La coupe à jet d'eau peut être une méthode de traitement plus simple, mais elle est équipée d'un punch puissant et nécessite que l'opérateur maintienne la conscience de l'usure et la précision de plusieurs pièces.
La coupe à jet d'eau la plus simple est le processus de coupe des jets d'eau à haute pression en matériaux. Cette technologie est généralement complémentaire des autres technologies de traitement, telles que le fraisage, le laser, l'EDM et le plasma. Dans le processus de jet d'eau, aucune substances nocives ou vapeur ne se formera, et aucune zone ou une contrainte mécanique touchée par la chaleur n'est formée. Les jets à eau peuvent couper des détails ultra-minces sur la pierre, le verre et le métal; Fermer rapidement les trous en titane; couper la nourriture; et même tuer des agents pathogènes dans les boissons et les creux.
Toutes les machines à jet d'eau ont une pompe qui peut faire pression sur l'eau pour la livraison à la tête de coupe, où elle est convertie en débit supersonique. Il existe deux principaux types de pompes: les pompes basées sur le disque direct et les pompes basées sur le booster.
Le rôle de la pompe à entraînement direct est similaire à celui d'un nettoyant à haute pression, et la pompe à trois cylindres entraîne trois plongeurs directement du moteur électrique. La pression de travail continue maximale est de 10% à 25% inférieure aux pompes de rappel similaires, mais cela les maintient toujours entre 20 000 et 50 000 psi.
Les pompes basées sur l'intensificateur constituent la majorité des pompes à pression ultra-élevée (c'est-à-dire les pompes de plus de 30 000 psi). Ces pompes contiennent deux circuits de fluide, l'un pour l'eau et l'autre pour l'hydraulique. Le filtre d'entrée d'eau passe d'abord à travers un filtre à cartouche de 1 micron, puis un filtre à 0,45 micron pour aspirer l'eau du robinet ordinaire. Cette eau pénètre dans la pompe de rappel. Avant qu'il entre dans la pompe de rappel, la pression de la pompe de rappel est maintenue à environ 90 psi. Ici, la pression est augmentée à 60 000 psi. Avant que l'eau ne quitte finalement la pompe et atteigne la tête de coupe à travers le pipeline, l'eau passe à travers l'amortisseur. L'appareil peut supprimer les fluctuations de pression pour améliorer la cohérence et éliminer les impulsions qui laissent les marques sur la pièce.
Dans le circuit hydraulique, le moteur électrique entre les moteurs électriques tire de l'huile du réservoir d'huile et le fait pression. L'huile sous pression s'écoule vers le collecteur, et la valve du collecteur injecte alternativement l'huile hydraulique des deux côtés du biscuit et de l'assemblage de piston pour générer l'action de course du booster. Étant donné que la surface du piston est plus petite que celle du biscuit, la pression d'huile «améliore» la pression de l'eau.
Le booster est une pompe alternative, ce qui signifie que l'ensemble de biscuits et de piston offre de l'eau à haute pression d'un côté du booster, tandis que l'eau basse pression remplit l'autre côté. La recirculation permet également à l'huile hydraulique de refroidir lorsqu'elle revient au réservoir. Le clapet anti-retour garantit que l'eau basse pression et haute pression ne peut s'écouler que dans une direction. Les cylindres à haute pression et les capuchons d'extrémité qui résument les composants du piston et des biscuits doivent répondre aux exigences particulières pour résister aux forces du processus et aux cycles de pression constants. L'ensemble du système est conçu pour échouer progressivement et les fuites s'écoulent vers des «trous de drainage» spéciaux, qui peuvent être surveillés par l'opérateur afin de mieux planifier l'entretien régulier.
