اجزای دستگاه واتر جت

اجزای دستگاه واتر جت چه هستند؟
دستگاه واترجت از هفت بخش شامل پمپ فشار قوی، نازل، ابزار برش چند محوره، مخزن جذب انرژی، محفظه مواد ساینده، سیستم حرکت دو بعدی و واحد کنترل کامپیوتری تشکیل می شود. تصویر زیر بخش های مختلف دستگاه واتر جت را نمایش می دهد.

بخش های نمایش داده شده در تصویر بالا عبارت هستند از:

1. سیستم پمپ فشار قوی.
2. سری برش چند محوره.
3. خروجی نازل.
4. مخزن جذب انرژی.
5. محفظه مواد ساینده.
6. سیستم حرکت دو بعدی.
7. واحد کنترل کامپیوتری.

در ادامه به معرفی عملکرد هر یک از اجزای دستگاه واترجت می پردازیم.

نقش پمپ فشار قوی در برشکاری با جت آبی:
پمپ فشار قوی، از اصلی ترین اجزای سیستم برشکاری با جت آبی است که وظیفه تولید جریان پرفشار آب در فرایند برشکاری را بر عهده دارد. از انواع پمپ مورد استفاده در سیستم برش کاری با جت آبی می توان به «پمپ تشدید کننده هیدرولیکی» (Hydraulic Intensifier Pump) و «پمپ جابه جایی مثبت» (Positive Displacement Pump) اشاره کرد.

پمپ های جابه جایی مثبت از یک میل لنگ برای به حرکت درآورند پیستون استفاده می کنند؛ در صورتی که حرکت پیستون در پمپ های تشدید کننده با استفاده از یک سیلندر هیدرولیکی انجام می گیرد. پمپ های جابه جایی مثبت هزینه کمتر، انرژی مصرفی کمتر و نیاز به نگهداری بیشتر دارند.

از این رو، این نوع پمپ ها اغلب در کارگاه هایی با حجم برشکاری پایین به کار گرفته می شوند. در طرف مقابل، پمپ های تشدید کننده هیدرولیکی در تولید انبوه و برشکاری قطعات ضخیم تر به کار می روند.

فشار عملیاتی پمپ های جابه جایی مثبت تا حدود 4100 بار و فشار عملیاتی پمپ های تشدید کننده تا حدود 6500 بار می رسد. در مجموع، پمپ های تشدید کننده به عنوان متداول ترین سیستم افزایش فشار آب در برشکاری با جت آب شناخته می شوند.

وظیفه آکومولاتور در سیستم پمپ فشار قوی:
از اجزای مهم سیستم پمپاژ در دستگاه واترجت می توان به آکومولاتور اشاره کرد. این وسیله به منظور ذخیره انرژی پمپ در مسیر انتقال آب پرفشار به سمت نازل مورد استفاده قرار می گیرد. آکومولاتور باعث کاهش نوسانات فشار و تامین پیوسته آب با فشار عملیاتی ثابت می شود.

نقش نازل در برش واتر جت:
نازل واترجت بخشی است که وظیفه اعمال جت آب بر روی قطعه مورد نظر و انجام عملیات برش را بر عهده دارد. نازل دستگاه واتر جت از بخش های مختلفی تشکیل می شود. که تصویر زیر برخی از مهم ترین آن ها را نمایش می دهد.

بخش های نمایش داده شده در تصویر بالا عبارت هستند از:

• مجرای ورود آب پرفشار: لوله های متصل به آکومولاتور و سیستم پمپاژ.
• اوریفیس: قطعه ای دارای الماس یا دیگر سنگ های بسیار سخت با حفره مرکزی به قطر 10 تا 100 میکرومتر.
• مجرای ورود مواد ساینده: لوله های متصل به محفظه مواد ساینده و سیستم کنترل جریان این مواد.
• لوله اختلاط آب با مواد ساینده: لوله ای از جنس سرامیک، کاربید تنگستن یا دیگر مواد مقاوم در برابر سایش.
• محافظ خروجی نازل.
• جت آب یا واترجت (آب پرفشار و پرسرعت).
• ماده تحت برش.

