워터젯 절단은 더 간단한 처리 방법 일 수 있지만 강력한 펀치가 장착되어 있으며 작업자는 마모와 여러 부품의 정확성에 대한 인식을 유지해야합니다.
가장 간단한 워터 제트 절단은 고압 워터 제트를 재료로 절단하는 과정입니다. 이 기술은 일반적으로 밀링, 레이저, EDM 및 플라즈마와 같은 다른 처리 기술을 보완합니다. 워터 제트 공정에서 유해한 물질이나 증기는 형성되지 않으며 열 영향 구역이나 기계적 응력은 형성되지 않습니다. 물 제트는 석재, 유리 및 금속에 대한 초박형 세부 사항을자를 수 있습니다. 티타늄의 구멍을 빠르게 뚫습니다. 음식을 자르십시오. 음료와 딥으로 병원체를 죽입니다.
모든 Waterjet 기계에는 펌프가있어 물에 압력을 가해 커팅 헤드로 전달할 수 있습니다. 펌프에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 : 직접 구동 기반 펌프 및 부스터 기반 펌프.
직접 드라이브 펌프의 역할은 고압 세정제의 역할과 유사하며 3 기통 펌프는 전기 모터에서 직접 3 개의 플루저를 구동합니다. 최대 연속 작업 압력은 유사한 부스터 펌프보다 10% ~ 25% 낮지 만 여전히 20,000 ~ 50,000psi 사이를 유지합니다.
Instensifier 기반 펌프는 대부분의 초 고압 펌프 (즉, 30,000 psi 이상의 펌프)를 구성합니다. 이 펌프에는 두 개의 유체 회로가 포함되어 있습니다. 하나는 물 용으로, 다른 하나는 유압용을위한 유체 회로가 포함되어 있습니다. 물 입구 필터는 먼저 1 미크론 카트리지 필터를 통과 한 다음 0.45 미크론 필터를 통과하여 일반 수돗물을 빨아 넣습니다. 이 물은 부스터 펌프로 들어갑니다. 부스터 펌프에 들어가기 전에 부스터 펌프의 압력은 약 90psi로 유지됩니다. 여기서 압력은 60,000psi로 증가합니다. 물이 마침내 펌프 세트를 떠나 파이프 라인을 통해 절단 헤드에 도달하기 전에 물은 충격 흡수기를 통과합니다. 장치는 압력 변동을 억제하여 일관성을 향상시키고 공작물에 자국을 남기는 펄스를 제거 할 수 있습니다.
유압 회로에서 전기 모터 사이의 전기 모터는 오일 탱크에서 오일을 끌어 내고 압력 을가합니다. 가압 된 오일은 매니 폴드로 흐르고 매니 폴드의 밸브는 부스터의 스트로크 동작을 생성하기 위해 비스킷과 플런저 어셈블리의 양쪽에 유압 오일을 번갈아 주입합니다. 플런저의 표면은 비스킷의 표면보다 작기 때문에 오일 압력은 수압을“향상시킵니다”.
부스터는 왕복 펌프이며, 이는 비스킷과 플런저 어셈블리가 부스터의 한쪽에서 고압 물을 전달하는 반면 저압 수는 다른 쪽을 채 웁니다. 재순환은 또한 탱크로 돌아올 때 유압 오일이 냉각되도록합니다. 체크 밸브는 저압 및 고압 수가 한 방향으로 만 흐를 수 있도록합니다. 플런저 및 비스킷 구성 요소를 캡슐화하는 고압 실린더 및 엔드 캡은 공정의 힘과 일정한 압력 사이클을 견딜 수 있도록 특별한 요구 사항을 충족해야합니다. 전체 시스템은 점차적으로 실패하도록 설계되었으며 누출은 특수 "배수 구멍"으로 흐르며, 이는 정기적 인 유지 보수를 더 잘 예약하기 위해 작업자가 모니터링 할 수 있습니다.
