Aşındırıcı Su Jeti Kesim Teknolojisi: Bilmeniz Gerekenler

1. Giriş

Su jeti teknolojisi son 20 yılda geliştirilen yeni bir teknolojidir ve uygulamaları giderek yaygınlaşmaktadır. Kömür, makine, petrol, metalurji, havacılık, inşaat, su koruma ve hafif sanayi gibi sektörlerde ağırlıklı olarak malzemelerin kesilmesi, kırılması ve temizlenmesi için uygulanmaktadır.

Özellikle son yıllarda yüksek teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte lazer ışınları, elektron ışınları, plazma ve su jetleri yeni kesme araçları haline gelmiştir.

Bunlar arasında lazer ışınları, elektron ışınları ve plazma termal kesme işlemine aitken, su jeti tek soğuk işleme yöntemidir. Birçok malzemenin kesilmesinde, ezilmesinde ve yüzey ön işlemlerinde su jeti benzersiz bir üstünlüğe sahiptir.

Su jetinin gelişimi kabaca dört aşamaya ayrılabilir:

Keşif ve deneysel aşama: 1960'ların başında, düşük basınçlı su jeti madenciliği ağırlıklı olarak incelenmiştir.

Ekipman geliştirme aşaması: 1960'ların başından 1970'lerin başına kadar, su jeti teknolojisi teşvik edilirken esas olarak yüksek basınçlı pompalar, güçlendiriciler ve yüksek basınçlı bağlantı parçaları geliştirildi.

Endüstriyel uygulama aşaması: 1970'lerin başından 1980'lerin başına kadar, çok sayıda su jeti madencilik makinesi, kesme makinesi ve temizleme makinesi art arda ortaya çıktı.

Hızlı gelişim aşaması: 1980'lerin başından günümüze kadar, su jeti teknolojisi üzerine yapılan araştırmalar daha da derinleşmiş ve aşındırıcı jet, kavitasyon jeti ve kendinden uyarımlı titreşim jeti gibi yeni jet türleri hızla gelişmiştir. Birçok ürün ticarileştirilmiştir.

Su jeti kesiminin dört gelişim aşaması.

• Dördüncü aşama: Hızlı gelişim aşaması.
• Üçüncü aşama: Endüstriyel uygulama aşaması
• İkinci aşama: Ekipman geliştirme aşaması.
• İlk aşama: Deneysel keşif aşaması.

Aşındırıcı su jeti kavramı:

Aşındırıcı su jeti, suyu bir ortam olarak kullanan, yüksek basınç üreten bir cihaz aracılığıyla muazzam enerji elde eden, bir besleme ve karıştırma cihazı aracılığıyla yüksek basınçlı su jetine aşındırıcılar ekleyen ve sıvı ve katıdan oluşan iki fazlı bir karışım oluşturan özel bir işleme yöntemidir.

Malzeme kaldırma işlemini gerçekleştirmek için aşındırıcı ve yüksek basınçlı su jetinin yüksek hızlı darbe ve erozyonuna dayanır.

Aşındırıcı su jeti işleme prensibi:

Aşındırıcı su jetinin işlenmesi, suyu ultra yüksek basınca basınçlandırmak için yüksek basınçlı bir jeneratör veya yüksek basınçlı bir pompa kullanan hidrolik basınç prensibine dayanmaktadır.

Elektrik motorunun mekanik performansı basınç enerjisine dönüştürülür ve muazzam basınç enerjisine sahip su daha sonra küçük delikli bir nozul aracılığıyla kinetik enerjiye dönüştürülür. Bu, yüksek hızlı bir su jeti oluşturur ve karıştırma odasında belirli bir derecede vakum yaratır.

Kendi ağırlığı ve basınç farkının etkisi altında, aşındırıcı karıştırma odasına emilir ve şiddetli bir şekilde çalkalanır, yayılır ve su jeti ile karıştırılır, aşındırıcı nozuldan iş parçasına son derece yüksek bir hızda çarpan yüksek hızlı bir aşındırıcı su jeti oluşturur.

Aşındırıcı su jeti iş parçasına çarptıktan sonra, malzeme üzerinde hızla değişen, erozyona, kaymaya ve son olarak malzeme arızasına ve sökülmesine yol açan yüksek hızlı konsantre bir yerel gerilim alanı üretilir.

Aşındırıcı su jeti işleme sürecinde, ana işlev aşındırıcı parçacıklar tarafından gerçekleştirilir ve su jeti aşındırıcı parçacıkları hızlandırmak için bir taşıyıcı görevi görür.