Un tuyau spécial à haute pression transporte l'eau vers la tête de coupe. Le tuyau peut également fournir la liberté de mouvement pour la tête de coupe, selon la taille du tuyau. L'acier inoxydable est le matériau de choix pour ces tuyaux, et il y a trois tailles communes. Les tuyaux en acier d'un diamètre de 1/4 de pouce sont suffisamment flexibles pour se connecter à l'équipement sportif, mais ne sont pas recommandés pour le transport à longue distance de l'eau à haute pression. Étant donné que ce tube est facile à plier, même dans un rouleau, une longueur de 10 à 20 pieds peut atteindre le mouvement x, y et z. Des tuyaux de 3/8 pouces plus grands 3/8 pouces transportent généralement de l'eau de la pompe au fond de l'équipement en mouvement. Bien qu'il puisse être plié, il ne convient généralement pas aux équipements de mouvement des pipelines. Le plus grand tuyau, mesurant 9/16 pouces, est le meilleur pour transporter de l'eau à haute pression sur de longues distances. Un diamètre plus grand aide à réduire la perte de pression. Les tuyaux de cette taille sont très compatibles avec les grandes pompes, car une grande quantité d'eau à haute pression présente également un plus grand risque de perte de pression potentielle. Cependant, les tuyaux de cette taille ne peuvent pas être pliés et les raccords doivent être installés aux coins.
La machine à découper à jet d'eau pure est la première machine à découper à jet d'eau, et son histoire remonte au début des années 1970. Par rapport au contact ou à l'inhalation de matériaux, ils produisent moins d'eau sur les matériaux, ils conviennent donc à la production de produits tels que les intérieurs automobiles et les couches jetables. Le liquide mesure très mince-0,004 pouces à 0,010 pouces de diamètre et offre des géométries extrêmement détaillées avec très peu de perte de matériau. La force de coupe est extrêmement faible et la fixation est généralement simple. Ces machines sont les mieux adaptées à un fonctionnement 24 heures sur 24.
Lorsque l'on considère une tête de coupe pour une machine à jet d'eau pure, il est important de se rappeler que la vitesse d'écoulement est les fragments microscopiques ou les particules du matériau de déchirure, pas la pression. Pour atteindre cette vitesse élevée, l'eau sous pression circule à travers un petit trou dans un bijou (généralement un saphir, un rubis ou un diamant) fixé à l'extrémité de la buse. La coupe typique utilise un diamètre d'orifice de 0,004 pouces à 0,010 pouces, tandis que des applications spéciales (telles que le béton pulvérisé) peuvent utiliser des tailles allant jusqu'à 0,10 pouce. À 40 000 psi, le flux de l'orifice se déplace à une vitesse d'environ Mach 2, et à 60 000 psi, le débit dépasse Mach 3.
Différents bijoux ont une expertise différente dans la coupe à jet d'eau. Le saphir est le matériau à usage général le plus courant. Ils durent environ 50 à 100 heures de temps de coupe, bien que l'application abrasive de l'application de l'eau de l'eau se réinstalle ces temps. Les rubis ne conviennent pas à la découpe pure du jet d'eau, mais le débit d'eau qu'ils produisent convient très à la coupe abrasive. Dans le processus de coupe abrasif, le temps de coupe pour les rubis est d'environ 50 à 100 heures. Les diamants sont beaucoup plus chers que les saphirs et les rubis, mais le temps de coupe se situe entre 800 et 2 000 heures. Cela rend le diamant particulièrement adapté à l'opération 24 heures sur 24. Dans certains cas, l'orifice de diamant peut également être nettoyé par ultrasons et réutilisé.
Dans la machine à jet d'eau abrasive, le mécanisme d'élimination des matériaux n'est pas le débit d'eau lui-même. Inversement, le flux accélère les particules abrasives pour corroder le matériau. Ces machines sont des milliers de fois plus puissantes que les machines de découpe à jet d'eau pures et peuvent couper des matériaux durs tels que le métal, la pierre, les matériaux composites et la céramique.
Le ruisseau abrasif est plus grand que le flux à jet d'eau pure, avec un diamètre comprise entre 0,020 pouce et 0,050 pouces. Ils peuvent couper des piles et des matériaux jusqu'à 10 pouces d'épaisseur sans créer de zones touchées par la chaleur ni de contrainte mécanique. Bien que leur force ait augmenté, la force de coupe du cours d'eau abrasive est encore inférieure à une livre. Presque toutes les opérations de jet abrasives utilisent un dispositif de jet et peuvent facilement passer d'une utilisation à une seule tête à une utilisation multi-têtes, et même le jet d'eau abrasif peut être converti en un jet d'eau pur.