특수 고압 파이프는 물을 절단 헤드로 운반합니다. 파이프는 또한 파이프의 크기에 따라 절단 헤드의 자유를 제공 할 수 있습니다. 스테인레스 스틸은이 파이프에서 선택되는 재료이며 세 가지 공통 크기가 있습니다. 직경이 1/4 인치 인 강관은 스포츠 장비에 연결하기에 충분히 유연하지만 고압 수의 장거리 운송에는 권장되지 않습니다. 이 튜브는 구부리기 쉽기 때문에 롤로도 10 ~ 20 피트의 길이는 x, y 및 z 운동을 달성 할 수 있습니다. 더 큰 3/8 인치 파이프 3/8 인치는 일반적으로 펌프에서 움직이는 장비의 바닥까지 물을 운반합니다. 구부러 질 수 있지만 일반적으로 파이프 라인 모션 장비에는 적합하지 않습니다. 9/16 인치의 가장 큰 파이프는 장거리에서 고압 물을 운반하는 데 가장 좋습니다. 직경이 클수록 압력 손실을 줄이는 데 도움이됩니다. 이 크기의 파이프는 대량의 고압 물이 잠재적 압력 손실의 위험이 더 크기 때문에 큰 펌프와 매우 호환됩니다. 그러나이 크기의 파이프는 구부러 질 수 없으며 모서리에 피팅을 설치해야합니다.
순수한 워터 제트 절단기는 가장 초기의 워터 제트 절단 기계이며, 그 역사는 1970 년대 초로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 재료의 접촉 또는 흡입과 비교하여 재료에 물을 적게 생산하므로 자동차 인테리어 및 일회용 기저귀와 같은 제품의 생산에 적합합니다. 유체는 직경이 0.010 인치에서 0.010 인치 매우 얇고 재료 손실이 거의없는 매우 상세한 형상을 제공합니다. 절단력은 매우 낮으며 고정은 일반적으로 간단합니다. 이 기계는 24 시간 작동에 가장 적합합니다.
순수한 Waterjet 기계의 절단 헤드를 고려할 때, 유속은 압력이 아니라 찢는 물질의 미세한 조각 또는 입자라는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 고속을 달성하기 위해, 가압 된 물은 노즐 끝에 고정 된 보석 (보통 사파이어, 루비 또는 다이아몬드)의 작은 구멍을 통해 흐릅니다. 일반적인 절단은 0.004 인치 ~ 0.010 인치의 오리피스 직경을 사용하는 반면, 스프레이 콘크리트와 같은 특수 응용 분야는 최대 0.10 인치의 크기를 사용할 수 있습니다. 40,000 psi에서, 오리피스로부터의 흐름은 대략 마하 2의 속도로 이동하고 60,000 psi에서, 흐름은 마하 3을 초과한다.
보석마다 워터젯 절단에 대한 전문 지식이 다릅니다. 사파이어는 가장 일반적인 일반 목적 자료입니다. 연마적인 워터 젯 응용 프로그램 이이 시간을 절반으로 감소하지만 약 50 ~ 100 시간의 절단 시간 지속 시간입니다. 루비는 순수한 워터젯 절단에 적합하지 않지만 그들이 생산하는 물의 흐름은 연마 적 절단에 매우 적합합니다. 연마 절단 과정에서 루비의 절단 시간은 약 50 ~ 100 시간입니다. 다이아몬드는 사파이어와 루비보다 훨씬 비싸지 만 절단 시간은 800 ~ 2,000 시간입니다. 이로 인해 다이아몬드는 특히 24 시간 운영에 적합합니다. 경우에 따라 다이아몬드 오리피스는 초음파 청소 및 재사용 일 수도 있습니다.
연마성 워터젯 기계에서, 재료 제거 메커니즘은 물 흐름 자체가 아닙니다. 반대로, 흐름은 연마 입자를 가속화하여 재료를 부식시킨다. 이 기계는 순수한 워터젯 절단 기계보다 수천 배 더 강력하며 금속, 석재, 복합 재료 및 세라믹과 같은 단단한 재료를자를 수 있습니다.
