연마성 워터젯 커팅 기술: 알아야 할 사항

1. 소개

워터젯 기술은 지난 20년 동안 개발된 신기술로, 그 적용 범위가 점점 더 넓어지고 있습니다. 주로 석탄, 기계, 석유, 야금, 항공, 건설, 수자원 보존, 경공업 등의 분야에서 절단, 파쇄, 세척 등의 용도로 적용되고 있습니다.

특히 최근에는 첨단 기술의 급속한 발전으로 레이저 빔, 전자빔, 플라즈마, 워터젯이 새로운 절단 도구로 자리 잡았습니다.

그 중 레이저 빔, 전자빔, 플라즈마는 열 절단 가공에 속하며 워터젯은 유일한 냉간 가공 방법입니다. 워터젯은 다양한 재료의 절단, 파쇄 및 표면 전처리에서 독보적인 우위를 점하고 있습니다.

워터젯의 개발은 크게 네 단계로 나눌 수 있습니다:

탐사 및 실험 단계: 1960년대 초에는 저압 워터젯 채굴이 주로 연구되었습니다.

장비 개발 단계: 1960년대 초부터 1970년대 초까지 워터젯 기술을 발전시키면서 고압 펌프, 부스터, 고압 피팅이 주로 개발되었습니다.

산업 응용 단계: 1970년대 초부터 1980년대 초까지 수많은 워터젯 채굴기, 절단기, 청소기가 연이어 등장했습니다.

급속한 발전 단계: 1980년대 초부터 현재까지 워터젯 기술에 대한 연구가 더욱 심화되어 연마식 제트, 캐비테이션 제트, 자기 여기 진동 제트 등 새로운 유형의 제트가 급속히 발전했습니다. 많은 제품이 상용화되었습니다.

워터젯 커팅의 네 가지 개발 단계.

• 네 번째 단계: 빠른 개발 단계.
• 세 번째 단계: 산업 적용 단계
• 두 번째 단계: 장비 개발 단계.
• 첫 번째 단계: 실험적 탐색 단계.

연마 워터젯의 개념:

연마 워터젯은 물을 매개체로 하여 고압 발생 장치를 통해 엄청난 에너지를 얻고, 공급 및 혼합 장치를 통해 고압 워터젯에 연마제를 첨가하여 액체와 고체의 2상 혼합물을 형성하는 특수 가공 방식입니다.

연마제와 고압 워터젯의 고속 충격과 침식을 통해 재료를 제거합니다.

연마 워터젯의 처리 원리:

연마 워터젯의 가공은 고압 발생기 또는 고압 펌프를 사용하여 물을 초고압으로 가압하는 수압의 원리를 기반으로 합니다.

전기 모터의 기계적 성능은 압력 에너지로 변환되고, 엄청난 압력 에너지를 가진 물은 작은 구멍 노즐을 통해 운동 에너지로 변환됩니다. 이렇게 하면 고속 워터 제트가 형성되고 혼합 챔버에 어느 정도의 진공이 만들어집니다.

자체 무게와 압력 차이의 작용으로 연마재는 혼합 챔버로 흡입되어 격렬하게 교반, 확산 및 워터 제트와 혼합되어 연마 노즐을 통해 매우 빠른 속도로 공작물에 충격을 가하는 고속 연마 워터 제트를 형성합니다.

연마성 워터젯이 공작물에 충격을 가하면 소재에 고속으로 집중된 국부 응력장이 생성되어 빠르게 변화하면서 침식, 전단, 최종적으로 소재 파손 및 제거로 이어집니다.

연마 워터젯 가공 과정에서 주요 기능은 연마 입자에 의해 수행되며 워터젯은 연마 입자를 가속하는 운반체 역할을 합니다.

연마 워터젯은 순수 워터젯에 비해 연마 입자의 질량이 크고 경도가 높기 때문에 운동 에너지가 더 커서 가공 효과가 더 강합니다.

