فرآیند ماشینکاری با جت آب و مواد ساینده (AWJM)
اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیم
اسلاید 2: موضوع :فرآیند ماشینکاری با جت آب و مواد ساینده(AWJM)استاد:جناب آقای دکتر منصوریتهیه کنندگان :فاطمه شیخ عبدالکریمفرنود دادستانپاییز1387
اسلاید 3: بسم الله الرحمن الرحیم ماشينكاري با جت آب و ذرات سايندهAbrasive water jet machining
اسلاید 4: فهرستمقدمه تعریف ماشينكاري با جت آب و ذرات ساينده اساس و روش کار محدوديتهاي موجود در مورد نازلهاي مربوط به جت مواد سايندهبرخی از مزاياي ماشينكاري با جت مواد ساينده عمر نازل برشكار تلرانسها و دقتهاي قابل دستيابي ضخامت قطعه كار
اسلاید 5: دقت ميزكار استحكام و پايداري ميزكار كنترل جت مواد ساينده ) عقبافتادگي lag (عکس برخی از قطعاتی که با تولید شده اند و دستگاه آن AWJM منابع
اسلاید 6: مقدمه:سالهاست كه از استفاده از تكنولوژي جت مواد ساينده و جت آب ميگذرد و ليكن اخيراً اين دو فرآيند در زمينه بازار ماشین ابزار جايگاه مناسبي پيدا كرده است. اين موضوع مهم و قابل توجه است و تعدادي از نوآوران قديمي با استفاده از جايگزيني و تكميل فرآيندهاي معمولي ماشينكاري خود با استفاده از اين دو فرآيند (ماشينكاري با جتآب و جت مواد ساينده) سود فراواني بردهاند.در ضمن باید توجه داشت که فناوری های جت آب و جت ذرات ساینده و ((جت آب و ذارت ساینده)) با هم تفاوت دارند. مثلا در در جت آب از آب با فشار بالا و در جت ذرات ساینده از ذراتی که توسط سیال هوا شتاب گرفته اند استفاده میشود ولی در جت آب و ذرات ساینده از ترکیب دو مورد قبل استفاده میشود. که در این مقاله به مورد آخر بیشتر خواهیم پرداخت
اسلاید 7: تعریف ماشينكاري با جت آب و ذرات ساينده :در اين فرآيند جت آب همراه ذرات ساینده است كه با m/s900 سرعت(حدود 3 ماخ)حركت ميكند و به هنگام برخورد اين جريان به سطح قطعهكار ماده بر اثر برخورد ذرات شتاب گرفته با سیال آب به سرعت برداشته ميشود.آب از یک نازل خارج میشود که باید در فاصله خاصی از قطعه باشد. يك پمپ هيدروليك كه از يك موتور الكتريكي معمولاً تغذيه ميشود روغن را براي راهاندازي يك پمپ پيستوني رفت و برگشتي كه تشديد كننده ناميده ميشودبه فشار117bar ميرساند. و آب با فشار بالا از نوك نازل خارج ميشود
اسلاید 8: جهت پليسهگيري و برداشتن ناصافيهاي سطح نيز از جت آب استفاده ميشود. گاهي تا 30% ذرات ساينده كه اغلب دانههاي سيليكون كاربايت، اكسيد آلومينيوم طبيعي (كراندوم) و شيشه با اندازه دانه 10 تا 150 هستند اضافه ميشود. در اين حالت ماده با اثر سايشي مواد ساينده برداشته شده و آب به عنوان حامل آنها اثرات برخورد به سطح را تعديل ميكند. براي برش تختههاي مدار چاپي، براي حك نمودن روي شيشه، سراميك و مواد سخت نيز از جت آب استفاده ميشود.
اسلاید 9:
اسلاید 10: اساس و روش کار : کاربران انواع واتر جت ها ميتوانند آنها را سريع برنامهريزي كرده همچنين ميتوانند كل مجموعه تنظيمات دستگاه را تنظيم كرده و كل مجموعه تنظيمات دستگاه را چك كنند. ابزار دستگاه خيلي جالب است زیرا: ابزار، هم در ماشينكاري اوليه (خشنکاری) و هم در ماشينكاري ثانويه (پرداختکاری) يكي است و نيازي به تغيير ابزار نداریم. سرعت ساخت قطعات بسيار بالا و خارج از تصور ميباشد.
