Công nghệ cắt tia nước CNC hiện đại

Máy cắt tia nước CNC là một sản phẩm công nghiệp sử dụng tia nước áp lực cao để cắt các vật liệu khác nhau. Có thể chỉ sử dụng nước để cắt các vật liệu mềm như gỗ và cao su, hoặc nước có thể được trộn với một chất mài mòn (như hạt mài hoặc nhôm oxit) để cắt các vật liệu cứng hơn.

Để giảm tiếng ồn và văng mảnh, việc cắt thực tế thường được thực hiện dưới nước và áp lực nước thường nằm trong khoảng từ 20.000 đến 55.000 PSI (pound mỗi inch vuông), hoặc 50.000 đến 60.000 PSI. Hãy nghĩ về một máy cắt tia nước CNC có áp suất cao hơn khoảng 30 lần so với máy giặt công suất nhưng vẫn phun nước qua vòi phun chuyên dụng hẹp hơn (thường có đường kính khoảng 0,010 đến 0,015 inch) . Vòi phun này được lựa chọn đặc biệt cho khả năng chống ăn mòn của nó.

Nước thường được đưa vào bộ phận phun nước CNC bằng máy bơm và bộ lọc. Quá trình lọc là rất quan trọng vì chỉ có nước sạch mới có thể đạt được áp suất cực cao cần thiết để tạo ra dòng cắt phù hợp. Lọc cũng bảo vệ các bộ phận áp suất cao; mặc dù trong một số trường hợp, một hệ thống xử lý nước có thể được yêu cầu nếu nước có chứa các khoáng chất có hại.

Có các hợp chất trong nước có thể dẫn đến ăn mòn sớm, có thể gây ra thiệt hại cho các bộ phận áp lực. Ngoài ra, có các khoáng chất như muối magiê, canxi, clorua và sunfat dẫn đến giảm áp suất, có nghĩa là bạn có thể phải sử dụng chất làm mềm nước.

Mỗi hệ thống máy cắt tia nước có thông số kỹ thuật về kích thước của các hạt mà nó có thể xử lý, và hầu hết các nhà sản xuất sẽ chỉ ra quá trình lọc cần thiết để bảo vệ các bộ phận máy. Để biết sự phù hợp của việc cung cấp nước của bạn, hãy xem hàm lượng TDS (tổng chất rắn hòa tan) của nước. TDS đơn giản là tổng của tất cả các vật liệu – hữu cơ và vô cơ – hòa tan trong nguồn nước. Một số nhà sản xuất máy cắt tia nước khuyến nghị sử dụng Thẩm thấu ngược trong đó TDS vượt quá một mức nhất định.

Lưu ý: Không phải lúc nào cũng cần xử lý trước nước nếu TDS nằm trong mức có thể kiểm soát được (thông thường ở mức hoặc dưới 250 ppm). Miễn là nước nằm trong mức TDS cho phép, sử dụng nước là ổn – cho dù trong một tia nước chỉ có nước hoặc mài mòn.

Cách máy cắt tia nước hoạt động

Hãy nghĩ về một máy cắt tia nước CNC như một công cụ tăng tốc độ xói mòn. Đó là một quá trình cưa cơ học không sinh nhiệt hoạt động giống như một lưỡi cưa để cắt vật liệu. Vòi phun hướng một dòng nước mỏng tốc độ cao – đôi khi chứa những mảnh đá sắc nhọn – để bắn phá vật liệu bị cắt. Vòi này thường được kết nối với một máy bơm nước áp lực cao cung cấp cho nó đủ áp lực.

Các mảnh đá, nếu có, thường là các mảnh garnet, là một loại đá cứng thường được sử dụng trong giấy nhám. Các vật liệu khác có thể được sử dụng, nhưng garnet luôn là lựa chọn yêu thích để cắt các tấm kim loại.

Ở đầu vòi, luồng được dẫn qua một lỗ nhỏ bọc kim loại quý, chống mài mòn, tập trung nó vào một kim kim cứng, do đó tạo ra một công cụ cắt mạnh mẽ và hiệu quả cao, hoạt động với tốc độ gấp 2 đến 3 lần tốc độ âm thanh.