연마 워터젯 장치

연마재 워터젯 장치는 아래 그림과 같이 급수 시스템, 가압 시스템, 고압 수로 시스템, 연마재 공급 시스템, 절단 헤드 장치, 수신 장치, 작동 메커니즘 및 제어 시스템을 포함합니다.

급수 시스템의 역할은 수질을 부드럽게 하고 수질로 인한 고압 수로의 부식을 줄이며 고압 시스템에서 왕복 씰의 작동 수명을 개선하는 것입니다.

가압 시스템의 핵심 구성 요소는 일반적으로 유압 왕복 운동을 사용하는 압력 강화기입니다.

증압기의 압력 비율은 일반적으로 10:1 또는 20:1로 선택되며 입력 유압 시스템의 오일 압력을 변경하여 증압기의 출력 수압을 조정할 수 있으며 수압을 100-400MPa까지, 심지어 690MPa 및 700MPa까지 높일 수 있습니다. 고압 수로 시스템은 가압 시스템과 커팅 헤드 장치를 연결합니다.

고압의 물을 운반하고 커팅 헤드의 빠르고 유연한 이동 요구 사항을 충족하기 위해 고압 수도관은 일반적으로 유연하고 초고압에 강한 스테인리스 스틸 파이프를 사용하며 여러 개의 회전하는 파이프 조인트로 구성됩니다.

연마재 공급 시스템에는 호퍼, 연마재 흐름 밸브 및 이송 파이프가 포함됩니다. 순수한 워터젯 절단 헤드에는 고압 워터 스위치 밸브와 주얼 노즐이 포함되어 있습니다. 연마재 워터젯 커팅 헤드에는 워터젯과 연마재를 혼합하는 혼합 챔버와 혼합 노즐도 포함되어 있습니다.

혼합 노즐은 높은 내마모성이 필요하며 일반적으로 다음과 같은 재질로 만들어집니다. 초경합금. 수신 장치는 작업물 아래에 배치되어 남은 연마제 분사를 수집하며 에너지 흡수, 소음 감소, 비말 방지 및 안전 등의 기능을 갖추고 있습니다.

구동 메커니즘과 제어 시스템은 커팅 헤드의 동작 궤적 제어 장치를 제어하며, 제어 방법에는 수동, 전동, NC, CNC 등이 있습니다.

연마제:

일반적으로 광물 기반, 금속 기반, 인공의 세 가지 범주로 나뉩니다.

선택 원칙:

(1) 좋은 절단 효과;

(2) 저렴한 가격과 충분한 공급.

일반적인 연마제는 다음과 같습니다:

탭.1.2 일반적으로 사용되는 몇 가지 연마제

노즐:

워터젯 노즐, 믹싱 챔버, 연마제 노즐로 구성되어 있습니다.

분류:

(1) 워터젯 수에 따라: 싱글 제트 노즐, 멀티 제트 노즐

(2) 연마재 입력 방법에 따라: 연마재 측면 이송 노즐, 연마재 중간 이송 노즐, 연마재 접선 이송 노즐.

1. 싱글 제트 연마재 측면 공급 노즐

1. 믹싱 챔버
2. 연마제 제트 노즐
3. 워터젯 노즐

장점: 간단한 구조, 좋은 농도 및 제트의 안정성.

단점: 연마제와 물의 혼합 효과가 좋지 않습니다.

2. 싱글 제트 연마재 접선 공급 노즐

1. 워터젯 노즐
2. 연마제 제트 노즐

연마재와 워터젯이 완전히 혼합되는 동시에 연마재 간의 상호 충돌을 줄여 연마제트의 절단 능력을 향상시킵니다.

3. 멀티 제트 연마재 중간 공급 노즐

주로 연마성 제트 청소나 녹 제거에 사용됩니다.

4. 스트레이트닝 파이프가 있는 연마제 분사 노즐

1. 노즐 바디
2. 연마재 입구
3. 워터젯 노즐
4. 노즐 베이스
5. 봉인
6. 잠금 너트
7. 파이프 교정

구조가 간단하고 작동하기 쉽습니다. 연마제 절단 산업에서 널리 사용됩니다.