Saf su jeti ile karşılaştırıldığında, aşındırıcı su jeti, aşındırıcı parçacıkların daha büyük kütlesi ve daha yüksek sertliği nedeniyle daha büyük kinetik enerjiye sahiptir ve bu da daha güçlü işleme etkileri sağlar.

Aşındırıcı su jeti cihazı

Aşındırıcı su jeti cihazı, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir su besleme sistemi, bir basınçlandırma sistemi, bir yüksek basınçlı su yolu sistemi, bir aşındırıcı besleme sistemi, bir kesme kafası cihazı, bir alıcı cihaz, bir çalıştırma mekanizması ve bir kontrol sistemi içerir.

Su besleme sisteminin rolü, su kalitesini yumuşatmak, yüksek basınçlı su yolunun su kalitesinden kaynaklanan korozyonunu azaltmak ve yüksek basınç sistemindeki pistonlu contanın çalışma ömrünü uzatmaktır.

Basınçlandırma sisteminin temel bileşeni, genellikle hidrolik ileri geri hareket kullanan basınç yoğunlaştırıcıdır.

Yoğunlaştırıcının basınç oranı genellikle 10:1 veya 20:1 olarak seçilir ve yoğunlaştırıcının çıkış suyu basıncı, su basıncını 100-400MPa'ya ve hatta 690MPa ve 700MPa'ya kadar artırabilen giriş hidrolik sisteminin yağ basıncı değiştirilerek ayarlanabilir. Yüksek basınçlı su yolu sistemi, basınçlandırma sistemini ve kesme kafası cihazını birbirine bağlar.

Yüksek basınçlı suyu taşımak ve kesme kafasının hızlı ve esnek hareket gereksinimlerini karşılamak için, yüksek basınçlı su boru hattı genellikle esnek ve ultra yüksek basınca dayanıklı paslanmaz çelik borular kullanır ve birkaç döner boru bağlantısından oluşur.

Aşındırıcı besleme sistemi bir hazne, bir aşındırıcı akış valfi ve bir taşıma borusu içerir. Saf aşındırıcı su jeti̇ i̇le kesi̇m kafası, yüksek basınçlı bir su anahtar valfi ve bir mücevher nozulu içerir. Aşındırıcı su jeti kesme kafası ayrıca bir karıştırma haznesi ve su jetini aşındırıcı ile karıştıran bir karıştırma nozulu içerir.

Karıştırma nozulu yüksek aşınma direnci gerektirir ve genellikle semente karbür. Alıcı cihaz, kalan aşındırıcı jeti toplamak için iş parçasının altına yerleştirilir ve enerji emilimi, gürültü azaltma, sıçramayı önleme ve güvenlik gibi işlevlere sahiptir.

Çalıştırma mekanizması ve kontrol sistemi, kesme kafasının hareket yörüngesinin kontrol cihazını kontrol eder ve kontrol yöntemleri manuel, motorlu, NC ve CNC'yi içerir.

Aşındırıcı:

Genel olarak üç kategoriye ayrılır: mineral bazlı, metal bazlı ve yapay.

Seçim ilkesi:

(1) İyi kesme etkisi;

(2) Düşük fiyat ve yeterli arz.

Yaygın aşındırıcılar şunlardır:

Tab.1.2 Yaygın olarak kullanılan birkaç aşındırıcı

Nozul:

Bir su jeti nozülü, bir karıştırma odası ve bir aşındırıcı jet nozülünden oluşur.

Sınıflandırma:

(1) Su jeti sayısına göre: tek jetli nozul, çok jetli nozul

(2) Aşındırıcı giriş yöntemine göre: aşındırıcı-yan besleme nozulu, aşındırıcı-orta besleme nozulu, aşındırıcı-teğetsel besleme nozulu.

1. Tek jet aşındırıcı yan besleme nozulu

1. Karıştırma Odası
2. Aşındırıcı Jet Nozul
3. Su Jeti Nozulu

Avantajlar: Basit yapı, iyi konsantrasyon ve jet stabilitesi.

Dezavantajlar: Aşındırıcı ve su arasında zayıf karıştırma etkisi.

2. Tek jet aşındırıcı teğetsel besleme nozulu

1. Su Jeti Nozulu
2. Aşındırıcı Jet Nozul

Aşındırıcı ve su jeti tamamen karıştırılarak aşındırıcılar arasındaki karşılıklı çarpışma azaltılır ve böylece aşındırıcı jetin kesme kabiliyeti geliştirilir.

3. Çok jetli aşındırıcı orta besleme nozulu

Çoğunlukla aşındırıcı jet temizliği veya pas giderme için kullanılır.

