همه چیز درباره دستگاه cNC واترجت و کاربردهای آن
در دنیای صنعت و تکنولوژی های پیشرفته، روش های برش مواد به طور مداوم در حال بهبود و توسعه هستند. یکی از نوآورانه ترین و کارآمد ترین این روش ها، دستگاه CNC واترجت است. فناوری برش CNC توانسته با ترکیب قدرت آب تحت فشار بالا و سیستم کنترل عددی، انقلابی در دقت و کیفیت برش ایجاد کند. در این مقاله به بررسی کامل این دستگاه، نحوه عملکرد، مزایا، محدودیت ها و کاربردهای گسترده آن می پردازیم.
دستگاه CNC واترجت چیست؟
دستگاه CNC واترجت (CNC Waterjet) نوعی ماشین برش صنعتی است که با استفاده از جریان بسیار پر فشار آب، که در بسیاری از مواقع با ذرات ساینده مانند گارنت ترکیب می شود، می تواند انواع مواد را بدون ایجاد حرارت برش دهد. این دستگاه تحت کنترل عددی کامپیوتری (CNC) عمل می کند، یعنی مسیر و شکل برش ها از طریق نرم افزار طراحی و کنترل می گردد.
اجزای اصلی دستگاه CNC واترجت
اجزای اصلی دستگاه CNC واترجت به طور کلی شامل موارد زیر است:
1) پمپ فشار قوی (High-Pressure Pump)
وظیفه این قطعه تأمین آب با فشار بسیار بالا (بین ۳۰۰۰ تا ۶۰۰۰ بار) است. این فشار زیاد برای برش مواد ضروری است.
2) نازل (Nozzle)
نازل مخصوصی که آب پر فشار از آن خارج می شود. در حالت برش ساینده، ساینده نیز در این قسمت با آب ترکیب می شود.
3) مخزن ساینده (Abrasive Hopper)
این مخزن محل نگهداری موادی نظیر گارنت است که برای تقویت قدرت برش به آب اضافه می شوند.
4) هد برش (Cutting Head)
هد برش بخشی از دستگاه است که نازل، سیستم تزریق ساینده و مکانیزم های حرکتی در آن قرار می گیرند.
5) سیستم کنترل CNC
واحدی کامپیوتری برای کنترل دقیق مسیر حرکت نازل و اجرای برنامه های برش از پیش طراحی شده می باشد.
6) میز کار (Cutting Table)
سطحی که متریال روی آن قرار می گیرد و عملیات برش روی آن انجام می شود، میز کار نام دارد که اغلب دارای مخزن آب برای جذب انرژی جریان برش است.
7) سیستم هدایت حرکتی (Motion System)
موتورها و ریل هایی هستند که امکان حرکت دقیق هد برش در محورهای X، Y و گاهی Z را فراهم می کنند.
8) فیلتر و سیستم تصفیه آب
وظیفه این بخش، تمیز نگه داشتن آب مصرفی و بازیافت آن جهت کاهش مصرف می باشد.
نحوه عملکرد دستگاه CNC واترجت
آب وارد پمپ شده و تا فشار حدود ۴۰۰۰ تا ۶۰۰۰ بار تقویت می گردد. سپس از طریق نازل باریک و خاصی با قطر حدود ۰.۲ تا ۰.۴ میلی متر خارج شده و به قطعه برخورد می کند. در صورت نیاز، مواد ساینده به آب اضافه شده و سبب برش دقیق و تمیز متریال حتی سخت ترین مواد مانند فولاد یا سنگ گرانیت می شود.
مزایای استفاده از دستگاه CNC واترجت
1) برش سرد (بدون حرارت)
برخلاف برش پلاسما، واترجت حرارتی ایجاد نمی کند؛ بنابراین ساختار فیزیکی یا شیمیایی ماده تغییر نکرده و دچار سوختگی، ذوب یا تاب برداشتن نمی شود.
2) قابلیت برش انواع مواد
واترجت می تواند تقریباً هر نوع ماده ای اعم از فلز، سنگ، شیشه، سرامیک، چوب، کامپوزیت، پلاستیک و حتی مواد حساسی نظیر لاستیک یا فوم را برش دهد.
3) دقت بسیار بالا
دقت برش واترجت بسیار بالاست (تا حدود 0.1 میلی متر)، که آن را برای برش های پیچیده و صنعتی به گزینه ای ایده آل تبدیل می کند.
4) لبه های تمیز و بدون نیاز به پرداخت
لبه برش شده معمولاً صاف و بدون پلیسه بوده و اغلب نیازی به عملیات ثانویه نظیر سوهان کاری، پرداخت و سنگ زنی ندارد.
5) کاهش ضایعات
به دلیل اینکه برش بسیار دقیق و باریک است (ضخامت برش حدود ۱ تا ۱.۵ میلی متر)، میزان هدررفت متریال به حداقل می رسد.
6) ایمنی بالا
به دلیل عدم ایجاد گاز، جرقه یا دود، محیط کار با واترجت بسیار ایمن تر از برش لیزر یا پلاسما است.