연마 워터젯 처리 기술의 분류:

연마제와 물의 혼합 방법에 따라 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:

• 전면 하이브리드 연마 워터젯.
• 후면 하이브리드 연마 워터젯.

전면 하이브리드 연마 워터젯:

연마재와 물은 고압 파이프 라인에서 연마재 슬러리 물에 고르게 혼합 된 다음 연마재 노즐에 의해 형성된 제트를 전면 혼합 연마재 제트라고합니다. 이 혼합 효과는 양호하여 저압이 필요하지만 장치가 복잡하고 노즐이 심하게 마모됩니다.

후면 하이브리드 연마 워터젯:

워터젯이 형성된 후 연마제를 추가하는 것을 후방 혼합 연마제 워터젯이라고 합니다. 혼합 효과는 약간 떨어지고 고압이 필요하지만 노즐 마모는 적습니다. 후방 혼합 연마 워터젯의 이론적 연구와 응용 기술은 비교적 성숙되어 있으며 많은 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

연마 워터젯 가공 기술의 분류.

• 수중 연마 워터젯.
• 비침수형 연마 워터젯.

수중 워터젯은 분사구에서 공작물까지 물속에 있는 제트를 말하며, 빠른 제트 확산, 속도 및 동적 압력의 균일한 분포라는 특성을 가지고 있습니다.

비침수 워터젯은 분사구에서 공작물까지 공기가 자연 상태인 것을 의미합니다. 수중 분사 방식에 비해 분사 범위가 길고 코어 길이가 길지만 속도 분포가 균일하지 않습니다.

2. 연마 워터젯의 절단 메커니즘 및 절단 법칙.

연마 워터젯의 절단 메커니즘:

연마성 워터젯으로 특정 분사 속도로 대상 재료를 절단할 때, 워터젯의 일부는 대상 재료를 향해 일정한 속도로 분사되고 다른 일부는 재료 깊숙이 침투하면서 절단력이 약해집니다.

그 결과 아래 그림 a와 같이 절단 표면이 제트 이송의 반대 방향으로 구부러지는 것처럼 보입니다. 구부러진 절단면의 축과 원래 제트 축 사이의 각도는 제트가 대상 재료에 들어가는 지점부터 점차 증가하며 제트는 트래버스 반대 방향을 따라 점점 더 많이 편향됩니다.

그러나 연마 입자 자체의 관성이 크기 때문에 워터젯 캐리어와 함께 휘어지지 않아 워터젯에서 연마 입자가 분리되고 연마 입자의 국소적인 농도 침식이 발생합니다.

연마 입자의 가속도가 클수록 분리 시 굴절각이 커지고 농도 침식이 더 심해집니다. 연마 입자의 국부적인 농도 침식은 절단면을 따라 연삭량을 크게 증가시켜 절단면에 단차를 형성합니다.

따라서 스텝을 형성하는 침식 과정에서 스텝 위의 물 흐름의 편향 각도가 지속적으로 증가하고 절단 표면에서 워터 제트의 편향이 증가하며 아래 그림 b와 같이 상단 스텝이 원래 제트 방향과 수직이 될 때까지 스텝 아래의 연삭량이 감소합니다.

제트 이송이 계속되면 아래 그림 c와 같이 절삭 표면이 부드러운 절삭 및 연삭으로 돌아갑니다. 이 시점부터 절삭 사이클은 다시 부드러운 절삭 및 연삭에서 변형 침식 및 연삭으로 전환되어 시작됩니다.

이 과정에서 전체 절단 표면은 계속 이동 간격으로 변형되고 연마 워터젯의 편향이 호에 가까워지기 때문에 제트 이동 방향을 따라 물결 모양의 간격을 가진 절단 단면을 형성합니다.