4. Doğrultma borulu aşındırıcı jet nozulu

1. Nozul Gövdesi
2. Aşındırıcı Girişi
3. Su Jeti Nozulu
4. Nozul Tabanı
5. Mühür
6. Kilit Somunu
7. Boru Doğrultma

Basit bir yapıya sahiptir ve kullanımı kolaydır. Aşındırıcı jet kesim endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Aşındırıcı su jeti işleme teknolojisinin sınıflandırılması:

Aşındırıcı ve suyun karıştırma yöntemine göre iki tip olarak sınıflandırılabilir:

• Ön hibrit aşındırıcı su jeti.
• Arka hibrit aşındırıcı su jeti.

Ön hibrit aşındırıcı su jeti:

Aşındırıcı ve su, yüksek basınçlı boru hattında bir aşındırıcı bulamaç suyuna eşit şekilde karıştırılır ve daha sonra aşındırıcı nozul tarafından oluşturulan jete önden karıştırılmış aşındırıcı jet denir. Bu karıştırma etkisi iyidir, düşük basınç gerektirir, ancak cihaz karmaşıktır ve nozül ciddi şekilde aşınır.

Arka hibrit aşındırıcı su jeti:

Aşındırıcıların su jeti oluşturulduktan sonra eklenmesine arkadan karıştırmalı aşındırıcı su jeti denir. Karıştırma etkisi biraz daha kötüdür ve yüksek basınç gerektirir, ancak nozül daha az aşınır. Arkadan karıştırmalı aşındırıcı su jetinin teorik araştırması ve uygulama teknolojisi nispeten olgunlaşmıştır ve birçok endüstriyel sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Aşındırıcı Su Jeti İşleme Teknolojisinin Sınıflandırılması.

• Daldırılmış aşındırıcı su jeti.
• Batırılmamış aşındırıcı su jeti.

Daldırılmış su jeti, hızlı jet difüzyonu, düzgün hız dağılımı ve dinamik basınç özelliklerine sahip olan, çıkıştan iş parçasına kadar su içinde olan jeti ifade eder.

Batırılmamış su jeti, jetin çıkıştan iş parçasına kadar doğal hava durumunda olduğu anlamına gelir. Batık jet ile karşılaştırıldığında, daha uzun bir menzile ve daha uzun çekirdek uzunluğuna sahiptir, ancak hız dağılımı tekdüze değildir.

2. Aşındırıcı su jetinin kesme mekanizması ve kesme kanunu.

Aşındırıcı su jetinin kesme mekanizması:

Bir hedef malzemeyi aşındırıcı su jeti ile belirli bir jet geçiş hızında keserken, su jetinin bir kısmı sabit bir hızda hedef malzemeye doğru fırlarken, diğer kısmı malzemenin derinliklerine nüfuz ettikçe kesme kuvvetini zayıflatır.

Sonuç olarak, kesme yüzeyi aşağıdaki Şekil a'da gösterildiği gibi jet traversinin ters yönünde bükülmüş gibi görünür. Bükülmüş kesme yüzeyinin ekseni ile orijinal jet ekseni arasındaki açı, jetin hedef malzemeye girdiği yerden itibaren kademeli olarak artar ve jet, traversin ters yönü boyunca giderek daha fazla sapar.

Bununla birlikte, aşındırıcı parçacıkların büyük ataleti nedeniyle, su jeti taşıyıcısıyla birlikte sapmazlar, bu da aşındırıcı parçacıkların su jetinden ayrılmasına ve aşındırıcı parçacıkların yerel konsantrasyon erozyonuna yol açar.

Aşındırıcı parçacıkların ivmesi ne kadar büyük olursa, ayrılma sırasında kırılma açısı o kadar büyük olur ve konsantrasyon erozyonu o kadar şiddetli olur. Aşındırıcı parçacıkların yerel konsantrasyon erozyonu, kesme yüzeyi boyunca taşlama miktarında önemli bir artışa neden olarak kesme yüzeyinde bir basamak oluşturur.

Bu nedenle, basamağı oluşturan erozyon sırasında, basamağın üzerindeki su akışının sapma açısı sürekli olarak artar, su jetinin kesme yüzeyinden sapması artar ve basamağın altındaki taşlama miktarı, aşağıdaki Şekil b'de gösterildiği gibi, üst basamak orijinal jet yönüne dik hale gelene kadar azalır.

Jet hareketi devam ettikçe, kesme yüzeyi aşağıdaki Şekil c'de gösterildiği gibi pürüzsüz kesme ve taşlamaya geri döner. Bu noktadan itibaren kesme döngüsü, pürüzsüz kesme ve taşlamadan deformasyon erozyonu ve taşlamaya geçişle yeniden başlar.

