دستگاه واترجت، موتور آبی میباشد که برای برش مواد سخت از قبیل فلزات، سنگ، پلاستیک، چوب، چرم، اسفنج، کامپوزیت‌ها و برداشتن روکش سیم‌ها و پلیسه‌گیری مورد استفاده قرار میگیرد. با پیشرفت صنعت و تکنولوژی، نیاز به دستگاه‌ها و تجهیزات متنوع و تک منظوره نیز هر روز افزایش پیدا میکند که واترجت نیز یکی از آنها میباشد.
واترجت کاربردهای زیادی در عرصه تولید و ساخت و ساز دارند که عبارتند از:
- کاربرد در ساختمان سازی؛ ساخت پلاک و حروف فلزی يا سنگی، ساخت الگوهای تزيينی از سنگهای ساختمانی و برش قطعات تزيينی سراميک.
- کاربرد در صنايع؛ ساخت قطعاتی از فوم و لاستيک با دقت بالا و ساخت چرخدندههای دقيق و ساير قطعات دقيق صنعتی.
- استفاده برای طراحهای پیچیده؛ ساخت اشکال و طرحهای پيچيده زينتی در مجسمه سازی جواهرسازی، ساخت آين، برش شکلات، برش پارچه و ...
![]()
- مزايای استفاده از دستگاه واترجتها
با استفاده از دستگاه واترجت میتوان به سهولت فلزات و ديگر مواد را برش داد. این دستگاه به لیزرها شباهت دارند با این تفاوت که دستگاه‌هاي واترجت ارزان‌تر از دستگاه‌هاي ليزر مي‌باشند و برتر از ماشين‌هاي برش معمولي عمل میکنند.
از آنجا که کاربران این دستگاه میتوانند به واسطه واترجت سريع برنامهريزي كرده و در مدت كوتاهي پول‌دار شوند و سود زيادي عايدشان شود، لذا تعداد زيادي از مردم به خريد دستگاه‌هاي واترجت روي آورده‌اند. همچنين کاربران میتوان بسهولت دستگاه واترجت و كل مجموعه تنظيمات آن را تنظيم و بررسی نمایند.
از آنجا که این ابزار، هم در ماشينكاري اوليه و هم در ماشينكاري ثانويه (نهايي) به یک شکل است و به تغيير ابزار نیاز ندارد، لذا سرعت ساخت قطعات آن به سرعت انجام میشود. اين روش موجب ايجاد اثرات حرارتي روي قطعه نمي‌شود. کاربران در مدت زمان کوتاهی میتوانند از طریق عملکرد دستگاه، هزینه خرید آن را بدست آورند.
یکی از نکاتی که باید به آن توجه داشت، تفاوت میان واترجت و دستگاه جت مواد ساينده میباشد. در حالی که بسیاری این دو دستگاه را یکی میپندارند، باید گفت شباهت میان این دو بسیار است اما دو دستگاه مجزا محسوب میشوند. در حالی که تكنولوژي واتر جت به حدود 20 سال پيش برمي‌گردد، دستگاه جت مواد ساينده حدوداً 10 سال بعد ساخته شد. اساس هر دو دستگاه مبتنی بر روش افزايش فشار آب تا حد خيلي زياد و خروج آب از يك روزنه كوچك به خارج است.
دستگاه واترجت از يك خروجی باريكه استفاده مي‌كند كه آب از دهانه آن خارج مي‌شود و مي‌تواند مواد نرمي از قبيل پارچه و مقوا را برش دهد و ليكن نمي‌تواند مواد سخت‌تري را برشكاري نماید. مقدار فشار آب در دهانه ورودي، از 20 تا 55 هزار پوند بر اينچ مربع است که از دهانه كه قطر آن به طور نمونه 015/0-010/0 اينچ است، با فشار بالا خارج مي‌شود.
دستگاه جت مواد ساينده، مواد ساينده به جت‌آب افزوده میشود تا بتواند مواد سخت‌تر را نيز برش دهد. سرعت خيلي زياد جت آب باعث ايجاد خلاء شده و مواد ساينده را به داخل نازل، میکشد. بیشتر کاربران دستگاه زماني كه منظورشان جت ساينده است، به غلط اصطلاح واترجت را به كار مي‌برند که کاملا اشتباه میباشد.
