo misto frontale. Questo effetto di miscelazione è buono e richiede una bassa pressione, ma il dispositivo è complesso e l'ugello si usura gravemente.
Getto d'acqua ibrido posteriore:
L'aggiunta di abrasivi al getto d'acqua dopo la sua formazione è chiamata getto d'acqua abrasivo a miscelazione posteriore. L'effetto di miscelazione è leggermente peggiore e richiede una pressione elevata, ma l'ugello si usura meno. La ricerca teorica e la tecnologia applicativa del getto d'acqua abrasivo retro-miscelato sono relativamente mature e sono state ampiamente utilizzate in molti settori industriali.
Classificazione della tecnologia di lavorazione a getto d'acqua abrasivo.
Il getto d'acqua sommerso si riferisce al getto in acqua dall'uscita al pezzo, che ha le caratteristiche di rapida diffusione del getto, distribuzione uniforme della velocità e pressione dinamica.
Il getto d'acqua non sommerso significa che il getto si trova nello stato naturale dell'aria dall'uscita al pezzo. Rispetto al getto sommerso, ha una portata maggiore e una lunghezza maggiore del nucleo, ma la distribuzione della velocità non è uniforme.
Meccanismo di taglio del getto d'acqua abrasivo:
Quando si taglia un materiale bersaglio con un getto d'acqua abrasivo a una certa velocità di traslazione del getto, una parte del getto d'acqua spara verso il materiale bersaglio a velocità costante, mentre un'altra parte indebolisce la sua forza di taglio man mano che penetra in profondità nel materiale.
Di conseguenza, la superficie di taglio sembra piegarsi nella direzione opposta a quella di traslazione del getto, come mostrato nella Figura a qui sotto. L'angolo tra l'asse della superficie di taglio piegata e l'asse del getto originale aumenta gradualmente dal punto in cui il getto entra nel materiale di destinazione e il getto devia sempre più lungo la direzione opposta alla traversata.
Tuttavia, a causa della grande inerzia delle particelle abrasive stesse, esse non deviano con il vettore del getto d'acqua, causando la separazione delle particelle abrasive dal getto d'acqua e l'erosione per concentrazione locale delle particelle abrasive.
Maggiore è l'accelerazione delle particelle abrasive, maggiore è l'angolo di rifrazione al momento della separazione e più grave è l'erosione da concentrazione. L'erosione di concentrazione locale delle particelle abrasive provoca un aumento significativo della quantità di macinazione lungo la superficie di taglio, formando un gradino sulla superficie di taglio.
Pertanto, durante l'erosione che forma il gradino, l'angolo di deviazione del flusso d'acqua al di sopra del gradino aumenta continuamente, la deviazione del getto d'acqua dalla superficie di taglio aumenta e la quantità di rettifica al di sotto del gradino diminuisce fino a quando il gradino superiore diventa perpendicolare alla direzione del getto originale, come mostrato nella Figura b.
Mentre la traversata del getto prosegue, la superficie di taglio torna a essere liscia e levigata, come mostrato nella Figura c. Da questo punto in poi, il ciclo di taglio ricomincia con la transizione da taglio liscio e rettifica a erosione e rettifica per deformazione.
Durante questo processo, l'intera superficie di taglio continua a trasformarsi in un intervallo di corsa e, poiché la deflessione del getto d'acqua abrasivo si avvicina a un arco, forma una sezione trasversale di taglio con un intervallo simile a un'onda lungo la direzione di traslazione del getto.
Modello matematico della lavorazione a getto d'acqua abrasivo:
M. Hashish, basandosi sulla teoria dell'erosione delle particelle solide di Finnie e Bitter e su una serie di esperimenti di visualizzazione, propone che il processo di rimozione del materiale da parte di un getto d'acqua abrasivo consista in due regioni: l'usura da taglio e l'usura da deformazione, come mostrato nella figura seguente.
Nella regione di usura del taglio, cioè prima che la profondità di taglio raggiunga hC, le particelle abrasive impattano il materiale con un piccolo angolo e il materiale viene rimosso con una modalità di microtaglio. Quando la profondità di taglio raggiunge hC, la velocità di impatto delle particelle abrasive sul materiale diminuisce e la modalità di rimozione del materiale cambia.
Le particelle abrasive colpiscono il materiale con un grande angolo e il materiale viene rimosso in modalità di usura per deformazione.
Su questa base, M. Hashish ottiene i modelli matematici per la profondità di taglio nella regione di usura da taglio e la profondità di taglio nella regione di usura da deformazione:
dove
Questo modello include quasi tutti i parametri coinvolti nella lavorazione a getto d'acqua abrasivo. Tuttavia, alcuni parametri come Vo e Ve devono essere determinati sperimentalmente. Pertanto, i risultati ottenuti da operatori diversi possono variare.