Bu işlem sırasında, tüm kesme yüzeyi bir hareket aralığına dönüşmeye devam eder ve aşındırıcı su jetinin sapması bir yaya yaklaştığından, jet hareketinin yönü boyunca dalga benzeri bir aralığa sahip bir kesme kesiti oluşturur.

• a- Düzgün kesme ve taşlama işlemi nedeniyle kesme yüzeyi bükülebilir.
• b- Kesme yüzeyinin oluşum aşaması esas olarak erozyon, deformasyon ve taşlamadan kaynaklanmaktadır.
• c- Kesme yüzeyi, ilerleme yönü boyunca tekrar pürüzsüz bir kesme ve taşlama yüzeyine dönüştürülür.

Aşındırıcı su jeti ile işlemenin matematiksel modeli:

M. Hashish, Finnie ve Bitter'in katı parçacık erozyonu teorisine ve bir dizi görselleştirme deneyine dayanarak, aşındırıcı su jeti ile malzeme kaldırma işleminin iki bölgeden oluştuğunu öne sürmektedir: aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi kesme aşınması ve deformasyon aşınması.

Kesme aşınması bölgesinde, yani kesme derinliği hC'ye ulaşmadan önce, aşındırıcı parçacıklar malzemeye küçük bir açıyla çarpar ve malzeme mikro kesme modunda çıkarılır. Kesme derinliği hC'ye ulaştığında, aşındırıcı parçacıkların malzeme üzerindeki darbe hızı azalır ve malzeme kaldırma modu değişir.

Aşındırıcı partiküller malzemeye büyük bir açıyla çarpar ve malzeme deformasyon aşınma modunda çıkarılır.

Bu temelde M. Hashish, kesme aşınması bölgesindeki kesme derinliği ve deformasyon aşınması bölgesindeki kesme derinliği için matematiksel modeller elde etmiştir:

nerede

• h_c kesme aşınma modu için kesme derinliğidir (mm);
• h_d deformasyon aşınma modu için kesme derinliğidir (mm);
• C_k karakteristik hızdır (m/s);
• d_j jet çapıdır (mm);
• m aşındırıcı partiküllerin kütle akış hızıdır (g/s);
• V_e aşındırıcı parçacıkların kritik hızıdır (m/s);
• V_o aşındırıcı parçacıkların başlangıç hızıdır (m/s);
• ρ_p aşındırıcı partiküllerin yoğunluğudur (g/cm3);
• u, nozülün hareket hızıdır (mm/s);
• C_f sürtünme katsayısıdır;  
• σ kayma gerilmesidir (MPa).

Bu model, aşındırıcı su jeti ile işlemede yer alan neredeyse tüm parametreleri içerir. Ancak Vo ve Ve gibi bazı parametrelerin deneysel olarak belirlenmesi gerekir. Bu nedenle, farklı operatörler tarafından elde edilen sonuçlar farklılık gösterebilir.

Aşındırıcı su jetinin kesme performansını etkileyen faktörler:

Aşındırıcı su jeti kesimi çok karmaşık bir işlem olduğundan, kesme performansını etkileyebilecek birçok parametre vardır.

Bu parametreler arasında dinamik parametreler (su nozulu çapı, su basıncı), aşındırıcı parametreler (aşındırıcı malzeme, boyut, akış hızı), aşındırıcı nozul parametreleri (aşındırıcı nozul çapı, uzunluğu, malzemesi), kesme parametreleri (kesme hızı, uzak mesafe, darbe açısı, kesme sayısı), iş parçası parametreleri (sertlik) vb. yer alır. Ancak, kontrol edilmesi kolay olan proses parametreleri temel olarak su basıncı, aşındırıcı parametreleri, kesme hızı ve uzak mesafeyi içerir.

Kesme performansını değerlendirmek için ana göstergeler arasında kesme derinliği, kerf şekli (kerfin üst ve alt kısımlarının genişliği ve kerf konikliği) ve yüzey kalitesi (pürüzlülük ve dalgalılık) yer alır.

Aşındırıcı su jetinin kesme yasaları:

(1) Kesme derinliği, su basıncı, aşındırıcı sertliği ve kesim sayısının artmasıyla artarken, kesme hızının artmasıyla azalır. Kesme derinliği, uzak mesafe, aşındırıcı kaynağı ve aşındırıcı parçacık boyutu arasında optimum değer ilişkisi vardır. Kesme derinliği arttıkça, kesme bölümündeki çizgilerin tepe yüksekliği ve sapma açısı kademeli olarak artarken, çizgilerin oluşma sıklığı azalır.