اسلاید 11: اين روش باعث ايجاد اثرات حرارتي روي قطعه نميشود. شما قبلاً عبارات واترجت و جت مواد ساينده را شنيدهايد، اين مهم است كه بدانيد جهت مواد ساينده همان واترجت نميباشد، اگرچه خيلي به هم شبيه هستند. تكنولوژي جتآب به حدود 25 سال پيش برميگردد و جت مواد ساينده حدوداً 10 سال بعد به وجود آمد. دستگاههای AWJMاز سایر دستگاههای نوین ارزانترند واز دستگاههای برش معمولی برترند.
اسلاید 12: آب در دهانه ورودي از 20 تا 55 هزار پوند بر اينچ مربع تحت فشار قرار ميگيرد، سپس از دهانه كه قطر آن به طور نمونه015/0-010/0 اينچ ميباشد. با فشار خارج ميشود و در سيستم جت مواد ساينده، مواد ساينده به جتآب افزوده شده تا بتواند مواد سختتر را نيز برش دهد. سرعت خيلي زياد جت آب باعث ايجاد خلاء شده و مواد ساينده را به داخل نازل مكش ميكند.
اسلاید 13: اغلب مردم زماني كه منظورشان جت ساينده است، به غلط اصطلاح واترجت را به كار ميبرند. يك مجموعه كامل نازل واترجت حدود 500 تا 1000 دلار ميباشد در صورتي كه نازل جت سازنده حدود 800 تا 2000 دلار هزينه در بر دارد. هزينه عملياتي جت مواد ساينده به خاطر سايش تيوپ مخلوطكننده مواد ساينده با آب و همچنين به خاطر مصرف مواد ساينده نسبت به واترجت خيلي زياد است.
اسلاید 14:
اسلاید 15: تنها محدوديت جتآب نازلهاي آن ميباشد و jewelداراي سوراخ بسيار ريزي بوده كه آب با فشار از آن به بيرون پاشيده ميشود. jewelممكن است ترك برداشته و يا در اثر رسوب در آن مسدود شدن دهانه ياقوتي نازل در اثر ورود مواد زائد و گرد و كثافت در دهانه ورودي آبinlet water صورت پذیرد و ميتوان براحتي و با استفاده از يك فيلتراسيون مناسب از بروز چنين مواردي جلوگيري نمود. رسوبات در اثر مواد معدني موجود در آب نيز ممكن است پديد آيد.
اسلاید 16: Jewelها را ميتوان در مدت كوتاهي حدود 2 تا 10 دقيقه تعويض نمود. همچنين قيمت بالايي نداشته و حدود 5 تا 50 دلار ميباشد، البته نازلهاي الماسه نيز وجود دارند وليكن قيمت آنها حدود 200 دلار ميباشد و همچنين ساخت آنها نيز مشكلتر از نازلهاي ياقوتي ميباشد. ابعاد و شكل هندسي دهانه نازل در نحوه عملكرد آن تاثير بسيار مهمي داشته و در مورد نازلهاي الماسي تامين اين دقت و تلرانس كمي مشكل و هزينهبر ميباشد.
اسلاید 17:
اسلاید 18: نازلهاي جت مواد ساينده علاوه بر طرح سادهاي كه دارند گاهگاهي ايجاد مشكلاتي نيز ميكنند. طرحهاي گوناگوني ساخته شدهاند ولي همگي در بروز يكسري مشكلات مشترك هستند. تيوپ مخلوط كننده يك قطعه و مجموعه گرانقيمت بوده و به علت سايش در اثر مواد ساينده داراي عمر كوتاهي نيز ميباشد. همانطوري كه گفته شد، جت مواد ساينده قادر است هر چيزي را برش دهد و در نتيچه آن برش مسير عبور و تيوپ مخلوطكننده را نيز تحت تاثير قرار ميدهد و همين مسئله در افزايش قيمت نهايي قطعه توليدي تاثير ميگذارد. محدوديتهاي موجود در مورد نازلهاي مربوط به جت مواد ساينده :
اسلاید 19: از ديگر مشكلات موجود در مورد دستگاههاي جت مواد ساينده اين است كه تيوپ مخلوط كننده نه هميشه بلكه گاهگاهي مسدود ميشود. معمولاً علت اين امر در اثر مواد زايد و كثيفdirtهمچنين دانههاي مواد ساينده كه از اندازه استاندارد بزرگتر باشند نيز حاصل ميشود.