L'abrasif est le grenat de sable et de taille spécialement sélectionné et de taille. Différentes tailles de grille conviennent à différents emplois. Une surface lisse peut être obtenue avec des abrasifs de 120 mesh, tandis que 80 abrasifs de maille se sont avérés plus adaptés aux applications à usage général. La vitesse de coupe abrasive de 50 mesh est plus rapide, mais la surface est légèrement plus rugueuse.
Bien que les jets d'eau soient plus faciles à utiliser que de nombreuses autres machines, le tube de mélange nécessite l'attention de l'opérateur. Le potentiel d'accélération de ce tube est comme un baril de fusil, avec différentes tailles et une durée de vie différente. Le tube de mélange de longue durée est une innovation révolutionnaire dans la coupe de jet d'eau abrasive, mais le tube est toujours très fragile - si la tête de coupe entre en contact avec un luminaire, un objet lourd ou le matériau cible, le tube peut freiner. Les tuyaux endommagés ne peuvent pas être réparés, donc la réduction des coûts nécessite de minimiser le remplacement. Les machines modernes ont généralement une fonction de détection de collision automatique pour empêcher les collisions avec le tube de mélange.
La distance de séparation entre le tube de mélange et le matériau cible est généralement de 0,010 pouces à 0,200 pouces, mais l'opérateur doit garder à l'esprit qu'une séparation supérieure à 0,080 pouces provoquera un glaçage sur le dessus du bord de coupe de la pièce. La coupe sous-marine et d'autres techniques peuvent réduire ou éliminer ce glaçage.
Initialement, le tube de mélange était en carbure de tungstène et n'a eu qu'une durée de vie de quatre à six heures de coupe. Les tuyaux composites à faible coût d'aujourd'hui peuvent atteindre une durée de vie de 35 à 60 heures et sont recommandés pour la coupe rugueuse ou l'entraînement de nouveaux opérateurs. Le tube en carbure cimenté composite prolonge sa durée de vie à 80 à 90 heures de coupe. Le tube en carbure cimenté composite de haute qualité a une durée de vie de 100 à 150 heures, convient à la précision et au travail quotidien, et présente l'usure concentrique la plus prévisible.
En plus de fournir un mouvement, les machines-outils à jet d'eau doivent également inclure une méthode de sécurisation de la pièce et un système de collecte et de collecte d'eau et de débris des opérations d'usinage.
Les machines stationnaires et unidimensionnelles sont les jets d'eau les plus simples. Les jets d'eau stationnaires sont couramment utilisés dans l'aérospatiale pour couper les matériaux composites. L'opérateur alimente le matériau dans le ruisseau comme une scie de bande, tandis que le receveur collecte le ruisseau et les débris. La plupart des jets d'eau stationnaires sont des jets d'eau purs, mais pas tous. La machine à trancher est une variante de la machine stationnaire, dans laquelle des produits tels que du papier sont alimentés par la machine, et le jet d'eau coupe le produit en largeur spécifique. Une machine de coupe croisée est une machine qui se déplace le long d'un axe. Ils travaillent souvent avec des machines à fente pour fabriquer des motifs de type grille sur des produits tels que les distributeurs automatiques tels que les brownies. La machine à fente coupe le produit en une largeur spécifique, tandis que la machine croisée transforme le produit nourri en dessous.
Les opérateurs ne doivent pas utiliser manuellement ce type de jet d'eau abrasif. Il est difficile de déplacer l'objet coupé à une vitesse spécifique et cohérente, et il est extrêmement dangereux. De nombreux fabricants ne citeront même pas les machines pour ces paramètres.