کاربرد ابزار برش چند محوره در برشکاری با جت آبی:
ابزار برش چند محوره، یکی از تجهیزات جانبی در برخی از ماشین های واتر جت است که بالاتر از ناحیه خروج آب از نازل نصب می شود. این ابزار امکان برشکاری با زوایای مختلف و به حداقل رساندن مخروطی شدن لبه های برش خورده قطعه را فراهم می کند. به این ترتیب می توان قطعاتی با اشکال پیچیده و برش های عمودی دقیق را ایجاد کرد. در صورت استفاده از سری های پنج محوره، زاویه خروج جت آب از نازل بین 0 تا 60 درجه نسبت به راستای عمود تغییر می کند.

نقش مخزن جذب انرژی در واترجت:
مخزن جذب انرژی، محفظه ای پر از آب است که بخش پایینی دستگاه واتر جت را تشکیل می دهد. این بخش، وظیفه خنثی کردن انرژی جت آب پس از برش کامل قطعه و عبور از آن را بر عهده دارد. چندین دندانه نگهدارنده در بخش بالایی مخزن تعبیه می شوند که امکان جانمایی قطعات برای برشکاری را فراهم می کنند.

مخزن هدر رفت، صدای ایجاد شده در فرایند برشکاری با جت آب را نیز کاهش می دهد. به علاوه، این مخزن با اتصال به سیستم زهکشی می تواند آب و مواد ساینده مصرفی را برای استفاده مجدد جمع آوری کند.

با وجود استفاده از مخزن جذب انرژی برای خنثی کردن نیروی برش جت آب پس از بریدن قطعه، در صورت ثابت ماندن جریان به مدت طولانی در یک نقطه، احتمال سوراخ شدن دندانه ها و حتی عبور جت از درون آب و آسیب رسیدن به کف مخزن و کف زمین وجود دارد. به همین دلیل، برخی از کارگاه ها، صفحات مقاوم در برابر سایش را زیر دستگاه واترجت قرار می دهند.

کاربرد محفظه مواد ساینده در واتر جت:
محفظه مواد ساینده، بخشی است که ذرات ساینده را در خود جای می دهد. این بخش با اتصال به یک سیستم کنترل جریان، میزان ذرات مورد نیاز برای ترکیب با جت آب را تامین می کند. در صورت کم بودن میزان ذخیره مواد ساینده برای اجرای برشکاری با جت آب، سیستم کنترل به اپراتور هشدار می دهد. ظرفیت این محفظه ها با توجه به ابعاد آن ها بین چند کیلوگرم تا چند هزار کیلوگرم تغییر می کند.

وظیفه سیستم جابه جایی دو بعدی در برش واترجت:
سیستم جابه جایی دو بعدی یا سیستم حرکتی X-Y، سیستم بسیار دقیقی است که به منظور تعیین محل دقیق نازل و مسیر حرکت آن برای برش کاری مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم امکان جابه جایی بازوی متصل به نازل را در یک محدوده مشخص فراهم می کند تا خروجی نازل هیچ برخوردی با لبه های مخزن نداشته باشد.

نقش سیستم کنترل کامپیوتری در برشکاری با واتر جت:
کنترلر کامپیوتری دستگاه واترجت، سیستمی است که به منظور طراحی برش، ترسیم طرح ها، تعیین میزان مواد ساینده و کنترل فرایندهای برشکاری مورد استفاده قرار می گیرد. به طور کلی، تمامی تنظیمات مورد نیاز برای تغییر ویژگی های برش از طریق این سیستم اعمال می شوند.

کنترلر واترجت با محاسبه مواد ساینده مورد نیاز، سرعت جریان تامین این مواد به درون نازل را با توجه به ابعاد ذرات تغییر می دهد. به دلیل امکان تماس با آب، اجزای سیستم کنترل ضد آب هستند. در گذشته از روش سنتی پانتوگراف برای برشکاری توسط واترجت استفاده می شد. امروزه بسیاری از دستگاه های واتر جت در مقیاس صنعتی از سیستم های کنترل عددی یا اصطلاحا «سی ان سی» (CNC) بهره می برند.