اسلاید 20: برخی از مزاياي ماشينكاري با جت مواد ساينده : 1 _ برنامهريزي و تنظيم فوقالعاده سريع :در اين فرآيند نيازي به تغيير ابزار جهت كارهاي مختلف نميباشد، برعكس ديگر دستگاههاي ماشينكاري كه حتي براي تعويض ابزار نيز بايد براي دستگاه برنامهريزي كرد. تنها برنامهريزي لازم براي انجام عمليات ارائه نقشه قطعه به دستگاه ميباشد و اگر مشتري نقشه قطعه كار را روي يك ديسكت به شما تحويل دهد، نصف كار انجام شده است و اين به اين معني است كه شما در توليدات كم و حتي تكسازي هم ميتوانيد سود قابل توجهي ببريد.
اسلاید 21: 2 _ براي اغلب كارها نياز به فيكسچر خيلي كمي نياز است: براي مواد تخت ميتوان پس از قرار دادن آنها روي ميزكار با قراردادن دو وزنه 10 پوندي روي آن قطعه كار را فيكس نمود و براي قطعات كوچك ميتواند با استفاده از رويندهاي كوچك، كار را محكم نمود.
اسلاید 22: 3 _ امكان ماشينكاري تقريباً هر قطعه (شكل) دو بعدي و برخي از قطعات (اشكال) سه بعدي: امكان ماشينكاري شعاعها و گوشههاي داخلي با شعاع كم، امكان ساخت فلانج كاربراتور با سوراخها و همه چيزهاي لازم آن. برخي از دستگاههاي فوقالعاده پيشرفته قادر به ماشينكاري سه بعدي میباشند. ماشينكاري سه بعدي نيازمند و مستلزم دقت زيادي ميباشد. به همين دليل ماشينكاري سه بعدي صرفاً جهت كاربردهاي خاص به كار ميرود. به هر حال ماشينكاري جت مواد ساينده داراي توانمندي فوقالعاده در توليد اشكال دو بعدي است و ليكن در مورد اشكال سه بعدي داراي محدوديتهايي ميباشد.
اسلاید 23: 4 _ اعمال نيروي جانبي بسيار كم به قطعه حين ماشينكاري که هيچ :گونه تنش مکانيکي در فطعه به وجود نخواهدآمد بدين معني كه شما ميتوانيد با اطمينان قطعاتي كه ضخامت ديواره آنها به كوچكي 0025/0 اينچ باشد را به راحتي و بدون تركيدگي و يا حتي لبپريدگي، ماشينكاري كنيد. همچنين پايين بودن زياد ميزان نيروي جانبي برش اين امكان را فراهم ميكند تا بتوان اشكال لانه زنبوري و تو در تو توليد نموده و با اين كار را از متريال حداكثر استفاده را كرد.
اسلاید 24: 5 _ اغلب هيچ گونه گرمايي روي قطعه كار ايجاد نميشود:شما ميتوانيد قطعه كار را ماشينكاري كنيد. بدون ايجاد افزايش دما و سخت شدن قطعه كارو بدون توليد دودهاي سمي، و بدون ايجاد پيچيدگي در قطعه كار. شما ميتوانيد قطعاتي را كه قبلاً سختكاري شدهاند و عمليات حرارتي بر روي آنها انجام شده است را به راحتي ماشينكاري كنيد. در ايجاد سوراخ بر روي فولاد به ضخامت 2 اينچ حداكثر دماي قطعه كار به 120 درجه فارنهايت ميرسد و ليكن ماشينكاري بر روي ديگر قطعات در دماي اتاق انجام ميشود. نيازي به ايجاد سوراخ اوليه نميشود: بر خلاف ماشينكاري با وايركات كه نياز به ايجاد سوراخ اوليه ميباشد در اين روش نيازي به ايجاد سوراخ اوليه نميباشد.