7) سازگار با محیط زیست
واترجت بدون تولید دود یا گاز سمی عمل کرده و بسیاری از سیستم ها قابلیت بازیافت آب و ساینده را دارند.
8) طراحی منعطف
به راحتی می توان طرح های پیچیده، منحنی یا قطعات سه بعدی را با این دستگاه برش داد، حتی روی متریال های چندلایه.
محدودیت ها و معایب
- تجهیزات و قطعات دستگاه CNC واترجت گران هستند.
- هزینه نگهداری بالا شامل پمپ، نازل، ساینده و سیستم های فیلتراسیون.
- سرعت برش فلزات نازک در این دستگاه کمتر از CNC لیزر است.
- واترجت به فضای بیشتر و تجهیزات جانبی نیاز دارد.
کاربردهای دستگاه CNC واترجت
دستگاه CNC واترجت به علت دقت، قدرت و انعطاف بالا در صنایع مختلف کاربردهای گسترده ای دارد. در ادامه به معرفی مهم ترین کاربردهای آن می پردازیم:
1) صنعت فلزکاری
- برش دقیق فولاد، آلومینیوم، مس، تیتانیوم و دیگر فلزات بدون تغییر در ساختار
- ساخت قطعات صنعتی، ماشین آلات، قالب ها و سازه های فلزی
2) صنعت سنگ و کاشی
- برش سنگ های طبیعی نظبر گرانیت، مرمر و تراورتن
- طراحی ظریف برای دکوراسیون داخلی، معرق سنگ و تابلوهای تزئینی
3) صنعت شیشه و آینه
- برش شیشه ساختمانی، سکوریت، و آینه با دقت بالا
- بدون ترک خوردگی یا لب پریدگی در لبه ها
4) صنعت خودروسازی و هوافضا
- ساخت قطعات پیچیده با تلرانس های دقیق
- برش فلزات سبک و مقاوم همچون آلیاژهای هوافضا
- برش قطعات فیبری و کامپوزیتی
5) صنعت الکترونیک
- برش برد های مدار چاپی (PCB)
- جداسازی دقیق قطعات کوچک بدون آسیب حرارتی
6) صنایع غذایی (با واترجت خالص)
- استفاده از واترجت بدون ساینده برای برش مواد غذایی مانند گوشت، کیک، ماهی و سبزیجات در خطوط صنعتی
- بهداشتی و بدون تماس فیزیکی
7) دکوراسیون
- طراحی نقش های پیچیده روی فلز، چوب، سنگ یا شیشه
- ساخت تابلو، پارتیشن و قطعات تزئینی سفارشی
8) صنایع دریایی و نظامی
- برش آلیاژهای مخصوص، کامپوزیت های ضدآب یا ضدگلوله
- دقت بالا در تولید قطعات مقاوم
مقایسه با سایر روش های برش
| ویژگی | واترجت | برش لیزری | برش پلاسما |
| نوع برش | سرد | گرم | گرم |
| دقت برش | بسیار بالا | بسیار بالا | متوسط |
| تاثیر حرارتی | ندارد | دارد | زیاد |
| انواع مواد | همه مواد | بیشتر فلزات، غیر فلزات نازک | فقط فلزات |
| هزینه اولیه | بالا | بالا | متوسط |
| نیاز به نگهداری | متوسط تا زیاد | زیاد | کم |
نکات مهم در انتخاب دستگاه CNC واترجت
نیاز صنعت: آیا به دقت بسیار بالا یا توانایی برش طیف وسیعی از مواد نیاز دارید؟
بودجه: هزینه خرید و نگهداری را بسنجید.
فضای کارگاه: واترجت ها فضای زیادی اشغال می کنند.
توان تخصصی: اپراتور آموزش دیده و پشتیبانی فنی ضروری است.
راهنمای نگهداری و افزایش عمر دستگاه واترجت
- سایش سریع نازل سبب کاهش دقت برش می شود. به همین دلیل، تعویض منظم نازل ضروری است.
- پمپ فشار قوی باید به صورت دوره ای بررسی شود تا بتوان هر گونه افت فشار یا نشتی را به موقع برطرف نمود.
- فیلترها باید به موقع تعویض شوند چون آلودگی آب باعث خرابی قطعات می گردد.
- تمیزکاری سیستم ساینده امری ضروری است. انسداد سیستم باعث افت کارایی می شود.
- آموزش اپراتور سبب افزایش بهره وری، کاهش خطا و کاهش هزینه تعمیرات می گردد.
دستگاه CNC واترجت؛ دقت، قدرت و تنوع در یک دستگاه
دستگاه CNC واترجت یکی از پیشرفته ترین تکنولوژی های برش در صنایع مدرن است. دقت بالا، برش سرد و چندمنظوره بودن آن، این دستگاه را برای کارگاه های صنعتی و هنری به گزینه ای فوق العاده تبدیل کرده است. اگرچه هزینه اولیه نسبتاً بالاست، اما بهره وری، کاهش ضایعات و حفظ کیفیت متریال، آن را به سرمایه گذاری ارزشمند تبدیل می کند.