• A- 부드러운 절단 및 연마 과정으로 인해 절단면이 구부러질 수 있습니다.
• b- 절단 표면의 형성 단계는 주로 침식, 변형 및 연삭으로 인해 발생합니다.
• c- 절단 표면은 이송 방향을 따라 부드러운 절단 및 연삭 표면으로 다시 변환됩니다.

연마성 워터젯 가공의 수학적 모델:

M. 해시시는 피니와 비터의 고체 입자 침식 이론과 일련의 시각화 실험을 바탕으로 연마성 워터젯에 의한 재료 제거 과정이 아래 그림과 같이 절삭 마모와 변형 마모의 두 영역으로 구성된다고 제안합니다.

절삭 마모 영역에서, 즉 절삭 깊이가 hC에 도달하기 전에 연마 입자가 재료에 작은 각도로 충격을 가하고 재료가 미세 절삭 모드로 제거됩니다. 절삭 깊이가 hC에 도달하면 연마 입자가 재료에 미치는 충격 속도가 감소하고 재료 제거 모드가 변경됩니다.

연마 입자는 재료에 큰 각도로 충격을 가하고 변형 마모 모드에서 재료가 제거됩니다.

이를 바탕으로 M. 해시시는 절삭 마모 영역의 절삭 깊이와 변형 마모 영역의 절삭 깊이에 대한 수학적 모델을 얻습니다:

어디

• h_c 는 절단 마모 모드의 절단 깊이(mm)입니다;
• h_d 는 변형 마모 모드의 절단 깊이(mm)입니다;
• C_k 는 특성 속도(m/s)입니다;
• d_j 는 제트 직경(mm)입니다;
• m은 연마 입자의 질량 유속(g/s)입니다;
• V_e 는 연마 입자의 임계 속도(m/s)입니다;
• V_o 는 연마 입자의 초기 속도(m/s)입니다;
• ρ_p 는 연마 입자의 밀도(g/cm3)입니다;
• u는 노즐의 이송 속도(mm/s)입니다;
• C_f 는 마찰 계수입니다;  
• σ는 전단 응력(MPa)입니다.

이 모델에는 연마성 워터젯 가공과 관련된 거의 모든 파라미터가 포함되어 있습니다. 그러나 Vo 및 Ve와 같은 일부 파라미터는 실험적으로 결정해야 합니다. 따라서 작업자마다 얻은 결과가 다를 수 있습니다.

연마성 워터젯의 절단 성능에 영향을 미치는 요인:

연마식 워터젯 절단은 매우 복잡한 공정이므로 절단 성능에 영향을 줄 수 있는 매개변수가 많습니다.

이러한 파라미터에는 동적 파라미터(물 노즐 직경, 수압), 연마재 파라미터(연마재, 크기, 유량), 연마 노즐 파라미터(연마 노즐 직경, 길이, 재질), 절삭 파라미터(절삭 속도, 스탠드오프 거리, 충격 각도, 절삭 횟수), 공작물 파라미터(경도) 등이 포함됩니다. 그러나 제어하기 쉬운 공정 파라미터로는 주로 수압, 연마재 파라미터, 절삭 속도, 스탠드오프 거리 등이 있습니다.

절단 성능을 평가하는 주요 지표로는 절단 깊이, 커프 모양(커프 상하부 및 커프 테이퍼의 폭), 표면 품질(거칠기 및 파형) 등이 있습니다.

연마 워터젯의 절단 법칙:

(1) 절삭 깊이는 수압, 연마재 경도 및 절삭 횟수가 증가함에 따라 증가하는 반면 절삭 속도가 증가함에 따라 감소합니다. 절삭 깊이, 스탠드오프 거리, 연마재 공급량 및 연마재 입자 크기 사이에는 최적의 값 관계가 있습니다. 절삭 깊이가 증가함에 따라 절삭 섹션의 줄무늬의 피크 높이와 편향 각도는 점차 증가하는 반면 줄무늬의 발생 빈도는 감소합니다.