اسلاید 25: 6 - عدم آسيبرساني به محيط : شما ميتوانيد از مواد ساييده شده قرمز رنگ كه از garnet بجاي مانده است جهت تزئين باغچه استفاده كنيد حتي اگر شما ميخواهيد قطعات زيادي از جنس مواد خطرناك از قبيل سرب و … را ماشينكاري كنيد، اين مهم است كه مقدار خيلي كمي از ماده برداشته ميشود. اين خود در حفاظت محيطزيست موثر است. باقي مانده مواد خام نيز قابل استفاده است. هنگام ماشينكاري قطعات گرانقيمت از قبيل تييانيوم، باقي مانده ماده خام نيز ارزشمند است زيرا عرض برش اين فرآيند كوچك بوده و پس از توليد قطعه اصلي، ميتوان از مواد باقي مانده مجدداً قطعات ديگري توليد نمود. تنها و تنها فقط به يك ابزار نياز است
اسلاید 26: 7 _ در اين روش نيازي به تغيير ابزار نميباشد و حتي نيازي به برنامهريزي جهت تغيير ابزار نميباشد و برنامهريزي و تنظيم دستگاه و تميز كردن نيز زمان زيادي نميبرد، از اين رو در اين روش سرعت توليد و بهرهوري خيلي زياد است.
اسلاید 27: عمر نازل برشكاري : به اشتباه خيال ميشود كه عمر نازل خيلي مهم و حساس است و اين در حالي است كه عمر قسمت نازل دستگاه اهميت آن چناني ندارد و آنچه كه مهم است عمر تيوپ مخلوطكننده مواد ساينده با آب است. Orifice يا jewel ارزان هستند و اصلاً قابل قياس با تيوپ اختلاط نميباشد. Jewelها (قسمت نازل يا دهانه خروجي آب است كه از جنس لعل يا ياقوت ميباشد) تقريباً ارزان ميباشند و اين در حالي است كه قيمت تيوپ مخلوطكننده بسیار بیشترميباشد.
اسلاید 28: ها Jewelنوعاً در اثر رسوبات معدني موجود در آب آسيب ميبينند كه البته اين رسوبات قابل برداشت ميباشند.jewelاز جنس ياقوت قرمز و آبي تقريباً يكسان هستندوتفاوتشان فقط در رنگشان است. اما اگر هنوز عمر مفيد نازل براي شما خيلي مهم است ميتوانيد بجاي نازل از جنس ياقوت قرمز يا آبي، از نازل الماسه استفاده كنيد ولي بهتر است فعلاً از يك سامانه مناسب فيلتراسيون آب استفاده كنيد.
اسلاید 29: مدت كاركرد مفيد تيوب مخلوطكننده چقدر است؟ براي روشن شدن موضوع بدانيد استفاده از يك تيوب مخلوطكننده كهنه و آسيب ديده در اثر كاركرد مانند بكارگيري يك تيغچه الماسه كند شده ميباشد. اين مشكل است كه بگوييم چه وقت يك تيوب كاملاً آسيب ديده و قابل كاربرد نميباشد. اما اين مهم است كه ساييدگي در تيوب باعث كاهش كارآيي ماشينكاري ميگردد. براي كارهاي دقيق بهتر است از يك تيوب جديد استفاده نمود. عمر مفيد تيوب به پارامترهاي زيادي بستگي دارد، به عنوان مثال نوعاً از 20 تا 100 ساعت ميتواند عمر مفيد متوسط فرض شود. البته با توجه به شرايط ممكن است از اين زمان سريعتر يا كندتر نيز سايش اتفاق بيفتد كه البته باز به شرايط كاري بستگي دارد.