قیمت يك دستگاه كامل نازل واترجت در حدود 500 تا 1000 دلار است اما هزینه خرید جت سازنده بین 800 تا 2000 دلار میباشد. هزينه عملياتي جت مواد ساينده به علت مصرف مواد ساينده و سايش تيوپ مخلوط‌كننده مواد ساينده با آب، بیشتر از واتر جت است.
یکی از معایب دستگاه واتر جت، نازلهای آن میباشد که یک سوراخ بسیار کوچک دارد که آب با فشار از آن به بيرون پاشيده مي‌شود. همچنین ممكن است خروجی دستگاه به مرور زمان ترك برداشته و يا در اثر رسوب در دهانه ياقوتي نازل در اثر ورود مواد زائد، گرد و كثافت بسته شود. برای جلوگیری از این موارد میتوان از یک فیلتراسیون استفاده کرد.
رسوباتی که در دهانه دستگاه ایجاد میشوند ممکن است در اثر مواد معدني موجود در آب نيز پديد آيد. نازل دستگاه واترجت را مي‌توان در مدت كوتاهي حدود 2 تا 10 دقيقه تعويض نمود. قیمت نازل بالا نیست. همچنین نازل‌هاي الماسه ای نیز در بازار موجود است که قیمت آنها بالاتر است اما مقاومت آنها در مقابل رسوبات بالاتر است. ابعاد و شكل هندسي دهانه نازل در نحوه عملكرد آن موثر است و در مورد نازل‌هاي الماسي باید با دقت بیشتری صورت بگیرد. ضمن اینکه قیمت نازلهای الماسی بالاتر از الماس های یاقوتی است.
![]()
- نقایص نازل‌هاي دستگاه جت مواد ساينده
- نازل‌هاي جت مواد ساينده دارای یک طرح ساده هستند که ممکن است گاهی موجب بروز برخی مشکلات شود.
- تیوپ جت مواد ساینده اشاره کرد که مخلوط‌كننده يك قطعه با قیمت بالاست که ممکن است به علت سايش در اثر مواد ساينده، از بین برود و نیاز به تیوپ جایگزین بود.
- از آنجا جت مواد ساينده قادر است هر چيزي را برش دهد و اين توانايي بالايي فرسايش و در نتيچه آن برش مسير عبور و تيوپ مخلوط‌كننده را نيز تحت تاثير قرار مي‌دهد، در قیمت آن موثر میباشد.
- تيوپ مخلوط‌كننده دستگاه جت مواد ساينده، گاهی مسدود مي‌شود. به این دلیل که در اثر مواد زايد و كثيف و همچنين دانه‌هاي مواد ساينده كه از اندازه استاندارد بزرگ‌تر باشند، تیوپ مسدود می گردد.
- مزاياي ماشينكاري با جت مواد ساينده
- تنظيم و برنامهريزي فوق‌العاده آسان و سريع
برای استفاده از دستگاه جت مواد ساينده، به تغيير ابزار جهت كارهاي مختلف نیاز نیست. بلکه برعكس ديگر دستگاه‌هاي ماشينكاري كه حتي براي تعويض ابزار نيز نیازمند برنامه ریزی و تنظیم هستند، تنها برنامهريزي لازم براي انجام عمليات، ارائه نقشه قطعه به دستگاه است و در صورتی که مشتري نقشه قطعه كار را روي يك ديسكت به شما تحويل دهد، نصف كار صورت گرفته است. به این معنا که شما در توليدات كم و حتي تك‌سازي هم مي‌توانيد سود قابل توجهي را کسب نمایید.
- نیاز کم فیکسچر براي اغلب كارها
پس از قرار دادن مواد تخت روي ميزكار می توان دو وزنه 10 پوندي روي آن قطعه كار محکم نمود و براي قطعات كوچك نیز با استفاده از رويندهاي كوچك، كار را فیکس کرد.
- امكان ماشينكاري تقريباً هر قطعه دو بعدي و گاهی سه بعدی
یکی دیگر از مزایای جت مواد ساینده، امكان ماشينكاري شعاع‌ها و گوشه‌هاي داخلي با شعاع كم، امكان ساخت فلانج كاربراتور با سوراخ‌ها و همه چيزهاي لازم آن می باشد. برخي از جت مواد ساینده فوق‌العاده پيشرفته، می توانند ماشينكاري سه بعدي را نیز انجام دهند که این کار مستلزم دقت بالایی است. از این روی صرفاً جهت امور کاربردی و خاص مورد استفاده قرار می گیرد.