Fattori che influenzano le prestazioni di taglio del getto d'acqua abrasivo:
Poiché il taglio a getto d'acqua abrasivo è un processo molto complesso, sono molti i parametri che possono influenzare le prestazioni di taglio.
Questi parametri comprendono parametri dinamici (diametro dell'ugello dell'acqua, pressione dell'acqua), parametri dell'abrasivo (materiale dell'abrasivo, dimensioni, portata), parametri dell'ugello dell'abrasivo (diametro dell'ugello dell'abrasivo, lunghezza, materiale), parametri di taglio (velocità di taglio, distanza tra i punti, angolo di impatto, numero di tagli), parametri del pezzo (durezza) e così via. Tuttavia, i parametri di processo facili da controllare includono principalmente la pressione dell'acqua, i parametri dell'abrasivo, la velocità di taglio e la distanza tra i tagli.
I principali indicatori per valutare le prestazioni di taglio includono la profondità di taglio, la forma del taglio (larghezza delle parti superiore e inferiore del taglio e conicità del taglio) e la qualità della superficie (rugosità e ondulazione).
Leggi di taglio del getto d'acqua abrasivo:
(1) La profondità di taglio aumenta con l'aumento della pressione dell'acqua, della durezza dell'abrasivo e del numero di tagli, mentre diminuisce con l'aumento della velocità di taglio. Esiste una relazione di valore ottimale tra la profondità di taglio, la distanza di separazione, l'apporto di abrasivo e la dimensione delle particelle di abrasivo. Con l'aumento della profondità di taglio, l'altezza di picco e l'angolo di deflessione delle striature sulla sezione di taglio aumentano gradualmente, mentre la frequenza di comparsa delle striature diminuisce.
(2) Il larghezza del taglio ha una relazione di valore ottimale con la velocità di taglio e la velocità di taglio ottimale è circa 1/5 della velocità di taglio massima. In un singolo taglio, la velocità di taglio è determinata dalla proprietà del materiale, lo spessore e i requisiti di qualità della sezione. Quando la velocità di traslazione è costante, più alta è la pressione, più liscia è la superficie di taglio; quando la velocità di traslazione è costante, più liscia è la superficie di taglio. rugosità della superficie è la stessa, maggiore è la pressione, maggiore è la velocità di traslazione.
(3) Con l'aumento della pressione del getto o la diminuzione della velocità di taglio, la qualità della sezione di taglio migliora notevolmente. Rispetto ai materiali fragili, la sezione di taglio dei materiali plastici è più liscia e la sua morfologia è maggiormente influenzata dalla pressione del getto e dalla velocità di taglio.
(4) La velocità dell'area di taglio del getto d'acqua abrasivo diminuisce con l'aumento del valore dell'energia di frattura del materiale, aumenta con l'aumento della pressione e diminuisce con l'aumento della distanza di separazione. Esiste una relazione ottimale tra la velocità dell'area di taglio e l'apporto di abrasivo. Quando la velocità di traslazione e lo spessore del materiale sono costanti, esiste un valore ottimale della distanza di separazione che determina la profondità di taglio maggiore. All'aumentare della distanza, la larghezza della scanalatura aumenta gradualmente. Quando la pressione è costante, minore è la velocità di traslazione, maggiore è la profondità di taglio.
Taglio a getto d'acqua abrasivo.
M. Hashish è stato uno dei primi ricercatori a studiare la lavorazione a getto d'acqua abrasivo. Attraverso la sperimentazione del taglio a getto d'acqua abrasivo, ha scoperto che può essere utilizzato per tagliare feltro, ceramica, metalli, vetro e compositi sinterizzati con grafite senza delaminazione.
Inoltre, ha osservato che non ci sono stress termici o di deformazione nella zona di taglio. Ha anche discusso l'effetto dei diversi parametri di taglio sulle prestazioni di lavorazione del materiale e sul tasso di asportazione del materiale, sottolineando che l'ottimizzazione dei parametri di taglio migliorerà notevolmente le prestazioni di taglio.
Da allora, un gran numero di ricerche e applicazioni nazionali ed estere sulla lavorazione a getto d'acqua abrasivo si sono concentrate principalmente sul taglio. La Figura 3 mostra il diagramma schematico del taglio a getto d'acqua abrasivo e la sezione trasversale del campione dopo il taglio.
Da una prospettiva micro, l'essenza del taglio a getto d'acqua abrasivo è l'effetto cumulativo di un gran numero di particelle abrasive che microtagliano il materiale del pezzo. Il problema principale da risolvere è il controllo della forma del tagliente e della profondità di taglio.
Lo sviluppo e il miglioramento delle attrezzature chiave del taglio a getto d'acqua abrasivo e il modello matematico del meccanismo di taglio preciso consentono a questa tecnologia di tagliare materiali metallici con uno spessore di 100-200 mm e materiali duri e fragili con uno spessore di circa 50 mm.