(2) (1) çentik genişliği kesme hızı ile optimal bir değer ilişkisine sahiptir ve optimal kesme hızı maksimum kesme hızının yaklaşık 1/5'idir. Tek bir kesimde, kesme hızı aşağıdakiler tarafından belirlenir malzeme özelliklerikalınlık ve kesit kalitesi gereksinimleri. Travers hızı sabit olduğunda, basınç ne kadar yüksek olursa, kesme yüzeyi o kadar pürüzsüz olur; ne zaman yüzey pürüzlülüğü aynıdır, basınç ne kadar yüksek olursa travers hızı da o kadar yüksek olur.

(3) Jet basıncının artması veya kesme hızının düşmesiyle, kesme bölümünün kalitesi önemli ölçüde artar. Kırılgan malzemelerle karşılaştırıldığında, plastik malzemelerin kesme bölümü daha pürüzsüzdür ve morfolojisi jet basıncı ve kesme hızından daha fazla etkilenir.

(4) Aşındırıcı su jetinin kesme alanı hızı, malzeme kırılma enerjisi değeri arttıkça azalır, basınç arttıkça artar ve uzaklaşma mesafesi arttıkça azalır. Kesme alanı hızı ile aşındırıcı kaynağı arasında optimal bir değer ilişkisi vardır. Travers hızı ve malzeme kalınlığı sabit olduğunda, en derin kesme derinliği ile sonuçlanan optimum bir standoff mesafesi değeri vardır. Uzaklaşma mesafesi arttıkça, kanal genişliği kademeli olarak artar. Basınç sabit olduğunda, travers hızı ne kadar küçük olursa, kesme derinliği o kadar derin olur.

3. Aşındırıcı Su Jeti İşleme Teknolojisinin Mevcut Araştırma Durumu.

Aşındırıcı su jeti kesimi.

M. Hashish, aşındırıcı su jeti ile işleme üzerine çalışan ilk araştırmacılardan biridir. Aşındırıcı su jeti ile kesme deneyleri sayesinde keçe, seramik, metal, cam, grafit sinterlenmiş kompozitleri delaminasyon olmadan kesmek için kullanılabileceğini keşfetmiştir.

Ayrıca, kesme bölgesinde termal gerilim veya deformasyon gerilimi olmadığını belirtti. Ayrıca farklı kesme parametrelerinin malzeme işleme performansı ve malzeme kaldırma oranı üzerindeki etkisini tartıştı ve kesme parametrelerinin optimize edilmesinin kesme performansını büyük ölçüde artıracağına dikkat çekti.

O zamandan beri, aşındırıcı su jeti ile işleme konusunda çok sayıda yerli ve yabancı araştırma ve uygulama esas olarak kesme işlemine odaklanmıştır. Aşındırıcı su jeti kesiminin şematik diyagramı ve kesimden sonra numunenin kesiti Şekil 3'te gösterilmiştir.

Mikro bir perspektiften bakıldığında, aşındırıcı su jeti kesiminin özü, iş parçası malzemesini mikro olarak kesen çok sayıda aşındırıcı parçacığın kümülatif etkisidir. Çözülmesi gereken temel sorun, kesme kenarı şeklinin ve kesme derinliğinin kontrolüdür.

Aşındırıcı su jeti kesiminin temel ekipmanlarının geliştirilmesi ve iyileştirilmesi ve hassas kesme mekanizmasının matematiksel modeli, bu teknolojinin 100-200 mm kalınlığındaki metal malzemeleri ve yaklaşık 50 mm kalınlığındaki sert kırılgan malzemeleri kesmesini sağlar.

Bununla birlikte, kalın yapısal bileşenlerin aşındırıcı su jeti ile kesme işlemi sırasında, jet ışını Şekil 4'te gösterildiği gibi enerji zayıflaması nedeniyle bir "kuyruk sallama" fenomeni üretecektir.

Düzgün kesim alanı kesinin üst kenarında yer alır. İş parçasının altına yaklaştıkça, kesilen iş parçasının yüzey pürüzlülüğünü, şeklini ve konumsal doğruluğunu büyük ölçüde etkileyen "kuyruk sallama" olgusu daha belirgin hale gelir.

Kesme işlemini optimize ederek ve tolerans kontrolörleri ile salınımlı kesme kafası teknolojisini kullanarak, kesiğin kesme hassasiyeti için akıllı telafi yapılabilir ve böylece işleme kalitesi artırılabilir.

Aşındırıcı su jeti frezeleme

Aşındırıcı su jeti işleme parametrelerini, iş parçasına nüfuz etmeden sadece yüzey malzemesini kaldırmak için kontrol etme yöntemine aşındırıcı su jeti frezeleme denir. İşleme şeması ve ürün Şekil 5'te gösterilmiştir.