- اعمال نيروي جانبي بسيار كم به قطعه حين ماشينكاري
کاربران جت مواد ساینده می توانند قطعاتي كه ضخامت ديواره آنها به كوچكي 0025/0 اينچ باشد را به راحتي و بدون تركيدگي و يا حتي لب‌پريدگي، ماشينكاري نمایند. علاوه بر این، ميزان نيروي جانبي برش بسیار پایین است که اين امكان را فراهم مي‌كند تا بتوان اشكال لانه زنبوري و تو در تو توليد نموده و از متريال حداكثر استفاده را نمود. بیشتر اوقات هیچ گرمايي روي قطعه كار ايجاد نمي‌شود. از این رو می توان قطعه كار را ماشينكاري کرد. بدون ايجاد پيچيدگي در قطعه كار، بدون توليد دودهاي سمي، افزايش دما و سخت شدن قطعه كار و بدون توليد دودهاي سمي و بدون ايجاد پيچيدگي در قطعه كار می توان قطعاتي را كه قبلاً سخت‌كاري شده‌اند و عمليات حرارتي بر روي آنها انجام شده است را به راحتي ماشينكاري نمود. در ايجاد سوراخ بر روي فولاد به ضخامت 2 اينچ حداكثر دماي قطعه كار به 120 درجه فارنهايت نیز مي‌رسد. اما برای ماشينكاري بر روي قطعات دیگر می توان از دمای پایین در حد دمای اتاق نیز استفاده کرد.
- بدون نياز به ايجاد سوراخ اوليه
بر خلاف ماشينكاري با وايركات كه نيازمند ايجاد سوراخ اوليه است، در اين روش به ايجاد سوراخ اوليه نیاز نیست و محدوديت مشخصي نیز براي ضخامت وجود ندارد اما سرعت برش متاثر ضخامت قطعه كار است.
- عدم آسيب‌رساني به محيط
شما مي‌توانيد از مواد ساييده شده قرمز رنگ كه از garnet باقی مانده است برای تزئين باغچه خود استفاده نمایید. در صورتی که قصد دارید قطعات زيادي از جنس مواد خطرناك از قبيل سرب و … را ماشينكاري نمایید، باید مقدار کمی از ماده استفاده شود تا به محیط زیست آسیب جدی وارد نشود.
- استفاده از باقی مانده مواد خام
زمان ماشينكاري قطعات گران قيمت از قبيل تيتانيوم، باقي مانده ماده خام نيز ارزش زیادی دارد چرا که عرض برش اين فرآيند كوچك بوده و پس از توليد قطعه اصلي، مي‌توان قطعات جدیدی را از مواد باقي مانده تهیه کرد.
- استفاده از جت مواد ساینده به عنوان یک ابزار
در روش استفاده از جت مواد ساینده به تغيير ابزار و برنامهريزي جهت تغيير ابزار نیاز نیست. برنامهريزي، تنظيم دستگاه و تميز كردن نيز زمان زيادي را به خود اختصاص نمی دهد و از این جهت، روش سرعت توليد و بهره وري بالاست.
- عمر نازل برشكاري
برای یک دستگاه جت مواد ساينده قطعه تیوپ اهمیت زیادی دارد زیرا مخلوط کننده مواد ساینده با آب می باشد. این در حالی است که برخی به اشتباه بر این نظرند که قطعه نازل اهمیت بیشتری دارد. نازل را می توان تعویض نمود و قیمت و هزینه تعویض آن نیز بالا نیست. می توان از نازل یاقوتی استفاده کرد که قیمت پایین تری نسبت به تیوپ دارد.
نازل با جنس ياقوت قرمز و آبي شباهت زیادی با یکدیگر دارند و تنها تفاوت آنها در رنگ است. علت رنگ قرمز rubyها به علت درصد بالاي كرم موجود در آنها می باشد و در مقابل sapphireها دارای رنگ آبي هستند که علت آن وجود درصد بالاي آهن موجود در آنها می باشد. اما هر دو سنگ جزء ياقوت معدني به شمار می روند. در صورتی که عمر مفيد نازل اهمیت زیادی براي شما دارد، مي‌توانيد به جاي نازل با جنس ياقوت قرمز يا آبي، از نازل الماسه استفاده نمایید که در مقابل رسوبات نیز مقاوم است.
