Máy bay phản lực nước và phương pháp cắt nước là gì?

Cắt nướchay còn gọi là dao tia nước, dùng để chỉ một loại công nghệ cắt tia nước áp suất cao, đó là máy cắt tia nước áp suất cao. Dưới sự điều khiển của máy tính, phôi có thể được chạm khắc tùy ý và ít bị ảnh hưởng bởi chất lượng vật liệu được xử lý. Do vận hành dễ dàng và năng suất tốt nên cắt nước đang dần trở thành phương pháp cắt chủ đạo trong công nghệ cắt công nghiệp.

Phát triển mang tính lịch sử

Cắt nước sớm vì áp lực của nước rất nhỏ và không thêm chất mài mòn, nó chỉ có thể được sử dụng để cắt giấy và các vật liệu mềm, độ bền thấp khác, nghĩa là phạm vi ứng dụng của nó rất hẹp.

Sau này, với sự phát triển của công nghệ, máy bơm nước áp lực cao có thể được sử dụng để cắt giảm nhiều vật liệu hơn. Cắt nước sớm phụ thuộc hoàn toàn vào áp lực của nước để cắt vật liệu, nhưng chỉ cắt vật liệu có cường độ thấp hơn áp lực nước, ứng dụng vẫn còn hạn chế.

Bác sĩ Norman Franz luôn được công nhận là cha đẻ của con dao nước. Ông là người đầu tiên nghiên cứu dụng cụ cắt dao nước siêu cao áp (UHP). Áp suất cực cao được định nghĩa là hơn 30 000 psi. Tiến sĩ Franz, một kỹ sư lâm nghiệp, muốn tìm một cách mới để cắt thân cây lớn vào gỗ. Năm 1950, Franz lần đầu tiên đặt các vật nặng lên cột nước, buộc nước qua một vòi nhỏ. Ông đã có được một máy bay phản lực cao áp ngắn (nhiều lần vượt quá áp suất hiện tại) và có thể cắt gỗ và các vật liệu khác. Nghiên cứu sau này của ông liên quan đến dòng chảy liên tục hơn, nhưng ông thấy rất khó để có được áp lực cao liên tục. Đồng thời, tuổi thọ của các bộ phận được tính bằng phút, không phải tuần hay tháng ngày hôm nay.

Năm 1979, Tiến sĩ Mohamed Hashish bắt đầu nghiên cứu các cách tăng năng lượng cắt của dao nước trong phòng thí nghiệm nghiên cứu của Frow để cắt kim loại và các vật liệu cứng khác. Tiến sĩ Hashish được công nhận là cha đẻ của dao nước cát. Ông đã phát minh ra phương pháp thêm cát vào một con dao nước thông thường. Anh ấy sử dụng garnet (một loại vật liệu thường được sử dụng trên giấy nhám) như cát. Với phương pháp này, dao nước (có chứa cát) có thể cắt được hầu hết mọi vật liệu. Năm 1980, máy cắt nước lần đầu tiên được sử dụng để cắt kim loại, thủy tinh và bê tông.

Nguyên lý làm việc của cắt tia nước

Tia nước cắt nước bắt đầu từ một máy bơm điều áp và đi qua ống trộn áp suất cao để tạo ra áp suất 60.000 PSI, sau đó được đẩy ra khỏi vòi cắt. Trong quá trình thiết kế, những rò rỉ nhỏ có thể làm hỏng vĩnh viễn các bộ phận và gây hư hỏng. Vì vậy, các nhà sản xuất và kỹ sư sẽ xử lý cẩn thận việc xử lý vật liệu áp suất cao, sử dụng công nghệ đặc biệt để kết hợp các loại máy đó. Người dùng chỉ cần biết kiến thức vận hành cơ bản.

Máy cắt được áp dụng trong ngành công nghiệp vào năm 1982, và nó được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1970. Nó chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và thủy tinh trong ngành, và độ chính xác liên tục được cải thiện từ những lần cắt này. Máy cắt mài mòn có thể đạt áp suất 55.000 PSI, được bơm qua một vòi nhỏ với tốc độ 762 m / s, gấp 2,5 lần tốc độ âm thanh.