Tuttavia, durante il processo di taglio a getto d'acqua abrasivo di componenti strutturali spessi, il fascio di getto produrrà un fenomeno di "coda a vuoto" dovuto all'attenuazione dell'energia, come mostrato nella Figura 4.
L'area di taglio liscia si trova sul bordo superiore dell'incisione. Più si avvicina alla parte inferiore del pezzo, più diventa evidente il fenomeno del "colpo di coda", che influisce notevolmente sulla rugosità della superficie, sulla forma e sulla precisione di posizionamento del pezzo tagliato.
Ottimizzando il processo di taglio e utilizzando la tecnologia delle teste di taglio oscillanti con regolatori di tolleranza, è possibile compensare in modo intelligente la precisione di taglio dell'incisione, migliorando così la qualità della lavorazione.
Fresatura a getto d'acqua abrasivo
Il metodo di controllo dei parametri di lavorazione del getto d'acqua abrasivo per rimuovere solo il materiale superficiale del pezzo senza penetrarlo è chiamato fresatura a getto d'acqua abrasivo. Lo schema di lavorazione e il prodotto sono illustrati nella Figura 5.
Sebbene questa tecnologia sia ancora in fase di ricerca sperimentale, molti ricercatori hanno studiato il meccanismo e il processo di questa nuova tecnologia di lavorazione a getto d'acqua abrasivo.
Per quanto riguarda la fresatura a getto d'acqua abrasivo di materiali plastici, M. Hashish e altri hanno proposto la fattibilità della fresatura a getto d'acqua abrasivo e hanno scoperto che la velocità di traslazione dell'ugello è un parametro importante che influisce sull'uniformità della fresatura.
Hocheng H ha studiato la fattibilità della fresatura a getto d'acqua abrasivo di materiali plastici fibrorinforzati. Studiando il meccanismo di formazione dei detriti nella fresatura singola, doppia e multipla, hanno previsto che l'usura da deformazione è il principale meccanismo di taglio nella fresatura di materiali plastici fibrorinforzati. Hanno inoltre analizzato gli effetti della pressione del getto, della distanza dal bersaglio, della velocità di traslazione dell'ugello e della portata dell'abrasivo sul tasso di rimozione del materiale, sulla profondità di fresatura e sulla larghezza di fresatura.
Fowler e Shipway hanno studiato le caratteristiche superficiali dei materiali fresati con getto d'acqua abrasivo e hanno evidenziato che l'alta velocità di movimento dell'ugello, gli abrasivi a particelle fini, la bassa pressione del getto e i piccoli angoli di erosione possono ottenere superfici di fresatura con ondulazioni ridotte. Paul et al. hanno studiato l'effetto di diversi parametri di fresatura sulla profondità della scanalatura e sul tasso di asportazione del materiale nella fresatura a getto d'acqua abrasivo e hanno stabilito un modello empirico utilizzando l'analisi di regressione.
Le ricerche sulla fresatura a getto d'acqua abrasivo di materiali duri e fragili sono meno numerose. Zeng JY ha studiato l'effetto dell'angolo di impatto del getto sulla fresatura a getto d'acqua di ceramica policristallina e ha scoperto che il tasso di rimozione ottimale del materiale può essere ottenuto quando l'angolo del getto è di 90 gradi durante l'impatto della fresatura. Hanno inoltre stabilito e verificato un modello matematico del tasso di erosione.
Getto d'acqua abrasivo perforazione
La foratura a getto d'acqua abrasivo può essere suddivisa in due metodi di lavorazione: la boccola e la foratura. La bussolatura è il processo di taglio del materiale lungo una curva circolare per formare un foro di diametro maggiore. Questo processo si è evoluto dal taglio dei contorni del getto d'acqua abrasivo, come mostrato nella figura seguente (foro #9).
La foratura è il processo di lavorazione di fori di diametro inferiore senza fori, come mostrato nella figura a destra (fori #3-#8). Guo Z et al. hanno studiato il meccanismo e il processo di lavorazione della foratura a getto d'acqua abrasivo di materiali ceramici come A12 O3, Si3 N4 e SiC, concludendo che la rimozione del materiale avviene principalmente attraverso la microfrattura, il microtaglio e l'erosione.
Yong Z et al. hanno stabilito la relazione tra la profondità della foratura a getto d'acqua abrasivo e i parametri di processo, basandosi sui fenomeni caotici nei processi di erosione. Xing Xizhe ha introdotto diversi metodi di lavorazione dei fori per il getto d'acqua abrasivo e ha sottolineato i numerosi vantaggi della foratura a getto d'acqua abrasivo, tra cui la possibilità di eseguire fori in materiali duri e fragili e in materiali compositi laminati, di eseguire fori profondi, piccoli e irregolari senza zona di impatto termico, di ottenere una maggiore precisione dimensionale e una minore rugosità superficiale e di realizzare facilmente la lavorazione dei fori su superfici inclinate.