- مدت كاركرد مفيد تيوب مخلوط‌كننده
استفاده از يك تيوب مخلوط‌كننده قدیمی و صدمه دیده در اثر كاركرد همچون به كارگيري يك تيغچه الماسه كند شده است. تشخیص اینکه تیوب در چه زمانی قابل استفاده و چه زمانی باید آن را کنار گذاشت، مشکل است. آنچه اهمیت دارد این كه ساييدگي در تيوب موجب پایین آمدن كارآيي ماشينكاري مي‌شود. توصیه ما استفاده از تیوب جدید برای کارهای دقیق میباشد. عوامل زیادی برای عمر مفید تیوب دخیل هستند به عبارت دیگر، متوسطِ عمر مفید تیوب بین 20 تا 100 ساعت می باشد. که ممکن است در برخی از تیوبها این زمان طولانی تر و یا کوتاه تر شود.
زمانی که هزينه‌هايي از قبيل دهنه‌هاي نازل و تيوب اختلاط كه قطعات گران‌قيمت و فرسايشي هستند را مورد توجه قرار مي‌دهيد، باید هزينه كل عملیات را نيز در نظر داشته باشید و آن را با سودمندي و قدرت توليد دستگاه مقايسه نمایید تا دستگاه جت مواد ساينده شايد سودآورترين دستگاه در كارگاه شما باشد.
- تلرانس‌ها و دقت‌هاي قابل دستيابي
به منظور توليد قطعات دقيق به دستگاه دقيق نيز نیاز است. البته پارامترهاي ديگري نيز وجود دارند كه مهم و قابل توجه هستند از جمله يك ميزكار در دقت كار تاثير زیادی بر جای می گذارد. آنچه به عنوان فاكتور اصلي در دقت و تلرانس محسوب می شود، نرم‌افزار دستگاه است و نه سخت‌افزار آن.
مهارت کاربر در میزان کارایی تلرانس موثر است. در سالهای اخیر، پيشرفت‌هاي مهمي در رابطه با كنترل فرآيند به منظور دستيابي به تلرانس‌هاي بالاتر، انجام شده است. دستگاه 10 سال پيش داراي تلرانس كاري بين 060/0 تا 10/0 اينچ بوده اما در حال حاضر، دستگاه‌هايي ساخته می شود که می توانند قطعاتي با تلرانس 002/0 اينچ توليد نمایند.
مواد سخت‌تر نوعاً پس از برشكاري كمتر taper شده‌اند که این موضوع باید در تعيين ميزان تلرانس قابل دستيابي، مورد توجه قرار بگیرد.
زمانی که ضخامت قطعه كار بالا می رود، كنترل رفتار خروجي جت ساينده در محلي كه از قطعه كار خارج مي‌شود، با مشكل مواجه می گردد و به هر میزان که ضخامت قطعه كار افزايش يابد، ميزان شيب‌دار شدن و احتمال لب‌پريدگي آن نیز بالا می رود.
زمانی که دقت کار بالا رود، حركت ميز دقيق‌تر و قابل كنترل‌تر خواهد بود.
ارتعاشات بين قطعه كار، سيستم حركتي، ضعف در كنترل سرعت و تغيير ناگهاني در وضعيت دستگاه مي‌تواند سبب بروز عيب در قطعه كار گرديده شود.
از آنجا که ابزار برشي يك جرياني از آب پر فشار همراه با مواد ساينده می باشد، لذا زمان خروج از قطعه كار، حالت اريبي شكل پدید مي‌آيد. به منظور حصول تلرانس و دقت لازم بايد اين عقب‌افتادگي با كنترل مناسب جبران شود. چرا که ممکن است موجب بوجود آمدن مشکلات زیر شود:
- گوشه‌هاي داخلي
زمانی که جت به یک گوشه داخلي از مسير برش وارد می شود باید سرعت پيشروي را کاهش داد تا عقب‌افتادگي قسمت انتهايي جت جبران شده و مسير برش صاف و بدون شيب‌دار شدن توليد گردد. در غير اين صورت احتمال افزايش شعاع گوشه وجود دارد. علاوه بر این، پس از اتمام ماشين كاري گوشه‌ها و رسيدن به خط مستقيم نباید سرعت پيشروي بصورت ناگهانی افزايش يابد چرا که اين عمل موجب پس زدن دستگاه جت و آسيب‌ديدگي قطعه كار می شود.
- ميزان پيشروي
هنگامي كه سرعت پيشروي كاهش داده مي‌شود، عرض مسير برش ورقه، تنها مقدار اندكي افزايش پیدا می کند.