La table XY, également appelée machine à découper à plat, est la machine à découper à jet d'eau à deux dimensions les plus courantes. Les jets d'eau purs coupent les joints, les plastiques, le caoutchouc et la mousse, tandis que les modèles abrasifs coupent les métaux, les composites, le verre, la pierre et la céramique. L'établissement peut être aussi petit que 2 × 4 pieds ou aussi grand que 30 × 100 pieds. Habituellement, le contrôle de ces machines-outils est géré par CNC ou PC. Les servomoteurs, généralement avec une rétroaction en boucle fermée, assurent l'intégrité de la position et de la vitesse. L'unité de base comprend des guides linéaires, des boîtiers de roulements et des entraînements de vis à billes, tandis que l'unité de pont comprend également ces technologies, et le réservoir de collecte comprend un support de matériau.
Les établissements XY sont généralement disponibles en deux styles: le sablier de portique à mi-chemin comprend deux rails de guidage de base et un pont, tandis que le cantilever utilise une base et un pont rigide. Les deux types de machines comprennent une certaine forme de réglage de la hauteur de la tête. Ce réglage de l'axe Z peut prendre la forme d'une manivelle manuelle, d'une vis électrique ou d'une vis de servo entièrement programmable.
Le puisard sur l'atelier XY est généralement un réservoir d'eau rempli d'eau, qui est équipé de grilles ou de lattes pour soutenir la pièce. Le processus de coupe consomme ces supports lentement. Le piège peut être nettoyé automatiquement, les déchets sont stockés dans le conteneur, ou il peut être manuel, et l'opérateur pelle régulièrement la boîte.
À mesure que la proportion d'articles avec presque aucune surface plate augmente, les capacités à cinq axes (ou plus) sont essentielles pour la coupe moderne à jet d'eau. Heureusement, la tête de coupe légère et la faible force de recul pendant le processus de coupe offrent aux ingénieurs de conception la liberté que le fraisage à haute charge n'a pas. La coupe de jet d'eau à cinq axes a initialement utilisé un système de modèle, mais les utilisateurs se sont rapidement tournés vers des cinq axes programmables pour se débarrasser du coût du modèle.
Cependant, même avec des logiciels dédiés, la coupe 3D est plus compliquée que la coupe 2D. La partie de queue composite du Boeing 777 est un exemple extrême. Tout d'abord, l'opérateur télécharge le programme et programme le personnel flexible «Pogostick». La grue aérienne transporte le matériau des pièces, et la barre de ressort est dévissée à une hauteur appropriée et les pièces sont fixes. L'axe z non coupe spécial utilise une sonde de contact pour positionner avec précision la pièce dans l'espace et les points d'échantillonnage pour obtenir l'élévation et la direction de la pièce correcte. Après cela, le programme est redirigé vers la position réelle de la pièce; La sonde se rétracte pour faire de la place pour l'axe Z de la tête de coupe; Le programme s'exécute pour contrôler les cinq axes pour maintenir la tête de coupe perpendiculaire à la surface à couper et fonctionner comme un voyage nécessaire à vitesse précise.
Les abrasifs sont nécessaires pour couper des matériaux composites ou tout métal supérieur à 0,05 pouces, ce qui signifie que l'éjecteur doit être empêché de couper la barre de ressort et le lit d'outils après la coupe. La capture de points spéciaux est le meilleur moyen d'atteindre la coupe à cinq axes. Les tests ont montré que cette technologie peut arrêter un avion à réaction de 50 chevaux en dessous de 6 pouces. Le cadre en forme de C relie le receveur au poignet de l'axe Z pour attraper correctement la balle lorsque la tête coupe toute la circonférence de la pièce. Le receveur de points arrête également l'abrasion et consomme des balles en acier à un taux d'environ 0,5 à 1 livre par heure. Dans ce système, le jet est arrêté par la dispersion de l'énergie cinétique: une fois que le jet entre dans le piège, il rencontre la boule en acier contenue et la boule d'acier tourne pour consommer l'énergie du jet. Même lorsqu'il est horizontalement et (dans certains cas) à l'envers, le receveur de spot peut fonctionner.
Toutes les pièces à cinq axes ne sont pas tout aussi complexes. À mesure que la taille de la pièce augmente, l'ajustement du programme et la vérification de la position des pièces et la précision de coupe deviennent plus compliqués. De nombreux magasins utilisent des machines 3D pour une simple coupe 2D et une coupe 3D complexe chaque jour.