Tornitura a getto d'acqua abrasivo.
La tornitura a getto d'acqua abrasivo è simile al taglio a punto singolo su un tornio convenzionale, utilizzando la rotazione del pezzo e il movimento lineare o curvilineo della testa di taglio per rimuovere il materiale dal pezzo. Lo schema di lavorazione e il prodotto sono illustrati nella Figura 7. I vantaggi della tornitura a getto d'acqua abrasivo includono una bassa forza di taglio, nessun danno termico al pezzo e trucioli fini senza problemi di rottura del truciolo.
M. Hashish ha proposto per la prima volta il concetto di tornitura a getto d'acqua abrasivo nel 1987 e ha sottolineato che il getto d'acqua abrasivo può essere utilizzato per la tornitura di materiali speciali difficili da lavorare, come i compositi carbonio/metallo, il vetro e la ceramica per ottenere forme complesse.
Ansari et al. hanno dimostrato che la tornitura a getto d'acqua abrasivo è superiore alla tornitura convenzionale per i materiali difficili da lavorare, con velocità 5-10 volte superiori per la lavorazione della ceramica SiC. Zhang ZW ha studiato l'effetto dei parametri di processo sulla qualità della superficie durante la tornitura del vetro con getto d'acqua abrasivo e ha scoperto che la qualità superficiale ottimale può essere ottenuta a basse velocità di traslazione dell'ugello. Manu et al. hanno studiato l'effetto dell'angolo di inclinazione dell'ugello sulla forma del prodotto durante la tornitura a getto d'acqua abrasivo.
Getto d'acqua abrasivo e altri metodi di lavorazione.
Oltre alla tecnologia di lavorazione a getto d'acqua abrasivo descritta in precedenza, i ricercatori sia nazionali che esteri hanno condotto alcune ricerche e riportato le tecniche di lavorazione dei compositi utilizzando getti d'acqua abrasivi.
Ad esempio, la microlavorazione laser guidata da getti abrasivi è una tecnologia di lavorazione composita di getti d'acqua e laser che utilizza appieno le caratteristiche della tecnologia a getto d'acqua e risolve efficacemente problemi quali il ridotto campo di lavorazione effettivo e gli effetti termici della tecnologia tradizionale. lavorazione laserLa lavorazione a getto d'acqua abrasivo assistita da ultrasuoni è un metodo di lavorazione dei materiali fragili fattibile ed efficiente che combina getti d'acqua e onde ultrasoniche; la pallinatura a getto d'acqua è un nuovo tipo di trattamento superficiale per migliorare la durata a fatica dei componenti metallici attraverso processi di lavorazione a freddo, con vantaggi quali l'elevata forza di pallinatura, la bassa pressione di pallinatura e il buon effetto di rafforzamento.
I vantaggi della lavorazione a getto d'acqua abrasivo includono:
Gli svantaggi della lavorazione a getto d'acqua abrasivo includono:
Le applicazioni della tecnologia a getto d'acqua abrasivo comprendono:
Le prospettive di sviluppo della tecnologia di lavorazione a getto d'acqua abrasivo sono:
Migliorare l'affidabilità e la durata della lavorazione a getto d'acqua, in particolare la durata dei componenti chiave come le pompe ad alta pressione, i tubi flessibili ad alta pressione, i giunti e gli ugelli.
Ottimizzazione dei parametri di processo per migliorare ulteriormente l'efficienza, ridurre il consumo di abrasivo e di energia, rendendo i costi più competitivi.
Lo sviluppo di un controllo intelligente consente di regolare in modo adattativo i parametri di processo durante la lavorazione, migliorando l'accuratezza della lavorazione, e viene utilizzato per la produzione di pezzi con determinati requisiti di precisione, ottenendo un effetto tecnico ed economico paragonabile alla lavorazione al plasma e al laser.
Tendenze di sviluppo della tecnologia di lavorazione a getto d'acqua abrasivo:
Espansione continua del campo di applicazione della lavorazione a getto d'acqua, dal taglio e dalla sbavatura in 2D alla lavorazione di fori e alla lavorazione di superfici 3D.
Ricerca teorica sulla lavorazione a getto d'acqua, in particolare la creazione di modelli per la lavorazione a getto d'acqua e lo studio della teoria del flusso multifase.
Ricerca sulla lavorazione di pezzi di precisione in miniatura con la tecnologia del getto d'acqua abrasivo, nonché sull'uso del getto d'acqua abrasivo per la tornitura e la fresatura.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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