Bu teknoloji hala deneysel araştırma aşamasında olmasına rağmen, birçok araştırmacı bu yeni aşındırıcı su jeti işleme teknolojisinin mekanizmasını ve sürecini incelemiştir.

Plastik malzemelerin aşındırıcı su jeti ile frezelenmesi konusunda M. Hashish ve diğerleri aşındırıcı su jeti ile frezelemenin fizibilitesini önermiş ve nozül travers hızının frezeleme homojenliğini etkileyen önemli bir parametre olduğunu bulmuşlardır.

Hocheng H, fiber takviyeli plastiklerin aşındırıcı su jeti ile frezelenmesinin fizibilitesini incelemiştir. Tekli frezeleme, çiftli frezeleme ve çoklu frezelemenin döküntü oluşum mekanizmasını inceleyerek, deformasyon aşınmasının fiber takviyeli plastiklerin frezelenmesi için ana kesme mekanizması olduğunu öngördüler. Ayrıca jet basıncı, hedef mesafe, nozul travers hızı ve aşındırıcı akış hızının malzeme kaldırma oranı, frezeleme derinliği ve frezeleme genişliği üzerindeki etkilerini analiz etmişlerdir.

Fowler ve Shipway, aşındırıcı su jeti ile frezelenen malzemelerin yüzey özelliklerini incelemiş ve yüksek nozul hareket hızı, ince partiküllü aşındırıcılar, düşük jet basıncı ve küçük erozyon açılarının daha küçük dalgalı frezeleme yüzeyleri elde edebileceğini belirtmiştir. Paul ve arkadaşları, farklı frezeleme parametrelerinin aşındırıcı su jeti ile frezelemede kanal derinliği ve malzeme kaldırma oranı üzerindeki etkisini incelemiş ve regresyon analizi kullanarak ampirik bir model oluşturmuştur.

Sert ve kırılgan malzemelerin aşındırıcı su jeti ile frezelenmesi konusunda daha az araştırma bulunmaktadır. Zeng JY, polikristalin seramiklerin aşındırıcı su jeti ile frezelenmesinde jet darbe açısının etkisini incelemiş ve frezeleme darbesi sırasında jet açısı 90 derece olduğunda optimum malzeme kaldırma oranının elde edilebileceğini bulmuştur. Ayrıca erozyon oranının matematiksel bir modelini oluşturmuş ve doğrulamışlardır.

Aşındırıcı su jeti delme

Aşındırıcı su jeti ile delme iki işleme yöntemine ayrılabilir: burçlama ve delme. Burçlama, daha büyük çaplı bir delik oluşturmak için malzemeyi dairesel bir eğri boyunca kesme işlemidir. Bu işlem, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi (delik #9) aşındırıcı su jetinin kontur kesiminden gelişmiştir.

Delme, sağdaki şekilde gösterildiği gibi (#3-#8 delikleri) daha küçük çaplı deliklerin deliksiz olarak işlenmesi işlemidir. Guo Z ve arkadaşları, A12 O3, Si3 N4 ve SiC gibi seramik malzemelerin aşındırıcı su jeti ile delinmesinin işleme mekanizmasını ve sürecini incelemiş ve malzeme kaldırmanın esas olarak mikro kırılma, mikro kesme ve erozyon yoluyla elde edildiği sonucuna varmıştır.

Yong Z ve arkadaşları, aşındırıcı su jeti ile delme derinliği ile erozyon süreçlerindeki kaotik olaylara dayanan süreç parametreleri arasındaki ilişkiyi kurmuştur. Xing Xizhe, aşındırıcı su jeti için farklı delik işleme yöntemlerini tanıtmış ve aşındırıcı su jeti ile delmenin, sert ve kırılgan malzemelerde ve termal etki bölgesi olmadan derin delikler, küçük delikler ve düzensiz delikler açabilen lamine kompozit malzemelerde delik delme, daha yüksek boyutsal doğruluk ve daha düşük yüzey pürüzlülüğü elde etme ve eğimli yüzeylerde delik işlemeyi kolayca gerçekleştirme gibi birçok avantajına dikkat çekmiştir.

Aşındırıcı su jeti tornalama.

Aşındırıcı su jeti tornalama, iş parçasından malzeme çıkarmak için iş parçasının dönüşünü ve kesme kafasının doğrusal veya eğrisel hareketini kullanan geleneksel bir torna tezgahındaki tek noktalı kesmeye benzer. İşleme şeması ve ürün Şekil 7'de gösterilmektedir. Aşındırıcı su jeti ile tornalamanın avantajları arasında düşük kesme kuvveti, iş parçasında termal hasar olmaması ve talaş kırma sorunu olmadan ince talaşlar yer alır.