Hoạt động

Bước đầu tiên là tạo áp suất với sự trợ giúp của bơm cao áp có thể vượt quá 6.000 bar. Bước thứ hai là chuyển đổi áp suất này thành vận tốc thông qua một lỗ có đường kính nhỏ. Bước cuối cùng (tùy chọn) là thêm garnet, giúp tăng sức mạnh cắt lên 1.000 lần.

Thật thú vị, vòi phun cũng có thể được tích hợp vào thiết bị chuyển động nhiều trục trong đó đầu cắt thường được gắn trên cánh tay robot. Ví dụ, một máy cắt tia nước 5 trục có khả năng cắt các góc nghiêng và đường viền bằng cách kiểm soát góc cắt. Tất nhiên, kết quả như vậy có thể được tạo ra bằng các phương pháp truyền thống như mài góc, nhưng sử dụng tia nước làm giảm đáng kể tiếng ồn được tạo ra trong quá trình, trong số những lợi ích khác.

Thêm mài mòn

Máy cắt tia nước CNC cũng có thể hoạt động với sự trợ giúp của các chất phụ gia và chất mài mòn như nhôm oxit hoặc garnet, được biết đến để tăng cường quá trình cắt.

Sự trộn lẫn của mài mòn vào dòng xảy ra bên trong đầu cắt tia nước. Thông thường, dòng nước tốc độ cao tạo ra một khoảng trống hút một lượng mài mòn vào buồng trộn để tạo ra luồng phản lực mạnh mẽ. Sau khi chất mài mòn được thêm vào, tia nước – các hạt mài mòn – sẽ thoát khỏi ống hội tụ dưới dạng dòng nước siêu âm mang theo chất mài mòn mòn qua các vật liệu như thủy tinh, thép và đá granit.

Bất kỳ sức nóng nào xảy ra từ quá trình này sẽ bị dập tắt bởi dòng nước trước khi nó làm nóng xung quanh. Bên cạnh việc thiếu nhiệt, động lượng của dòng đảm bảo các hạt chuyển động theo đường thẳng sau khi thoát khỏi vòi phun, và điều này dẫn đến một lưỡi cắt siêu thẳng và chính xác cho một số vật liệu.

Cắt tia nước mài mòn có nghĩa là cho các vật liệu cứng không thể cắt bằng nước tinh khiết – như đá, kim loại, gốm tổng hợp và vật liệu tổng hợp. Tuy nhiên, một số vật liệu không thể được cắt thành công bằng cách sử dụng máy cắt tia nước CNC. Một trong số đó là kính cường lực, sẽ vỡ ra khi thực hiện bất kỳ nỗ lực cắt nào.

Ưu và nhược điểm

Một trong những lợi ích chính của việc sử dụng máy cắt tia nước CNC là nó có khả năng cắt vật liệu mà không can thiệp vào cấu trúc vốn có của chúng, và điều này chủ yếu là do không có vùng chịu ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Tính năng này giúp cắt kim loại dễ dàng hơn mà không làm thay đổi tính chất bên trong của chúng và rất hữu ích khi vật liệu được cắt nhạy cảm với nhiệt độ cao liên quan đến các phương pháp cắt khác.

Lợi ích khác:

• Có thể cắt hình dạng phức tạp
• Có thể cắt vật liệu không đồng nhất
• Cắt các vật liệu cứng như thép không gỉ và thép cứng
• Giúp cắt chính xác cao
• Không bụi, không mùi và không sinh nhiệt

Nhược điểm:

• Thời gian cắt dài hơn so với hệ thống cắt truyền thống
• Quá trình tốn kém, nằm ngoài tầm với của các công ty nhỏ
• Không hiệu quả để cắt các vật liệu rất dày vì nó sẽ gây ra nhiều vấn đề trong việc duy trì độ chính xác kích thước

Ứng dụng

Máy cắt tia nước khá mới và là phương tiện thay thế các quy trình truyền thống như rạch, cắt bánh răng, khoan, phay biên dạng chuốt và cưa trong ngành khai thác ,ô tô và công nghiệp hàng không vũ trụ.