(2) 커프 너비 는 절단 속도와 최적의 값 관계를 가지며, 최적의 절단 속도는 최대 절단 속도의 약 1/5입니다. 한 번의 절단에서 절단 속도는 다음 값에 의해 결정됩니다. 재료 속성두께 및 단면 품질 요구 사항을 충족합니다. 이송 속도가 일정할 때 압력이 높을수록 절단 표면이 더 매끄러워집니다. 표면 거칠기 가 동일할 경우 압력이 높을수록 이동 속도가 빨라집니다.

(3) 제트 압력이 증가하거나 절단 속도가 감소하면 절단 섹션의 품질이 크게 향상됩니다. 취성 재료에 비해 플라스틱 재료의 절단 부분이 더 매끄럽고 형태가 제트 압력과 절단 속도의 영향을 더 많이받습니다.

(4) 연마재 워터젯의 절삭 면적 속도는 재료 파단 에너지 값이 증가함에 따라 감소하고 압력이 증가함에 따라 증가하며 이격 거리가 증가함에 따라 감소합니다. 절삭 면적 속도와 연마재 공급 사이에는 최적의 값 관계가 있습니다. 이송 속도와 재료 두께가 일정할 때 가장 깊은 절삭 깊이가 되는 최적의 스탠드오프 거리 값이 있습니다. 스탠드오프 거리가 증가함에 따라 홈 폭은 점차 증가합니다. 압력이 일정할 때 이송 속도가 작을수록 절삭 깊이가 더 깊어집니다.

3. 연마 워터젯 가공 기술의 연구 현황.

연마성 워터젯 절단.

M. 해시시는 연마 워터젯 가공을 연구한 최초의 연구자 중 한 명입니다. 그는 연마성 워터젯 절단 실험을 통해 펠트, 세라믹, 금속, 유리, 흑연 소결 복합재를 박리 없이 절단하는 데 사용할 수 있다는 사실을 발견했습니다.

또한 그는 절단 영역에 열 응력이나 변형 응력이 없다는 점에 주목했습니다. 그는 또한 다양한 절단 매개변수가 재료 가공 성능과 재료 제거율에 미치는 영향에 대해 논의하고 절단 매개변수를 최적화하면 절단 성능이 크게 향상될 것이라고 지적했습니다.

그 이후로 연마 워터젯 가공에 대한 국내외의 많은 연구와 적용은 주로 절단에 중점을 두었습니다. 연마 워터젯 절단의 개략도와 절단 후 시료의 단면은 그림 3에 나와 있습니다.

마이크로 관점에서 연마 워터젯 절단의 핵심은 수많은 연마 입자가 공작물 재료를 미세하게 절단하는 누적 효과입니다. 해결해야 할 핵심 문제는 절삭날 모양과 절삭 깊이를 제어하는 것입니다.

연마 워터젯 절삭의 핵심 장비와 정밀 절삭 메커니즘의 수학적 모델을 개발 및 개선함으로써 이 기술은 두께 100~200mm의 금속 재료와 두께 약 50mm의 단단한 취성 재료를 절단할 수 있습니다.

그러나 두꺼운 구조 부품의 연마성 워터젯 절단 과정에서 그림 4와 같이 제트 빔은 에너지 감쇠로 인해 "꼬리 플리킹" 현상을 일으킵니다.

매끄러운 절단 영역은 절개의 상단 가장자리에 있습니다. 공작물의 바닥에 가까워질수록 "꼬리 흔들림" 현상이 더 분명해져 절단된 공작물의 표면 거칠기, 모양 및 위치 정확도에 큰 영향을 미칩니다.

절단 공정을 최적화하고 공차 컨트롤러가 있는 스윙 커팅 헤드 기술을 사용하여 절개 부위의 절단 정확도를 지능적으로 보정함으로써 가공 품질을 향상시킬 수 있습니다.

연마 워터젯 밀링

연마 워터젯 가공 파라미터를 제어하여 공작물을 관통하지 않고 표면 소재만 제거하는 방법을 연마 워터젯 밀링이라고 합니다. 가공 회로도와 제품은 그림 5에 나와 있습니다.

