Waarom druk van belang is bij schurend waterstraalsnijden?

Als 20 ^e Toen de eeuw naderde, ontstond er een heel nieuw concept voor gebruik in de metaalproductie. Tot de jaren tachtig werd water in industriële omgevingen algemeen beschouwd als een nuttige stof, voornamelijk vanwege de reinigende of verkoelende eigenschappen. Niemand zag water echt als iets dat de kracht van een goede zaag of een lastoorts kon evenaren als het gaat om het doordringen en snijden van materialen.

En toch, in de jaren tachtig, is dat precies wat er gebeurde. Die heldere, onschadelijke vloeistof die voor veel verschillende doeleinden werd gebruikt, zowel persoonlijk als professioneel, onderging een radicale transformatie. Wanneer het door de juiste soort technologie wordt geleid, verandert een stroom water van iets dat wordt gebruikt voor aangename douches in een ongelooflijke kinetische kracht die in staat is om zuivere, nauwkeurige sneden door metaal te maken.

Nu, in de 21 ^st eeuw is het gebruik van waterjets, met name schurende waterjets, een goed begrepen, veelgebruikte industriële technologie. En het geheim van het succes van deze nieuwe techniek heeft alles te maken met natuurkunde en het gebruik van druk.

De opkomst van water

Toen waterjets voor het eerst hun debuut maakten in de jaren tachtig, waren het ruwere, minder krachtige gereedschappen die de klus klaren, maar ze concurreerden ook met andere opkomende technologieën van die tijd, zoals plasmasnijders. Technologieën zoals lassers en plasmasnijders, hoewel effectief, vereisten echter een uitgebreide infrastructuur om te kunnen werken. Afhankelijk van het type gereedschap dat werd gebruikt, was een arsenaal aan gassen en elektrische apparatuur nodig om deze apparaten te gebruiken, en de bijwerkingen van het gebruik waren restanten zoals intense hitte, verblindend licht en dampen die een gezondheidsrisico vormden bij inademing.

Een waterstraal daarentegen vormde geen van deze bedreigingen. Net als bij een vlam, was het enige gevaar dat een waterstraal voor omstanders bood, direct contact maken met het water zelf terwijl het aan het snijden was. Voor bepaalde industriële klussen waarbij alleen beweging op twee assen nodig was, bleek een waterstraal een efficiënte oplossing voor snij- en assemblagelijntaken. Maar het werd aanvankelijk beperkt door één fysica-gerelateerde factor; de druk.

Druk=Snelheid

Een waterjet werkt door een uiterst geavanceerd pompsysteem. Toen de technologie voor het eerst arriveerde, werd de druk die nodig was om effectief te snijden stapsgewijs opgevoerd. In 20 jaar gebruik is de drukdrempel erin geslaagd om ongeveer 60.000 psi te bereiken. In het afgelopen decennium hadden beter onderzoek en betere technologie echter snellere, grotere resultaten opgeleverd en de nieuwste waterjets kunnen nu 90.000 psi bereiken.

De reden dat druk zo cruciaal is voor de werking van een waterstraal, is dat deze kracht vervolgens kan worden vertaald in de snelheid waarmee het water beweegt. Hoe hoger de druk, hoe sneller de snelheid en hoe smaller en nauwkeuriger het snijden en regelen van de waterstraal kan zijn. Voeg een schurende component toe, wat schurende waterjets doen, en de snijkracht van deze technologie neemt nog meer toe.

Meer snelheid betekent meer efficiëntie

Het schurende bestanddeel dat wordt gebruikt in schurende waterstralen is meestal granaat. Wanneer het wordt toegevoegd aan een waterstroom met hoge snelheid, verhoogt het het vermogen en de efficiëntie, maar binnen bepaalde grenzen. Omdat het een fysieke stroom is, kan water maar een beperkt aantal granaatdeeltjes bevatten, en de snelheid waarmee het water zich voortbeweegt, is van invloed op de hoeveelheid schuurmiddel die nodig is.

Dit betekent dat als een schurende waterstraal een optimale druk bereikt, dit zich vertaalt in een snelheid die hoog genoeg is om minder schuurmiddelen nodig te hebben om het werk te doen. Dat betekent meer efficiëntie, meer kosteneffectiviteit en minder verspilling van middelen. Bij 90.000 psi is dit drukniveau voldoende voor de overgrote meerderheid van de taken die in een industriële omgeving vereist zijn.

Nu is de echte uitdaging het optimaliseren van deze technologie om deze nog beter af te stemmen op specifieke industriële behoeften. De kracht is er nu, en het vinden van manieren om het te vergroten, kan een geval van overkill zijn. Maar het vinden van slimmere, meer aangepaste manieren om die kracht voor verschillende doeleinden toe te passen, kan nog efficiëntere en indrukwekkendere resultaten opleveren.