فهرست مطالب:
بروز‌رسانی‌شده در آبان 17, 1401
سیستم پمپاژ واتر جت
شکل 1 واحد پمپاژ دستگاه جت آب را نشان میدهد. یک موتور الکتریکی وظیفه به حرکت در آوردن پمپ روغنی را به عهده دارد. روغن از یک منبع ذخیره به دستگاه تشدیدکننده پمپ میشود. وظیفه دستگاه تشدیدکننده استفاده از روغن کم فشار برای ایجادآب با فشار زیاد است. روغن از یک طرفِ پیستون بزرگی که در مرکز دستگاه تشدیدکننده قرار دارد، وارد میشود و این باعث تغییر مکان پیستون میگردد. هنگامی که پیستون به انتهای مرحله رفت میرسد یک شیر جهت جریان روغن را معکوس مینماید و در این حالت اعمال قبل معکوس میشود. بنابراین عمل پمپ کردن در دو طرف پیستون ادامه پیدا میکند. سوپاپهای یک طرفه این اطمینان را میدهد، که مایعات در جهت های درست جریان پیدا کند . تشدیدکننده به عنوان یک پمپ فشار بالا عمل میکند و روغن فشار پائین باعث افزایش فشار آب تا 40 برابر فشار روغن میگردد.
شکل 1: سیستم پمپاژدستگاه واترجت الف) نمایی ازتشدیدکننده دستگاه ب)شماتیکی ازتشدیدکننده دستگاه واترجت
بزرگی نسبت فشار با رابطه بین مساحتهای پیستون آب و روغن تعیین میشود . نیروی حاصل از فشار آب در سطح مقطع کوچک پیستون برابر است با نیروی حاصل از فشار روغن در سطح مقطع بزرگ پیستون. بر طبق این افزایش فشار میتوان رابطه بین این فشارها را در رابطه رابطه زیر بیان کرد. که در آن فشار آب خروجی Pw، فشار روغن Po سطح پیستون روغن A و سطح پیستون آب Aw می باشد.
(Po×A)/Aw=Pw
تنظیم آب با فشار بالا به راحتی با تنظیم روغن با فشار پائین قابل دستیابی است . تغییرات فشار روغن با دستگاههای هیدرولیکی به راحتی قابل انجام است. فشار زیاد آب از پمپهای سیستم به سمت نازل رانده میشود. انتقال آب به سمت نازل توسط اتصالات پیچی و لوله های فشار قوی و قابل انعطاف، از جنس فولاد زنگنزن، برای آنکه بتواند فشارهای بالای 200 مگاپاسکال را تحمل کنند، صورت میگیرد (شکل 2).
شکل 2: لوله های انتقال آب با فشار بالا
سیستم تغذیه مواد ساینده
سیستم تغذیه مذکور باید یک جریان کنترل شده از ذرات ساینده ی خشک را به نازل ارسال نماید. جریان جت آب در مجرای مخلوط کننده پاسخگوی ایجاد مکش کافی برای جریان ساینده میباشد. دبی ذرات ساینده را میتوان با تغییر قطر دریچه کنترل تنظیم کرد. ذرات ساینده در محفظه مخصوصی در داخل نازل با جت آب مخلوط شده و از طریق لوله های که قطر آن متغیر است با فشار و سرعت بالا به سمت قطعه کار حرکت میکند. در شکل 3 دو نوع تغذیه کننده ذرات ساینده به داخل نازل نشان داده شده است. در نوع اول که نازل با یک جت و تغذیه کناری است، ذرات سایندهی تغذیه شده از کنار با جت آب در واحد مخلوط کننده، ترکیب میشوند. هزینه این نازلها کمتر و ساخت آنها آسانتر است ولی راندمان مخلوط شدن بهینهای را فراهم نمیکند و فرسایش سریعتری در خروجی نازل بوجود می آید. نوع دوم که نازل تغذیه مرکزی با جت متعدد میباشد یک سیستم تغذیه ساینده واقع در مرکز را شامل میشود که توسط چند جت آب احاطه شده که این جتهای آب طوری مرتب شدهاند که یک حلقه همگرای آب را تشکیل میدهند. این نازل عمر بیشتری دارد و مخلوط بهتری از ساینده ها را در جت آب ایجاد میکند؛ اما تولید این نازلها به خاطر وجود زاویه همگرایی، مشکل و پر هزینه میباشد.
شکل3: نازل واتر جت ساینده، (الف) نازل با یک جت و تغذیه کناری، (ب) نازل با تغذیه مرکزی و چند جت
نازل جت آب
نمای مختلف و جزئیات ساختمان یک نازل جت آب ساینده در شکل 4 نشان داده شده است. در حالت کلی نازلها دو وظیفه عمده را به عهده دارند:
1) مخلوط کردن جت آب و ساینده.
2) تشکیل یک جت آب ساینده با سرعت بالا.لوله
نازل باید یک جریان ساینده همگرا و منسجم را در خروجی خود که از جنس یاقوت کبود، تنگستن کارباید و یا کاربید بور میباشد، بوجود آورد.
شکل 4: نمای مختلف و جزئیات ساختمان نازل واتر جت ساینده
نازل جت آب ساینده همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است از سه قسمت تشکیل میشود که شامل: اُریفیس که قطر آن بین 0.1 تا 0.3 میلیمتر متغیر است، محفظه ترکیب و لوله متمرکز کننده که در محفظه ی مخلوط، مخلوط جت آب و ذرات ساینده انجام شده و به شکل یک جت مخلوط با سرعت بالا از طریق لوله ی متمرکز کننده خارج میشود.