연마 스트림은 순수한 물 제트 스트림보다 크며 직경은 0.020 인치에서 0.050 인치 사이입니다. 열면 영향을받는 구역이나 기계적 응력을 만들지 않고도 스택과 재료를 최대 10 인치 두께까지자를 수 있습니다. 그들의 강도가 증가했지만 연마 스트림의 절단력은 여전히 1 파운드 미만입니다. 거의 모든 연마제 제트 작업은 제트 장치를 사용하며 단일 헤드 사용에서 멀티 헤드 사용으로 쉽게 전환 할 수 있으며, 연마 수트 제트조차도 순수한 워터 제트로 변환 될 수 있습니다.
연마제는 단단하고 특별히 선택된 크기의 모래 가넷입니다. 다른 그리드 크기는 다른 작업에 적합합니다. 120 개의 메쉬 연마제로 매끄러운 표면을 얻을 수있는 반면, 80 개의 메쉬 연마제는 일반 목적 응용에 더 적합한 것으로 입증되었습니다. 50 메쉬 연마 절단 속도가 더 빠르지 만 표면은 약간 거칠다.
물 제트는 다른 많은 기계보다 작동하기가 더 쉽지만 믹싱 튜브에는 작업자주의가 필요합니다. 이 튜브의 가속 잠재력은 크기와 교체 수명이 다른 소총 배럴과 같습니다. 오래 지속되는 믹싱 튜브는 연마수 제트 절단의 혁신적인 혁신이지만, 튜브는 여전히 매우 취약하다. 절단 헤드가 고정물, 무거운 물체 또는 대상 재료와 접촉하면 튜브가 브레이크 될 수있다. 손상된 파이프를 수리 할 수 없으므로 비용을 낮추려면 교체를 최소화해야합니다. 최신 기계에는 일반적으로 혼합 튜브와의 충돌을 방지하기 위해 자동 충돌 감지 기능이 있습니다.
혼합 튜브와 대상 재료 사이의 분리 거리는 일반적으로 0.010 인치 ~ 0.200 인치이지만, 조작자는 0.080 인치보다 큰 분리가 부품의 절단 가장자리 상단에 설탕을 입을 수 있음을 명심해야합니다. 수중 절단 및 기타 기술은이 프로스팅을 줄이거 나 제거 할 수 있습니다.
처음에, 혼합 튜브는 탄산탄으로 만들어졌으며 4 ~ 6 시간의 서비스 수명 만 있었다. 오늘날의 저비용 복합 파이프는 35 ~ 60 시간의 절단 수명에 도달 할 수 있으며 거친 절단 또는 새로운 운영자를 훈련시키는 데 권장됩니다. 복합 시멘트 카바이드 튜브는 서비스 수명을 80 ~ 90 절단 시간으로 연장합니다. 고품질 복합 시멘트 카바이드 튜브는 100 ~ 150 시간의 절단 수명을 가지며 정밀도 및 일일 작업에 적합하며 가장 예측 가능한 동심 마모를 나타냅니다.
모션을 제공하는 것 외에도 Waterjet 공작 기계에는 공작물을 고정하는 방법과 가공 작업에서 물과 잔해물을 수집하고 수집하는 시스템도 포함해야합니다.
고정 및 1 차원 기계는 가장 간단한 워터젯입니다. 고정식 물 제트는 일반적으로 항공 우주에서 복합 재료를 다듬기 위해 사용됩니다. 운영자는 밴드 톱처럼 재료를 개울에 공급하는 반면 포수는 개울과 잔해물을 수집합니다. 대부분의 고정식 워터젯은 순수한 워터젯이지만 전부는 아닙니다. 슬릿팅 기계는 고정 기계의 변형으로, 용지와 같은 제품이 기계를 통해 공급되고 워터 제트는 제품을 특정 너비로 절단합니다. 크로스 커팅 머신은 축을 따라 움직이는 기계입니다. 브라우니와 같은 자동 판매기와 같은 제품에서 그리드와 같은 패턴을 만들기 위해 슬릿 기계와 함께 종종 작업합니다. 슬릿팅 기계는 제품을 특정 너비로 절단하는 반면 크로스 컷팅 기계는 그 아래에서 공급되는 제품을 크로스 컷합니다.