- در اطراف منحني‌ها
هنگامي كه جت مي‌خواهد از يك مسير منحني شكل عبور نمايد، lag باعث شيب‌دار شدن مي‌شود، از این رو به منظور جلوگيري از اين امر بايد سرعت حركت خطي مسير برش را کاهش داد تا قسمت انتهايي جت و قسمت ابتدايي آن كه اين دو مابين محل ورود جت و محل خروج آن از قطعه كار قرار دارند در یک راستا قرار بگیرند و از شيب‌دار شدن آن جلوگيري شود.
- سرعت
هر گونه حركت سریع و ناگهاني مانند تغيير در ميزان پيشروي موحب آسيب‌ديدگي قطعه كار می شود. از این رو براي كارهاي فوق‌العاده دقيق، سرعت و شتاب باید کنترل گردد.
- ثبات فشار پمپ
تغييراتی که در فشار پمپ واتر جت ایجاد می شود، مي‌تواند بر روي قطعه نهايي تاثیر نامطلوب بگذارد از این رو باید در حين انجام عمليات به گونه ای برنامهريزي کرد كه تغييرات فشار پمپ به حداقل برسد تا از ايجاد اثرات نامطلوب بر روی قطعه كار جلوگيري شود. رعایت این نکته مواردي كه تلرانس مورد نظر در حدود 005/0 اينچ باشد، اهمیت بیشتری دارد. پمپ‌هاي قديمي‌تر اغلب بيشتر موجب ایجاد چنين مشكلاتي مي‌شوند اما پمپ‌هايي كه با استفاده از سيستم ميل‌لنگ كار مي‌كنند، می توانند علت توزيع فشار يكنواخت‌تر و منظم‌تر گردند.
- فاصله میان نازل و قطعه كار
برخي از نازل‌ها موجب شيب‌دار شدن بيشتري در مسير برش می شوند. نازل‌هاي بلندتر معمولاً شيب كمتري ایجاد می کنند. كاهش فاصله میان نازل و سطح قطعه كار موجب كمتر شدن شيب می شود.
- تجربه اپراتور
سيستم جت مواد ساينده می تواند قطعات را با تلرانسي از 020/0 اينچ تا 001/0 اينچ ایجاد کند. امتياز و برتري يك دستگاه جت مواد ساينده نسبت به نوع مشابه خود، در سهولت دستيابي به تلرانس‌هاي مذكور است و چنانچه نازل بتواند نسبت به محورهاي x و y با تلرانس 01/0 اينچ قرار بگيرد، می توان قطعه‌اي با ضخامت 5/0 اينچ را با تلرانس 002/0 اينچ توليد کرد. علاوه بر مطالب گفته شده، تجربه اپراتور نيز در این امر تاثیر گذار می باشد.
- عرض برش
عرض برش كه همان عرض پرتو جت یا قطر است، تعیین می کند که تا چه میزان می توان گوشه‌هايي تيز و با حداقل شعاع گوشه توليد کرد. كوچكترين قطر پرتو جت، عرض برشي با پهناي 030/0 اينچ مي نماید. دستگاه‌هاي جت با قدرت عملياتي بالاتر به نازل‌هاي بزرگتري نیاز دارد چرا که حجم آب و مواد ساينده نيز بيشتر می شود.
مشخصات کلی دستگاه های برش و حکاکی ليزری عبارتند از:
- عملکرد مطلوب با دقت بسيار بالا
- قيمت نسبتا پايين برای خرید و نگهداری
- قابليت برش و حکاکی مواد غيرفلزی در برخی از دستگاه‌ها که قابليت برش مواد فلزی را نيز دارند.
ماشینهای برش و حکاکی ليزری، که در ميان مردم با نامهای گوناگونی از قبیل دستگاههای چاپ ليزر، دستگاههای برش ليزر، دستگاههای حک ليزری، دستگاههای ليزر و یا دستگاههای حکاکی ليزری شناخته شده هستند، برای هدفهای گوناگونی در صنايع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. مهم ترين ويژگیهای اين ماشین ها عبارت است از:
- انعطاف پذيری بالا
- عدم نياز به دخالت دست
- سرعت بالای حکاکی و برش
- امکان کار بر روی طيف وسيعی از مواد
- دقت بالا در فرآيندهای برش و حکاکی
- سهولت تبديل طرح طراحی شده به محصول