شکل 5: اجزای مختلف یک نازل واتر جت ساینده
در سیستمهای اولیه جت آب، از مخلوط آب با پلیمرهای زنجیره طویل استفاده میشد. پلیمرهای موجود در آب باعث کاهش اصطکاک جریان آب و چسبندگی آن میگردید. به هر حال گران بودن مایع و زحمت ترکیب باعث بهینه سازی طرحهای نازل گردید. هنگامی که مشخص شد جریان شدید، یکدست و باریک آب با استفاده از نازلهای اصولی طراحی شده بدست میآید، استفاده از روش مخلوط کردن مواد اضافی به آب متوقف گردید. عمر نازلها به طور معمول بین 150 تا 500 ساعت میباشد خصوصاً زمانی که از مواد نرم کننده یا ضد یونیزه کننده در ترکیب آب با صافی یک میکرون استفاده میشود.
جمع کننده(گیرنده)
علت استفاده از جمع کننده ایمن کردن دستگاه جت آب و کم کردن خطای آن و نیز کاهش صدای سیستم AWJM است. عبور جریان شدید آب با سرعت 2 تا 3 برابر سرعت صوت باعث میشود که آب بصورت ابر و مه و قطرات کوچک در آمده و صدائی به بلندی 130 دسیبل ایجاد کند . بنابراین برای کم کردن صدا از لوله هایی به نام جمع کننده (گیرنده) در زیر نقطه برش استفاده میشود. از آنجا که جت ساینده هنگام خروج از قطعه کار میتواند انرژی بسیار زیادی داشته باشد، بنابراین لازم است که این انرژی بالا قبل از اینکه به اپراتور و دستگاه آسیب برساند، مهار شود. پس لازم است از یک گیرنده جهت جذب و پراکنده کردن این انرژی باقیمانده استفاده شود. در شکل 6 سه نوع از این گیرنده نشان داده شده که عبارتند از: گیرنده نوع تشتک یا حوضچه، گیرنده نوع گلولهی فولادی غوطه ور و گیرنده نوع صفحات غوطه ور. برحسب نوع استفاده و قطعه کار هر یک از این سه نوع میتواند بکار رود.
شکل 6: سه نوع گیرنده (الف) نوع تشتک (حوضچه)، (ب) نوع گلوله ی فولادی غوطه ور، (ج) صفحات غوطه ور
مثالهایی از کاربرد فرآیند جت آب
لخت کردن سیم
جت آب به راحتی توانایی بریدن مواد لاستیکی و پلاستیکی را دارد. بنابراین جریان شدید آب به راحتی عایق را سوراخ کرده و برش می دهد، بدون اینکه آسیبی به فلز برساند و در این حالت به دلیل عدم وجود ضعف در لخت کردن سیم ها، استفاده از این روش در ایجاد دقت سیستمهای نظامی و هوافضا از اهمیت بالائی برخوردار است. لخت کردن کابل ها در فشار آب 69 تا 200 مگاپاسکال (Mpa) انجام می شود. با توجه به پائین بودن فشار آب، عایق سیمها را تا ضخامت های 21.7 میلیمتر می توان برش داد. لخت کردن سیم توسط WJM به صورت نیمه اتوماتیک انجام می شود. قسمت انتهای سیم توسط دست در داخل هدایت کننده کابل در قسمت جلویی دستگاه فرو برده می شود. پس از زدن یک کلید، کابل گرفته شده و سیم تحت کنترل، اتوماتیک ادامه کار می دهد. جت آب در محل مناسب قرار گرفته و شروع به چرخش به دور سیم می کند. بدین ترتیب دایره ای را میبُرد. وقتی که دایره بطور کامل بریده شد، کابل به کمک دست عقب کشیده می شود و همزمان به صورت طولی فاق زده می شود. نمونه ای از کابل لخت شده توسط WJM در شکل 7 نشان داده شده است. سرعت برش بین 5 تا 10 ثانیه برای هر سیم تغییر می نماید. برای کابل ها با قطر بزرگتر این زمان بیشتر می شود. سرعت لخت کردن سیم با این روش 5 برابر بیشتر از تکنیک های مکانیکی و حرارتی است.
شکل 7: یک کابل لخت شده بوسیله WJM
پلیسه گیری
برای پلیسه گیری اجسام غیر فلزی از یک جت پروانه ای یا شیبدار شکل استفاده می کنند. فشاری تا 200 مگاپاسکال (Mpa) مورد استفاده قرار می گیرد و پلیسه هایی که دسترسی به آنها مشکل است، هماند شکاف های باریک، سوراخ های کور و پلیسه های غیر قابل روئیت به راحتی توسط این روش قابل برداشته می شود. اندازه و بزرگی پلیسه های بزرگ که با ابزار های کُند ایجاد شده اند نیاز به جریان شدید آب دارند که مزیت اقتصادی این روش را از بین می برد. با اجرای مناسب، سرعت پلیسه گیری نسبت به وضعیت قطعه و شکل آن، تعداد قطعات پلیسه گیری شده به 500 قطعه در ساعت می رسد.