M. Hashish ilk olarak 1987 yılında aşındırıcı su jeti tornalama kavramını önermiş ve aşındırıcı su jetinin karbon/metal kompozitler, cam ve seramikler gibi işlenmesi zor özel malzemelerin tornalanmasında kullanılabileceğini belirtmiştir. karmaşık şekiller.

Ansari ve arkadaşları, aşındırıcı su jeti tornalamasının, işlenmesi zor malzemeler için geleneksel torna tornalamasından daha üstün olduğunu ve SiC seramiklerin işlenmesinde 5-10 kat daha hızlı olduğunu göstermiştir. Zhang ZW, aşındırıcı su jeti ile cam tornalamada proses parametrelerinin yüzey kalitesi üzerindeki etkisini incelemiş ve optimum yüzey kalitesinin düşük nozul travers hızlarında elde edilebileceğini bulmuştur. Manu ve arkadaşları, aşındırıcı su jeti tornalama sırasında nozul eğim açısının ürün şekli üzerindeki etkisini incelemiştir.

Aşındırıcı su jeti ve diğer işleme yöntemleri.

Yukarıda açıklanan aşındırıcı su jeti ile işleme teknolojisine ek olarak, hem yurtiçi hem de yurtdışındaki araştırmacılar aşındırıcı su jetleri kullanarak kompozit işleme teknikleri üzerine bazı araştırmalar yapmış ve raporlamışlardır.

Örneğin, mikro aşındırıcı jet güdümlü lazer mikro işleme, su jeti teknolojisinin özelliklerini tam olarak kullanan ve geleneksel yöntemlerdeki küçük etkili işleme aralığı ve termal etkiler gibi sorunları etkili bir şekilde çözen, su jetleri ve lazerlerden oluşan kompozit bir işleme teknolojisidir. lazer i̇şlemeBu da mikro işleme alanında geniş uygulama olanaklarına sahip olmasını sağlar; ultrason destekli aşındırıcı su jeti işleme, su jetlerini ultrasonik dalgalarla birleştiren uygulanabilir ve verimli bir kırılgan malzeme işleme yöntemidir; su jeti bilyeli çekiçleme, yüksek çekiçleme mukavemeti, düşük çekiçleme basıncı ve iyi güçlendirme etkisi gibi avantajlara sahip olan soğuk işleme süreçleri yoluyla metal bileşenlerin yorulma ömrünü iyileştirmek için yeni bir yüzey işleme yöntemidir.

4. Aşındırıcı Su Jeti İşleme Teknolojisinin Özellikleri, Uygulamaları ve Gelişimi.

Aşındırıcı su jeti ile işlemenin avantajları şunlardır:

• Saf su jetleri ile karşılaştırıldığında, aşındırıcı jetler aynı kesim amacı altında kesim için gereken basıncı büyük ölçüde azaltarak güvenlik ve güvenilirlik avantajlarını vurgular.
• Ne zaman metal kesme aşındırıcı su jetleri ile genellikle kıvılcım oluşmaz, böylece kesme alanının yakınında zararlı gazların tutuşması veya patlama kazaları önlenir.
• Kesme sırasında çok az ısı üretilir veya hiç ısı üretilmez ve üretilen ısı su jeti tarafından hızla uzaklaştırılabilir, bu da kesme yüzeyinde neredeyse hiç ısıdan etkilenen bölge oluşmamasına neden olur.
• Kesme yüzeyindeki kesme kuvveti küçüktür, bu nedenle ince tabakayı şekilli parçalara keserken bile kesme kenarı zarar görmez.
• Kesim dardır, malzeme kaybı azdır, kesim yüzeyi pürüzsüzdür ve çapak yoktur (kesme hızı çok hızlıysa az miktarda çapak oluşabilir).
• Kesme sırasında neredeyse hiç toz oluşmaz ve zehirli gaz üretilmez, bu da çalışma koşullarını nispeten temiz hale getirir.
• Kesme reaksiyon kuvveti küçüktür, bu nedenle nozül mekanik bir kol ile kolayca hareket ettirilebilir.
• Çok yönlü kesim mümkündür ve üç boyutlu kavisli yüzeylerin kesimi kolaydır, bu da çeşitli şekillerdeki iş parçalarının kesilmesini mümkün kılar.
• Kesim koşullarının kontrolü kolaydır, bilgisayar kullanarak otomatik ayarlama ve kontrolü kolaylaştırır.