연산자는 이러한 유형의 연마 수수용을 수동으로 사용해서는 안됩니다. 컷 객체를 구체적이고 일관된 속도로 움직이기가 어렵고 매우 위험합니다. 많은 제조업체는 이러한 설정에 대한 기계를 인용하지 않습니다.
플랫 베드 절단 기계라고도 불리는 XY 테이블은 가장 일반적인 2 차원 워터젯 커팅 머신입니다. 순수한 물 제트는 개스킷, 플라스틱, 고무 및 폼을 자르고 연마 모델은 금속, 복합재, 유리, 석재 및 세라믹을 자릅니다. 워크 벤치는 2 × 4 피트 또는 30 × 100 피트 정도의 작을 수 있습니다. 일반적으로 이러한 공작 기계의 제어는 CNC 또는 PC에 의해 처리됩니다. 일반적으로 폐 루프 피드백을 갖춘 서보 모터는 위치와 속도의 무결성을 보장합니다. 기본 장치에는 선형 가이드, 베어링 하우징 및 볼 스크류 드라이브가 포함되어 있으며 브리지 유닛에는 이러한 기술도 포함되며 수집 탱크에는 재료 지원이 포함되어 있습니다.
XY 워크 벤치는 일반적으로 두 가지 스타일로 제공됩니다. 미드 레일 갠트리 워크 벤치에는 2 개의 기본 가이드 레일과 다리가 포함되어 있으며 캔틸레버 워크 벤치는베이스와 단단한 다리를 사용합니다. 두 기계 유형 모두 어떤 형태의 헤드 높이 조정 성이 포함됩니다. 이 z 축 조정 성은 수동 크랭크, 전기 나사 또는 완전히 프로그래밍 가능한 서보 나사의 형태를 취할 수 있습니다.
XY 워크 벤치의 섬프는 일반적으로 물로 채워진 물 탱크이며, 그릴이나 슬랫이 장착되어 공작물을지지합니다. 절단 과정은 이러한 지지대를 천천히 소비합니다. 트랩은 자동으로 청소하거나 폐기물이 컨테이너에 저장되거나 매뉴얼이 될 수 있으며 운영자는 정기적으로 캔을 삽질 할 수 있습니다.
평평한 표면이 거의없는 품목의 비율이 증가함에 따라 현대적인 워터젯 절단에는 5 축 (또는 그 이상) 기능이 필수적입니다. 다행스럽게도, 절단 공정에서 경량 절단기 헤드와 낮은 반동력은 디자인 엔지니어에게 고재 밀링이없는 자유를 제공합니다. 5 축 Waterjet Cutting은 처음에 템플릿 시스템을 사용했지만 사용자는 곧 템플릿 비용을 제거하기 위해 프로그래밍 가능한 5 축으로 바뀌 었습니다.
그러나 전용 소프트웨어를 사용하더라도 3D 절단은 2D 절단보다 더 복잡합니다. Boeing 777의 복합 꼬리 부분이 극단적 인 예입니다. 먼저 운영자는 프로그램에 업로드하고 유연한 "Pogostick"직원을 프로그램합니다. 오버 헤드 크레인은 부품의 재료를 운반하고 스프링 바는 적절한 높이로 풀리고 부품이 고정됩니다. 특수 비 컷팅 Z 축은 접촉 프로브를 사용하여 공간에 부품을 정확하게 배치하고 샘플 포인트가 올바른 부분 상승과 방향을 얻습니다. 그 후, 프로그램은 부품의 실제 위치로 리디렉션됩니다. 프로브는 절단 헤드의 z 축을위한 공간을 만들기 위해 수축합니다. 이 프로그램은 5 개의 축을 모두 제어하여 절단 헤드를 표면에 수직으로 유지하고 필요한 여행으로 정확한 속도로 작동합니다.