اسلاید 30: پس هزينه اصلي عملياتي چه چيزي است؟ وقتي هزينههايي از قبيل تيوب اختلاط و دهنههاي نازل كه قطعات گرانقيمت و فرسايشي هستند را مورد توجه قرار ميدهيد بايستي هزينه كل عمليات را نيز در نظر گرفته و آن را با سودمندي و قدرت توليد دستگاه مقايسه كنيد وقتي شما چنين مقايسهاي را انجام دهيد خواهيد ديد كه دستگاه جت مواد ساينده شايد سودآورترين دستگاه در كارگاه شما باشد.
اسلاید 31: تلرانسها و دقتهاي قابل دستيابي : جهت توليد قطعات دقيق نياز به دستگاه دقيق نيز ميباشد. البته پارامترهاي ديگري نيز وجود دارند كه مهم و قابل توجه ميباشند. يك ميزكار دقيق در دقت كار تاثير دارد. فاكتور اصلي در دقت و تلرانس، نرمافزار دستگاه است نه سختافزار آن! تلرانس قابل دستيابي به مقدار زيادي به مهارت استفاده كننده بستگي دارد. اخيراً پيشرفتهاي مهمي در خصوص كنترل فرآيند جهت دستيابي به تلرانسهاي بالاتر صورت گرفته است. دستگاه 10 سال پيش داراي تلرانس كاري بين 060/0 تا 10/0 اينچ بوده است و ليكن امروزه دستگاههايي توليد شدهاند كه قادرند قطعاتي با تلرانس 002/0 اينچ توليد كنند.
اسلاید 32: جنس قطعه كار : مواد سختتر نوعاً پس از برشكاري كمتر taper (مخروطی) شدهاند و اين مسئله در تعيين ميزان تلرانس قابل دستيابي، قابل توجه است. Pictured here are 4 common forms of taper. At the top is taper caused by cutting quickly (V shaped taper. It is most common in very thin materials). Under that is zero taper. Below that is reverse taper, usually caused by cutting too slowly. At the bottom is barrel taper, which can occur in thick materials.
اسلاید 33: ضخامت قطعه كار :هنگامي كه ضخامت قطعه كار افزايش مييابد، كنترل رفتار خروجي جت ساينده در محلي كه از قطعه كار خارج ميشود، مشكل ميگردد و هر چه ضخامت قطعه كار افزايش يابد، ميزان شيبدار شدن و احتمال لبپريدگي افزايش مييابد. دقت ميزكار : واضح است است دقت بالاتر وقتي حاصل ميشود كه حركت ميز دقيقتر و قابل كنترلتر باشدكنترل جت مواد ساينده :چون اساساً ابزار برشي يك جرياني از آب پر فشار همراه با مواد ساينده است . هنگام خروج از قطعه كار حالت اريبي شكل بوجود ميآيد، لذا جهت حصول تلرانس و دقت لازم بايستي اين عقبافتادگي با كنترل مناسب جبران گردد.
اسلاید 34: اين مسلئه عقبافتادگي) lag (ميتواند در موارد ذيل بروز اشكال نمايد :الف- در اطراف منحنيها : هنگامي كه جت ميخواهد از يك مسير منحني شكل عبور نمايد، باعث شيبدار شدن ميگردد، lag بنابراين برايجلوگيري از اين امر بايستي سرعت حركت خطي مسير برش را پايين آورد و اجازه داد كه قسمت انتهايي جت و قسمت ابتدايي آن كه اين دو ما بين محل ورود جت و محل خروج آن از قطعه كار قرار دارد در يك راستا قرار گرفته و از شيبدار شدن آن جلوگيري گردد. ب- گوشههاي داخلي : هنگامي كه جت وارد يك گوشه داخلي از مسير برش ميگردد بايستي سرعت پيشروي را پايين آورد تا عقبافتادگي قسمت انتهايي جت جبران شده و مسير برش صاف و بدون شيبدار شدن توليد شود در غير اين صورت احتمال افزايش شعاع گوشه وجود خواهد داشت. همچنين پس از اتمام ماشينكاري گوشهها و رسيدن به خط مستقيم نبايستي سرعت پيشروي يك مرتبه افزايش يابد زيرا اين عمل باعث پس زدن ناگهاني جت و آسيبديدگي قطعه كار ميگردد
اسلاید 35: ج- ميزان پيشروي : هنگامي كه سرعت پيشروي كاهش داده ميشود، عرض مسير برش به میزان اندكي افزايش مييابد. د- شتاب :هر گونه حركت ناگهاني از قبيل تغيير در ميزان پيشروي به طور ناگهاني باعث آسيبديدگي قطعه كار ميگردد. لذا بايستي براي كارهاي فوقالعاده دقيق، شتاب به خوبي كنترل گردد. هـ- فاصله نازل تا قطعه كار :برخي از نازلها نسبت به برخي ديگر باعث شيبدار شدن بيشتري در مسير برش ميگردد. نازلهاي بلندتر معمولاً شيب كمتري ايجاد مينمايند، كاهش فاصله نازل تا سطح قطعه كار باعث كمتر شدن شيب ميگردد. این فاصله مهم است و به طور معمول بین mm 0.75 تا 1.5 میباشد.