Aşındırıcı su jeti ile işlemenin dezavantajları şunlardır:

• Ekipman yüksek güç gerektirir.
• Nozul çabuk aşınır.
• Büyük parçaların işlenmesi veya çok büyük çapakların giderilmesi için uygun değildir.
• Su jeti ile işleme için özel olarak tasarlanmış yazılım eksikliği vardır.

Aşındırıcı su jeti teknolojisinin uygulamaları şunları içerir:

• Havacılık ve uzay endüstrisi: Alüminyum alaşım, petek yapılar, karbon fiber kompozitler, katmanlı metaller veya güçlendirilmiş plastik cam gibi özel malzemelerin kesilmesi, uçak kanatlarının ısıdan etkilenen bölgeler ve iş sertleşmesi olmadan su jetleri ile kesilmesi, sonraki işlemlere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
• Otomotiv imalat ve onarım endüstrisi: Çeşitli kesim metalik olmayan gösterge panelleri, halılar, asbest fren balataları, kapı çerçeveleri, araç tavan camı, iç dekorasyon panoları, kauçuk, plastik gaz depoları ve diğer iç ve dış bileşenler gibi malzemeler ve kompozit bileşenler.
• Silah endüstrisi: Zırh plakalarının, paletlerin, kurşun geçirmez camların, araç gövdelerinin, taretlerin, silahların kesilmesi ve çeşitli hurda mermilerin güvenli bir şekilde sökülmesi.
• Ormancılık, tarım ve belediye mühendisliği: Ağaç kesme, kabuk soyma, sulama, yem işleme, yol bakımı, el sanatlarını kesme ve diğer görevler için kullanılır.
• Elektronik ve enerji endüstrisi: Geleneksel yöntemlerle kesilmesi zor olan baskılı devre kartları ve ince filmler, bilgisayar sabit diskleri, disketler, elektronik bileşenler, amorf alaşımlar, transformatör çekirdekleri ve özel kabloları şekillendirmek ve kesmek için kullanılabilir.
• Makine imalat endüstrisi: Delme ve kesme işlemleri yerine yüksek basınçlı suyla kesme yönteminin kullanılması sadece kalıp maliyetlerinden tasarruf etmekle kalmaz, aynı zamanda gürültüyü, titreşimi azaltır ve malzeme kullanımını iyileştirir. Ayrıca, iş parçaları üzerindeki dış alüminayı, dökümler üzerindeki kum çekirdeklerini, seramik kaplamaları kaldırabilir, kesme çapaklarıve diğer parçaları kesebilir ve geleneksel yöntemlerle kesilmesi zor olan gri demir parçaları da kesebilir.
• Diğer endüstriler: Bina dekorasyon endüstrisinde mermer, granit, yer karoları, seramik vb. kesme, kağıt endüstrisinde bitmiş kağıt ruloları, tuvalet kağıdı vb. işleme ve ahşap endüstrisinde kontrplak, ahşap levhalar vb. işleme.

Aşındırıcı su jeti ile işleme teknolojisinin gelişme beklentileri şunlardır:

Su jeti işlemenin güvenilirliğini ve hizmet ömrünü, özellikle de yüksek basınçlı pompalar, yüksek basınçlı hortumlar, bağlantılar ve nozullar gibi temel bileşenlerin hizmet ömrünü iyileştirmek.

Verimliliği daha da artırmak, aşındırıcı tüketimini azaltmak ve enerji tüketimini düşürmek için proses parametrelerini optimize ederek maliyetleri daha rekabetçi hale getirmek.

İşlem parametrelerinin işleme sırasında uyarlanabilir şekilde ayarlanmasını sağlamak için akıllı kontrolün geliştirilmesi, işleme hassasiyetinin iyileştirilmesi ve belirli hassasiyet gereksinimleri olan parçaların üretiminde kullanılması, plazma ve lazerle işleme ile karşılaştırılabilecek teknik ve ekonomik bir etki elde edilmesi.

Aşındırıcı Su Jeti İşleme Teknolojisinin gelişme eğilimleri:

Su jeti ile işlemenin uygulama kapsamı, 2D kesme ve çapak alma işlemlerinden delik işleme ve 3D yüzeylerin işlenmesine kadar sürekli olarak genişletilmektedir.

Su jeti ile işleme üzerine teorik araştırmalar, özellikle su jeti ile işleme için modellerin oluşturulması ve çok fazlı akış teorisinin incelenmesi.

Aşındırıcı su jeti teknolojisi kullanılarak minyatür hassas parçaların işlenmesinin yanı sıra tornalama ve frezeleme için aşındırıcı su jeti kullanımı üzerine araştırma.