연마제는 복합 재료 또는 0.05 인치보다 큰 금속을 자르려면 필요합니다. 즉, 절단 후 스프링 바 및 공구층을 절단하는 것을 방지해야합니다. 특별 포인트 캡처는 5 축 워터젯 절단을 달성하는 가장 좋은 방법입니다. 테스트에 따르면이 기술은 50 마력 제트 항공기를 6 인치 미만으로 막을 수 있습니다. C 자형 프레임은 포수를 z 축 손목에 연결하여 헤드가 부품의 전체 둘레를 다듬을 때 볼을 올바르게 잡습니다. 포인트 포수는 또한 마모를 멈추고 시간당 약 0.5 ~ 1 파운드의 속도로 스틸 볼을 소비합니다. 이 시스템에서, 제트는 운동 에너지의 분산에 의해 중지됩니다. 제트가 트랩으로 들어간 후, 함유 된 스틸 볼이 발생하고 스틸 볼이 회전하여 제트의 에너지를 소비합니다. 수평 및 (경우에 따라) 거꾸로하더라도 스팟 포수가 작동 할 수 있습니다.
모든 5 축 부품이 똑같이 복잡한 것은 아닙니다. 부품의 크기가 증가함에 따라 부품 위치 및 절단 정확도의 프로그램 조정 및 검증이 더욱 복잡해집니다. 많은 상점들이 매일 간단한 2D 절단 및 복잡한 3D 절단에 3D 기계를 사용합니다.
운영자는 부분 정확도와 기계 모션 정확도 사이에 큰 차이가 있음을 알고 있어야합니다. 거의 완벽한 정확도, 동적 모션, 속도 제어 및 탁월한 반복성을 가진 기계조차도 "완벽한"부품을 생성하지 못할 수 있습니다. 완성 된 부분의 정확도는 프로세스 오류, 기계 오류 (XY 성능) 및 공작물 안정성 (고정, 평평 및 온도 안정성)의 조합입니다.
두께가 1 인치 미만인 재료를 절단 할 때, 워터 제트의 정확도는 일반적으로 ± 0.003 내지 0.015 인치 (0.07 ~ 0.4 mm)입니다. 두께가 1 인치 이상인 재료의 정확도는 ± 0.005 ~ 0.100 인치 (0.12 ~ 2.5mm) 내에 있습니다. 고성능 XY 테이블은 0.005 인치 이상의 선형 위치 정확도를 위해 설계되었습니다.
정확도에 영향을 미치는 잠재적 오류에는 공구 보상 오류, 프로그래밍 오류 및 기계 이동이 포함됩니다. 공구 보상은 제트기의 절단 너비를 고려하여 제어 시스템에 대한 값 입력입니다. 즉, 최종 부분이 올바른 크기를 얻기 위해 확장 해야하는 절단 경로의 양입니다. 고정밀 작업의 잠재적 오류를 피하려면 운영자는 시험 컷을 수행하고 믹싱 튜브 마모 빈도와 일치하도록 공구 보상을 조정해야한다는 것을 이해해야합니다.
일부 XY 컨트롤은 부품 프로그램의 크기를 표시하지 않기 때문에 프로그래밍 오류가 가장 자주 발생하므로 부품 프로그램과 CAD 드로잉 사이의 차원 일치 부족을 감지하기가 어렵습니다. 오류를 도입 할 수있는 기계 운동의 중요한 측면은 기계 장치의 간격과 반복성입니다. 부적절한 서보 조정은 갭, 반복성, 수직성 및 수다에 오류가 발생할 수 있기 때문에 서보 조정도 중요합니다. 길이와 너비가 12 인치 미만인 작은 부품에는 큰 부품만큼 XY 테이블이 필요하지 않으므로 기계 모션 오류의 가능성은 적습니다.
연막은 워터젯 시스템의 운영 비용의 3 분의 2를 차지합니다. 전원, 물, 공기, 씰, 체크 밸브, 오리피스, 믹싱 파이프, 물 입구 필터 및 유압 펌프 및 고압 실린더의 예비 부품이 포함됩니다.
완전한 전력 운영은 처음에는 더 비싼 것처럼 보였지만 생산성의 증가는 비용을 초과했습니다. 연마 유속이 증가함에 따라 절단 속도가 증가하고 최적의 지점에 도달 할 때까지 인치당 비용이 감소합니다. 최대의 생산성을 위해, 운영자는 최적의 사용을 위해 가장 빠른 절단 속도와 최대 마력으로 절단 헤드를 실행해야합니다. 100 마력 시스템이 50 마력 헤드 만 실행할 수 있다면 시스템에서 두 개의 헤드를 실행하면이 효율성을 달성 할 수 있습니다.
