Water Jet Machining:werking, onderdelen, voordelen en toepassingen met PDF

Vandaag zullen we bij The Mechanical post kijken naar een soort geavanceerd productieproces genaamd "Abrasive waterjet Machining" en "Water Jet Machining" en de verschillen tussen de twee.

Laten we beginnen met te begrijpen Wat is waterstraalbewerking en hoe werkt het? en daarna bespreken we de voordelen, nadelen en toepassingen ervan.

Ontvang uw exemplaar van de PDF over waterstraalbewerking aan het einde van dit artikel. Dus laten we zonder verder oponthoud beginnen!

Wat is waterstraalbewerking?

Water Jet Machining (WJM) is een geavanceerd, niet-conventioneel bewerkingsproces waarbij een waterstraal met hoge snelheid het werkstuk raakt en de bewerking veroorzaakt door erosie van het werkstukmateriaal.

In het WJM-proces ligt de druk van het water dat uit het mondstuk komt in het bereik van 60.000 psi of 4136,85 bar.

Dit betekent dat de druk bijna 4000 keer de normale atmosferische druk is (1 bar).

Het eenvoudige waterstraalbewerkingsproces is niet in staat om harde materialen te bewerken. Het kan alleen worden gebruikt voor zachtere materialen zoals rubber, ABS, leer, hout, plastic, enz.  

Dus om harde materialen zoals aluminium, staal, graniet, gietijzer, enz. Te bewerken, worden schurende deeltjes gemengd met de waterstraal om de bewerkingscapaciteit van het waterstraalbewerkingsproces te vergroten.

Dit proces is vergelijkbaar met ultrasone bewerking en schurende jetbewerking die de bewerking van het werkstuk met mechanische middelen veroorzaken. Dit bewerkingsproces is gekoppeld aan een CNC-machine voor nauwkeurige en geautomatiseerde besturing.

Werkingsprincipe van WJM

Het waterstraalbewerkingsproces werkt volgens het principe dat wanneer een waterstraal met hoge snelheid het werkstuk raakt, de bewerking van het werkstuk plaatsvindt door erosie van het werkstukmateriaal.

De constructie en werking van de eenvoudige waterstraalmachine zijn bijna gelijk aan zijn schurende tegenhanger. Laten we dus eens kijken naar de constructie en werking van de abrasieve straalmachine.

Bouw van waterstraalmachine

Dit zijn de belangrijkste onderdelen van het waterstraalbewerkingsproces:

• Waterreservoir
• Hydraulische pomp
• Hydraulische versterker
• Accumulator
• Richtingsregelklep
• Stroomregelklep
• Mengkamer
• Spuitmond
• Schuurstoftoevoer
• Vanger

Waterreservoir

Het waterreservoir wordt gebruikt om het water op te slaan dat wordt gebruikt in het waterstraalbewerkingsproces.

Hydraulische pomp

Een pomp is verantwoordelijk voor de circulatie van water en wordt gebruikt om de druk van het water te verhogen van atmosferische druk tot ongeveer 5 bar voordat het naar de hydraulische versterker wordt gestuurd.

Hydraulische versterker 

Dit is het apparaat dat verantwoordelijk is voor het creëren van de enorme hoeveelheid druk die door metalen kan snijden. De hydraulische versterker ontvangt het water onder druk van de pomp met ongeveer 5 bar en verhoogt dit tot ongeveer 4000 bar of ongeveer 60.000 psi.

Accumulator

Het water onder hoge druk wordt opgeslagen in de accumulator en wordt indien nodig naar het mondstuk gevoerd. De accumulator voorkomt ook fluctuaties in de watertoevoer tijdens het proces. De accumulator van de waterstraalbewerking is afhankelijk van de eigenschap "samendrukbaarheid van water ” zodat een gelijkmatige persdruk wordt gehandhaafd.

Richting Regelklep

Zoals de naam al doet vermoeden, wordt de richtingregelklep gebruikt om de richting van het water te regelen en daarmee het waterstraalbewerkingsproces te regelen.

Debietregelklep

Na de richtingregelklep wordt de stroomregelklep geplaatst en wordt gebruikt om de stroom of snelheid van het water dat uit het mondstuk komt te regelen.

Mengkamer

Het is de plaats waar de schurende deeltjes worden vermengd met de waterstroom.

Spuitmond

Het mondstuk is een apparaat voor het verkleinen van de doorsnede waarvan de functie is om de kinetische energie van het water te vergroten door de drukenergie erin om te zetten in kinetische energie.

Het mondstuk verhoogt de snelheid van water tot supersonische snelheden. Harde materialen zoals diamant of wolfraamcarbide om erosie van het mondstuk zelf door de waterstraal te voorkomen.

Dit is een gedetailleerde afbeelding van het mondstuk dat de vermenging van de schurende deeltjes met de waterstraal laat zien. Hier zijn de onderdelen die in de afbeelding worden getoond: 

• 1:Hogedruk waterstraal.
• 2:Hard materiaal (robijn of diamant).
• 3:Schurend deeltje (granaat).
• 4:Mengbuis.
• 5:Bewaker.
• 6:Scherpe waterstraal.
• 7:Werkstuk  

Schuurstoftoevoer

Het is een trechter van waaruit de schurende deeltjes worden toegevoerd. De toevoer voor schurende deeltjes zorgt voor een continue stroom van schurende deeltjes naar de waterstroom.