Trộn cát lựu vào tia nước tốc độ cao này, trộn theo ống trộn sau đó phun trực tiếp từ ống cát vào vật liệu đang được xử lý với tốc độ 305 m/s. Quá trình cắt này thực chất là một quá trình mài và cắt. Quá trình, sức mạnh và chuyển động này đều được tạo ra bởi nước.

Máy bơm tăng áp lại tạo áp suất cho nước để đạt được áp suất mong muốn. Điều đáng chú ý là không thể thêm chất mài mòn vào đường nước hoặc đường nước áp lực cao vì đường dây sẽ bị mòn nhanh chóng. Vì vậy, chỉ có thể thêm vào vị trí vòi phun để trộn nước và chất mài mòn. Đồng thời, không thể quá gần lối ra, bởi vì cần phải cho hắn tốc độ để tăng tốc, chỉ có chất mài mòn có tốc độ dòng chảy nhất định mới có khả năng cắt. Để tránh sự trộn lẫn mài mòn của chất mài mòn và nước, vòi cắt nước được làm bằng vật liệu rất cứng, có độ bền cao như vật liệu tổng hợp gốm cacbua vonfram.

Ưu điểm của cắt tia nước

Vậy những ưu điểm của cắt nước so với các phương pháp cắt truyền thống là gì?

Có thể được cắt trong một phạm vi rộng. Nó có thể cắt hầu hết các vật liệu như kim loại, đá cẩm thạch, thủy tinh và nhiều hơn nữa.

Chất lượng cắt tốt. Cắt nước tạo ra một vết cắt mịn mà không tạo ra các cạnh gồ ghề.

Không chế biến nóng. Cắt nước vì nó được cắt bằng nước và chất mài mòn, không tạo ra nhiệt (hoặc tạo ra rất ít nhiệt) trong quá trình xử lý, và hiệu ứng này rất lý tưởng cho các vật liệu bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Chẳng hạn như: titan.

Thân thiện với môi trường. Cắt nước được cắt bằng nước và cát. Loại cát này không tạo ra khí độc trong quá trình chế biến, và có thể thải trực tiếp, thân thiện với môi trường hơn.

Cắt nước không yêu cầu thay thế bộ phận cắt, và một vòi phun có thể xử lý các loại vật liệu và hình dạng khác nhau, tiết kiệm chi phí và thời gian.

Nhược điểm của cắt tia nước

Chi phí cho thiết bị cắt nước chỉ đứng thứ hai sau cắt laser, tiêu thụ năng lượng cao, chi phí bảo trì cao và không có tốc độ cắt. Bởi vì tất cả các chất mài mòn đều dùng một lần, chúng được thải vào tự nhiên một lần. Ô nhiễm môi trường do nó mang lại cũng nghiêm trọng.

Kết quả cắt của tia nước cắt

Độ dày cắt

Độ dày của vết cắt nước có thể rất dày, 0,8-100mm hoặc thậm chí là vật liệu dày hơn.

Cắt nhanh

Tốc độ cắt nước là chậm nhất so với cắt dây và cắt laser, và hoàn toàn không phù hợp để sản xuất hàng loạt.

Cắt chính xác

Cắt nước không tạo ra biến dạng nhiệt với độ chính xác ± 0,1mm. Nếu sử dụng máy cắt nước động, độ chính xác cắt có thể được cải thiện và độ chính xác cắt có thể lên tới ± 0,02mm, loại bỏ độ dốc cắt.

Khe rộng

Khe cắt nước lớn hơn khoảng 10% so với đường kính của ống dao, thường là 0,8-1,2 mm. Khi đường kính của ống chà nhám mở rộng, vết mổ trở nên lớn hơn.

Chất lượng bề mặt cắt

Cắt nước không làm thay đổi kết cấu của vật liệu xung quanh đường cắt. Phương pháp cắt nhiệt, chẳng hạn như cắt laser, thay đổi kết cấu xung quanh khu vực cắt.