연마성 워터젯 절단을 최적화하려면 현재 특정 상황에주의를 기울여야하지만 생산성이 우수한 증가를 제공 할 수 있습니다.
제트가 갭에서 열리고 대략 더 낮은 레벨을 줄이기 때문에 0.020 인치보다 큰 공기 갭을 줄이는 것은 현명하지 않습니다. 재료 시트를 밀접하게 쌓으면이를 방지 할 수 있습니다.
시간당 비용이 아닌 인치당 비용 측면에서 생산성을 측정하십시오 (즉, 시스템에서 제조 한 부품 수). 실제로 간접 비용을 상각하기 위해서는 빠른 생산이 필요합니다.
종종 복합 재료, 유리 및 돌을 피우는 워터젯에는 수압을 줄이고 증가시킬 수있는 컨트롤러가 장착되어 있어야합니다. 진공 보조 및 기타 기술은 대상 재료를 손상시키지 않으면 서 깨지기 쉬운 재료 또는 적층 재료를 성공적으로 뚫을 가능성을 증가시킵니다.
자재 취급 자동화는 자재 처리가 부품 생산 비용의 대부분을 차지할 때만 의미가 있습니다. 연마 수제 기계는 일반적으로 수동 언로드를 사용하는 반면 플레이트 절단은 주로 자동화를 사용합니다.
대부분의 Waterjet 시스템은 일반 수돗물을 사용하며 Waterjet 연산자의 90%가 물을 유입구 필터로 보내기 전에 물을 부드럽게하는 것 외에 다른 준비를하지 않습니다. 역 삼투 및 탈 이온제를 사용하여 물을 정화 할 수 있지만 이온을 제거하면 물이 펌프 및 고압 파이프의 금속에서 이온을 더 쉽게 흡수 할 수 있습니다. 오리피스의 수명을 연장 할 수 있지만 고압 실린더, 체크 밸브 및 엔드 커버를 교체하는 비용이 훨씬 높습니다.
수중 절단은 연마 수수선 절단의 상단 가장자리에서 표면 프로스팅 ( "Fogging"이라고도 함)을 줄이고 제트 노이즈 및 직장 혼돈도 크게 줄입니다. 그러나 이것은 제트의 가시성을 줄이므로 전자 성능 모니터링을 사용하여 피크 조건에서 편차를 감지하고 구성 요소 손상 전에 시스템을 중지하는 것이 좋습니다.
다른 작업에 다양한 연마 스크린 크기를 사용하는 시스템의 경우 공통 크기의 경우 추가 저장 및 계량을 사용하십시오. 소형 (100 파운드) 또는 대형 (500 ~ 2,000 파운드) 벌크 운송 및 관련 계량 밸브를 사용하면 스크린 메쉬 크기 사이를 빠르게 전환하여 다운 타임과 번거 로움을 줄이면서 생산성이 향상됩니다.
분리기는 두께가 0.3 인치 미만인 재료를 효과적으로 절단 할 수 있습니다. 이러한 러그는 일반적으로 탭의 두 번째 연삭을 보장 할 수 있지만 더 빠른 재료 취급을 달성 할 수 있습니다. 더 어려운 재료에는 더 작은 레이블이 있습니다.
연마수 제트가있는 기계 및 절단 깊이를 제어합니다. 올바른 부분의 경우이 초기 프로세스는 강력한 대안을 제공 할 수 있습니다.
Sunlight-Tech Inc.는 GF 가공 솔루션의 미세 해결 레이저 마이크로 머니 및 마이크로 링 센터를 사용하여 1 미크론 미만의 공차가있는 부품을 생산했습니다.
워터젯 절단은 재료 제조 분야에서 자리를 차지합니다. 이 기사는 Waterjets가 귀하의 상점에서 어떻게 작동하는지 살펴보고 프로세스를 살펴 봅니다.
시간 후 : 9 월 -04-2021