이 기술은 아직 실험 연구 단계에 있지만, 많은 연구자들이 이 새로운 연마 워터젯 가공 기술의 메커니즘과 프로세스를 연구했습니다.

플라스틱 소재의 연마성 워터젯 밀링과 관련하여 M. 해시시 등은 연마성 워터젯 밀링의 가능성을 제안하고 노즐 이송 속도가 밀링 균일성에 영향을 미치는 중요한 매개변수임을 발견했습니다.

Hocheng H는 연마 워터젯 밀링 섬유 강화 플라스틱의 타당성을 연구했습니다. 단일 밀링, 이중 밀링 및 다중 밀링의 파편 형성 메커니즘을 연구하여 변형 마모가 섬유 강화 플라스틱 밀링의 주요 절삭 메커니즘임을 예측했습니다. 또한 제트 압력, 목표 거리, 노즐 이송 속도, 연마 유속이 재료 제거율, 밀링 깊이, 밀링 폭에 미치는 영향도 분석했습니다.

파울러와 쉽웨이는 연마 워터젯으로 밀링된 재료의 표면 특성을 연구한 결과, 높은 노즐 이동 속도, 미세 입자 연마제, 낮은 분사 압력, 작은 침식 각도를 통해 파형이 작은 밀링 표면을 얻을 수 있다는 점을 지적했습니다. Paul 등은 연마 워터젯 밀링의 홈 깊이와 재료 제거율에 대한 다양한 밀링 파라미터의 영향을 연구하고 회귀 분석을 사용하여 경험적 모델을 수립했습니다.

단단하고 부서지기 쉬운 재료의 연마 워터젯 밀링에 대한 연구는 적습니다. Zeng JY는 다결정 세라믹의 연마 워터젯 밀링에 대한 제트 충격 각도의 영향을 연구한 결과 밀링 충격 시 제트 각도가 90도일 때 최적의 재료 제거율을 얻을 수 있다는 사실을 발견했습니다. 또한 침식률에 대한 수학적 모델을 수립하고 검증했습니다.

연마 워터젯 드릴링

연마식 워터젯 드릴링은 부싱과 드릴링의 두 가지 가공 방법으로 나눌 수 있습니다. 부싱은 원형 곡선을 따라 재료를 절단하여 더 큰 직경의 구멍을 형성하는 공정입니다. 이 공정은 다음 그림과 같이 연마 워터젯의 윤곽 절단에서 발전했습니다(구멍 #9).

드릴링은 오른쪽 그림과 같이 구멍이 없는 작은 직경의 구멍을 가공하는 과정입니다(구멍 #3-#8). Guo Z 등은 A12 O3, Si3 N4 및 SiC와 같은 세라믹 재료의 연마 워터젯 드릴링의 가공 메커니즘과 공정을 연구한 결과, 재료 제거는 주로 미세 골절, 미세 절단 및 침식을 통해 이루어진다는 결론을 내렸습니다.

Yong Z 등은 침식 공정에서 혼란스러운 현상을 기반으로 연마 워터젯 드릴링 깊이와 공정 매개 변수 간의 관계를 확립했습니다. Xing Xizhe는 연마 워터 제트의 다양한 구멍 가공 방법을 소개하고 열 충격 영역없이 깊은 구멍, 작은 구멍 및 불규칙한 구멍을 뚫을 수있는 단단하고 부서지기 쉬운 재료 및 적층 복합 재료에 구멍을 뚫고 치수 정확도를 높이고 표면 거칠기를 낮추고 경사 표면에서 쉽게 구멍 가공을 달성하는 것을 포함하여 연마 워터젯 드릴링의 많은 장점을 지적했습니다.

연마성 워터젯 회전.