اسلاید 36: نزدیکتر کردن نازل به قطعه کار بیش از این حد باعث کاهش حالت مخروطی و بدست آوردن کیفیت سطح بهتر و سرعت برش بالا تر میشود ولی ممکن است بیشتر از حد لازم بار برداری شود و برعکس آن نیز یعنی دورتر کردن نازل از این حد باعث افزایش حالت مخروطی و کاهش کیفیت سطح و افزایش زمان تولید میگردد.و- عرض برش : عرض برش كه همان قطر يا عرض پرتو جت ميباشد، مشخص ميكند كه تا چه حد شما ميتوانيد گوشههايي تيز و با حداقل شعاع گوشه توليد نماييد. تقريباً كوچكترين قطر پرتو جت توليد عرض برشي به پهناي 030/0 اينچ مينمايد. دستگاههايي با قدرت عملياتي بالاتر نيازمند نازلهاي بزرگتري ميباشد زيرا حجم آب و مواد ساينده نيز بيشتر خواهد بود
اسلاید 37: ز- ثبات فشار پمپ : تغييرات در فشار پمپ واترجت ميتواند باعث ايجاد اثراتي بر روي قطعه نهايي گردد. بنابراين لازم است كه در حين انجام عمليات طوري برنامهريزي گردد كه تغييرات فشار پمپ به حداقل رسيده تا از ايجاد اثرات نامطلوب بر قطعه كار جلوگيري شود و اين موضوع بخصوص در مواردي كه تلرانس مورد نظر در حدود 005/0 اينچ باشد، رعايت اين مسئله الزامي است پمپهاي قديميتر اغلب بيشتر باعث بروز چنين مشكلاتي ميشدند وليكن پمپهايي كه با استفاده از سيستم ميللنگ كار ميكنند باعث توزيع فشار يكنواختتر و منظمتر ميگردند.
اسلاید 38: ح- تجربه اپراتور :با توجه به فاكتورهاي ذكر شده سيستم جت مواد ساينده قادر است قطعات را با تلرانسي از /0 اينچ تا 001/0 اينچ توليد نمايد. امتياز و برتري يك دستگاه جت مواد ساينده نسب به نوع مشابه خود، در سهولت دستيابي به تلرانسهاي مذكور ميباشد در صورتي كه نازل بتواند در هر موقعيت لازم نسبت به محورهاي x و y با تلرانس 01/0 اينچ قرار گيرد، بنابراين شما ميتوانيد قطعهاي با ضخامت 5/0 اينچ را با تلرانس 002/0 اينچ توليد نماييد. علاوه بر مطالب فوق، تجربه اپراتور نيز حائز اهميت ميباشد.
اسلاید 39: عکس برخی از قطعاتی که AWJM با تولید شده اند و دستگاه آن :
اسلاید 40:
اسلاید 41: (منابع) کتابهای :آشنایی با فرآیند های ساخت و تولیدروشهای مدرن ماشینکاریسایتهای :www.SID.ir__ http://www.smeir.irhttp://www.waterjets.orghttp://www.khaalefer.comhttp://forum.omegapars.comhttp://www.moldmaker.blogfa.com/post-85.aspx
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.