Materialen zoals siliciumcarbide, zand, aluminiumoxide, enz. worden gebruikt als schuurmiddelen bij waterstraalbewerking.

Vanger

De waterstraal wordt na gebruik opgevangen door de vanger, van waaruit het na goede filtratie en behandeling weer kan worden hergebruikt.

Bewerking van waterstraalbewerking

De hydraulische pomp ontvangt water uit het reservoir onder atmosferische druk en verhoogt dit tot ongeveer 4-5 bar.

Dit water wordt vervolgens naar de hydraulische versterker gestuurd die de waterdruk sterk verhoogt tot 4000 bar.

Het water onder druk wordt vervolgens naar de accumulator gestuurd, terwijl een deel ervan via de regelkleppen naar het mondstuk wordt gevoerd.

De accumulator slaat het water op en levert het indien nodig.

De stroomregelklep wordt gebruikt om de hoeveelheid water die het mondstuk bereikt te regelen.

Dit water wordt vervolgens door het mondstuk en de mengkamer geleid waar een supersonische waterstraal samen met schurende deeltjes wordt gecreëerd.

Deze waterstraal raakt vervolgens het werkstuk en door de schurende werking en hogesnelheidsstraal wordt het werkstuk bewerkt.

Het water wordt vervolgens opgevangen door de vanger van waaruit het opnieuw kan worden hergebruikt of veilig kan worden afgevoerd. Zo werkt het waterstraalbewerkingsproces.

Materialen die kunnen worden bewerkt met waterstraalbewerking

• Aluminium
• Staal
• Gietijzer
• Beton
• Stenen
• Graniet
• Metaallegeringen
• Hout
• Leer
• Keramiek
• Kunststoffen
• Rubber 
• Glas 
• Composieten enz.

Toepassingen van waterstraalbewerking

De toepassingen van waterstraalbewerking omvatten:

• Waterstraalbewerking wordt gebruikt bij het vervaardigen van lucht- en ruimtevaartcomponenten.
• Vervaardiging van motoronderdelen.
• Het wordt gebruikt om dikke platen van staal, aluminium, enz. te bewerken.
• Het wordt gebruikt voor boor- en snijbewerkingen.
• Materialen die met conventionele processen moeilijk te bewerken zijn.

Voordelen van waterstraalbewerking

• Bij waterstraalbewerking kan hoge precisie worden bereikt.
• Er is geen koelmiddel nodig tijdens het bewerken.
• Er kunnen complexe vormen en sneden worden gemaakt.
• Er kan een goede oppervlakteafwerking worden verkregen.
• Bewerkte onderdelen zijn stofvrij omdat ze door de waterstraal worden gewassen.
• Het is milieuvriendelijk omdat er geen schadelijke bijproducten worden geproduceerd.
• Het heeft lage bedrijfskosten in vergelijking met andere niet-traditionele processen.
• Omdat water wordt gebruikt om het werkstuk te bewerken, wordt er een verwaarloosbare hoeveelheid warmte gegenereerd.

Nadelen van waterstraalbewerking

• Zeer dikke materialen kunnen niet worden bewerkt met waterstraalbewerking.
• Er is een hoge initiële investering vereist.
• De benodigde tijd is veel langer in vergelijking met traditionele processen.

Bekijk deze video van "Waterjet channel" die een aambeeld van gietijzer in 2 stukken snijdt. Hun kanaal is volledig gebaseerd op waterstraalbewerking en je kunt ze bekijken op hun YouTube-kanaal dat een verscheidenheid aan producten snijdt met WJM.

Veelgestelde vragen over waterstraalbewerking

Wat is de volledige vorm van WJM in geavanceerde bewerkingsprocessen?

WJM staat voor Water Jet Machining in geavanceerde bewerkingsprocessen.

Wat zijn in WJM de eigenschappen van straalvloeistof die de MRR beïnvloeden?

Viscositeit, stroomsnelheid en snelheid zijn de eigenschappen die de metaalverwijderingssnelheid beïnvloeden.

Wat is het belangrijkste element van waterstraalbewerking voor materiaalverwijdering?

De waterstraal is het belangrijkste element voor het verwijderen van materiaal.

Hoe wordt het materiaal verwijderd bij abrasieve waterstraalbewerking?

Het materiaal wordt verwijderd door erosie veroorzaakt door de schurende deeltjes en de waterstraal.

Wat is het verschil tussen waterstraalbewerking (WJM) en schurende waterstraalbewerking (AWJM)?

Dat is een overzicht van Waterstraalbewerking. Als je dit artikel nuttig vindt, laat het ons dan weten in de reacties.

Vind je het leuk om The Mechanical-post te lezen? doe mee met ons telegramkanaal @themechanicalpost

We zijn er weer met weer een interessant artikel, tot die tijd Keep Learning!