연마 워터젯 터닝은 공작물의 회전과 절삭 헤드의 선형 또는 곡선 운동을 사용하여 공작물에서 재료를 제거하는 기존 선반의 단일 지점 절삭과 유사합니다. 가공 회로도와 제품은 그림 7에 나와 있습니다. 연마 워터젯 선삭의 장점은 절삭력이 낮고, 공작물에 열 손상이 없으며, 칩 깨짐 문제가 없는 미세한 칩을 가공할 수 있다는 점입니다.

M. 해시시는 1987년 연마 워터젯 선삭 개념을 처음 제안했으며, 연마 워터젯을 사용하여 탄소/금속 복합재, 유리 및 세라믹과 같이 가공하기 어려운 특수 소재를 선삭하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다고 지적했습니다. 복잡한 모양.

Ansari 등은 연마식 워터젯 선삭이 가공하기 어려운 소재에 대해 기존 선반 선삭보다 우수하며, SiC 세라믹 가공 시 5-10배 빠른 속도를 제공한다는 사실을 입증했습니다. Zhang ZW는 연마 워터젯 선삭 유리 가공 시 공정 파라미터가 표면 품질에 미치는 영향을 연구한 결과, 낮은 노즐 이송 속도에서 최적의 표면 품질을 얻을 수 있음을 발견했습니다. Manu 등은 연마 워터젯 선삭 시 노즐 경사각이 제품 모양에 미치는 영향을 연구했습니다.

연마 워터젯 및 기타 가공 방법.

위에서 설명한 연마 워터젯 가공 기술 외에도 국내외 연구자들은 연마 워터젯을 이용한 복합 가공 기술에 대한 연구와 보고를 진행했습니다.

예를 들어, 마이크로 연마제 유도 레이저 미세 가공은 워터젯과 레이저의 복합 가공 기술로 워터젯 기술의 특성을 충분히 활용하고 기존의 작은 유효 가공 범위 및 열 효과와 같은 문제를 효과적으로 해결합니다. 레이저 가공초음파 보조 연마 워터젯 가공은 워터젯과 초음파를 결합한 실현 가능하고 효율적인 취성 재료 가공 방법이며, 워터젯 샷 피닝은 냉간 가공 공정을 통해 금속 부품의 피로 수명을 개선하기위한 새로운 유형의 표면 처리 방법으로 높은 피닝 강도, 낮은 피닝 압력 및 우수한 강화 효과와 같은 장점을 가지고 있습니다.

4. 연마 워터젯 가공 기술의 특성, 응용 및 개발.

연마 워터젯 가공의 장점은 다음과 같습니다:

• 순수한 물 분사 방식에 비해 연마제 분사 방식은 동일한 절단 목적에 따라 절단에 필요한 압력을 크게 줄여 안전성과 신뢰성이라는 장점을 강조합니다.
• 언제 금속 절단 연마성 워터젯을 사용하면 일반적으로 스파크가 발생하지 않아 절단 부위 근처의 유해 가스 발화 또는 폭발 사고를 방지할 수 있습니다.
• 절단하는 동안 열이 거의 또는 전혀 발생하지 않으며, 발생된 열은 워터젯으로 빠르게 제거되어 절단 표면에 열 영향 영역이 거의 없습니다.
• 절단면의 절삭력이 작기 때문에 얇은 시트를 모양대로 절단할 때에도 절삭날이 손상되지 않습니다.
• 절단이 좁고 재료 손실이 적으며 절단 표면이 매끄럽고 버가 없습니다(절단 속도가 너무 빠르면 소량의 버가 생성될 수 있음).
• 절단 시 먼지가 거의 발생하지 않고 유독가스가 발생하지 않아 작업 환경이 비교적 깨끗합니다.
• 절단 반력이 작기 때문에 기계식 암으로 노즐을 쉽게 움직일 수 있습니다.
• 전방위 절단이 가능하고 3차원 곡면 절단이 용이하여 다양한 형태의 공작물을 절단할 수 있습니다.
• 절단 조건을 쉽게 제어할 수 있어 컴퓨터를 이용한 자동 조정 및 제어가 용이합니다.

연마성 워터젯 가공의 단점은 다음과 같습니다:

• 이 장비는 높은 전력을 필요로 합니다.
• 노즐이 빨리 마모됩니다.
• 큰 부품을 처리하거나 매우 큰 버를 제거하는 데는 적합하지 않습니다.
• 워터젯 가공을 위해 특별히 설계된 소프트웨어가 부족합니다.

연마 워터젯 기술의 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 항공우주 산업: 알루미늄 합금, 벌집 구조, 탄소 섬유 복합재, 적층 금속 또는 강화 플라스틱 유리와 같은 특수 소재 절단, 열 영향 구역 및 작업 경화 없이 워터젯으로 항공기 날개를 절단하여 후속 가공이 필요 없습니다.
• 자동차 제조 및 수리 산업: 다양한 절단 비금속 대시보드, 카펫, 석면 브레이크 패드, 도어 프레임, 자동차 루프 유리, 실내 장식 보드, 고무, 플라스틱 가스 탱크 및 기타 내부 및 외부 구성 요소와 같은 재료 및 복합 구성 요소입니다.
• 무기 산업: 장갑판, 궤도, 방탄 유리, 차체, 포탑, 총을 절단하고 다양한 고철 포탄을 안전하게 해체합니다.
• 임업, 농업 및 도시 공학: 벌목, 나무껍질 벗기기, 관개, 사료 가공, 도로 유지보수, 공예품 절단 및 기타 작업에 사용됩니다.
• 전자 및 전력 산업: 인쇄 회로 기판 및 박막, 컴퓨터 하드 디스크, 플로피 디스크, 전자 부품, 비정질 합금, 변압기 코어, 기존 방법으로는 절단하기 어려운 특수 케이블의 성형 및 절단에 사용할 수 있습니다.
• 기계 제조 산업: 펀칭 및 전단 공정 대신 고압 물 절단을 사용하면 금형 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 소음과 진동을 줄이고 재료 활용도를 향상시킬 수 있습니다. 또한 공작물의 외부 알루미나, 주물의 모래 코어, 세라믹 코팅을 제거할 수 있습니다, 커팅 버, 게이트 라이저 및 기타 부품을 절단할 수 있으며 기존 방법으로는 절단하기 어려운 회주철 부품도 절단할 수 있습니다.
• 기타 산업: 건물 장식 산업에서는 대리석, 화강암, 바닥 타일, 도자기 등을 절단하고, 제지 산업에서는 완제품 종이 롤, 화장지 등을 가공하며, 목재 산업에서는 합판, 나무판 등을 가공합니다.

연마 워터젯 가공 기술의 발전 전망은 다음과 같습니다:

워터젯 가공의 신뢰성과 서비스 수명, 특히 고압 펌프, 고압 호스, 조인트 및 노즐과 같은 주요 구성품의 서비스 수명을 개선합니다.

공정 매개변수를 최적화하여 효율성을 더욱 개선하고, 연마재 소비를 줄이고, 에너지 소비를 줄여 비용 경쟁력을 높입니다.

가공 중에 공정 파라미터를 적응적으로 조정할 수 있는 지능형 제어를 개발하여 가공 정확도를 개선하고 특정 정밀도 요구 사항이 있는 부품 제조에 사용함으로써 플라즈마 및 레이저 가공에 필적하는 기술적, 경제적 효과를 달성할 수 있습니다.

연마 워터젯 가공 기술의 발전 동향:

2D 절삭 및 디버링에서 홀 가공 및 3D 표면 가공에 이르기까지 워터젯 가공의 적용 범위를 지속적으로 확장하고 있습니다.

워터젯 가공에 대한 이론 연구, 특히 워터젯 가공 모델 수립 및 다상 유동 이론 연구.

연마 워터젯 기술을 사용한 초소형 정밀 부품 가공과 선삭 및 밀링에 연마 워터젯을 사용하는 연구를 진행합니다.