Les opérateurs doivent être conscients qu'il existe une grande différence entre la précision des pièces et la précision du mouvement de la machine. Même une machine avec une précision presque parfaite, un mouvement dynamique, un contrôle de la vitesse et une excellente répétabilité peuvent ne pas être en mesure de produire des pièces «parfaites». La précision de la pièce finie est une combinaison d'erreur de processus, d'erreur de machine (performances XY) et de stabilité de la pièce (luminaire, planéité et stabilité de la température).
Lors de la coupe des matériaux d'une épaisseur inférieure à 1 pouce, la précision du jet d'eau se situe généralement entre ± 0,003 à 0,015 pouces (0,07 à 0,4 mm). La précision des matériaux de plus de 1 pouce d'épaisseur est de ± 0,005 à 0,100 pouces (0,12 à 2,5 mm). La table XY haute performance est conçue pour une précision de positionnement linéaire de 0,005 pouces ou plus.
Les erreurs potentielles qui affectent la précision comprennent les erreurs de compensation des outils, les erreurs de programmation et le mouvement de la machine. La compensation de l'outil est l'entrée de valeur dans le système de contrôle pour prendre en compte la largeur de coupe du jet - c'est-à-dire la quantité de chemin de coupe qui doit être élargie pour que la partie finale obtienne la bonne taille. Pour éviter les erreurs potentielles dans les travaux de haute précision, les opérateurs doivent effectuer des coupes d'essai et comprendre que la compensation des outils doit être ajustée pour correspondre à la fréquence de l'usure du tube de mélange.
Les erreurs de programmation se produisent le plus souvent parce que certains contrôles XY n'affichent pas les dimensions du programme de pièce, ce qui rend difficile la détection du manque de correspondance dimensionnelle entre le programme de pièce et le dessin CAO. Les aspects importants du mouvement de la machine qui peuvent introduire des erreurs sont l'écart et la répétabilité dans l'unité mécanique. L'ajustement du servo est également important, car un mauvais ajustement du servo peut entraîner des erreurs dans les lacunes, la répétabilité, la verticalité et le bavardage. De petites pièces avec une longueur et une largeur inférieures à 12 pouces ne nécessitent pas autant de tables XY que de grandes pièces, donc la possibilité d'erreurs de mouvement de la machine est moindre.
Les abrasifs représentent les deux tiers des coûts d'exploitation des systèmes à jet d'eau. D'autres incluent la puissance, l'eau, l'air, les joints, les clapulades à contre-courant, les orifices, les tuyaux de mélange, les filtres à entrée d'eau et les pièces de rechange pour les pompes hydrauliques et les cylindres à haute pression.
L'opération complète semblait plus chère au début, mais l'augmentation de la productivité a dépassé le coût. À mesure que le débit abrasif augmente, la vitesse de coupe augmentera et le coût par pouce diminuera jusqu'à ce qu'il atteigne le point optimal. Pour une productivité maximale, l'opérateur doit exécuter la tête de coupe à la vitesse de coupe la plus rapide et à la puissance maximale pour une utilisation optimale. Si un système de 100 chevaux ne peut exécuter qu'une tête de 50 chevaux, alors exécuter deux têtes sur le système peut réaliser cette efficacité.
L'optimisation de la coupe de jet d'eau abrasive nécessite une attention à la situation spécifique à accomplir, mais peut fournir d'excellentes augmentations de productivité.
Il est imprudent de couper un espace d'air supérieur à 0,020 pouces car le jet s'ouvre dans l'espace et réduit à peu près les niveaux inférieurs. Empiler les feuilles de matériaux étroitement peut-il empêcher cela.
Mesurer la productivité en termes de coût par pouce (c'est-à-dire le nombre de pièces fabriquées par le système), et non le coût par heure. En fait, une production rapide est nécessaire pour amortir les coûts indirects.
Les jets d'eau qui percent souvent les matériaux composites, le verre et les pierres doivent être équipés d'un contrôleur qui peut réduire et augmenter la pression de l'eau. L'assistance sous vide et d'autres technologies augmentent la probabilité de percer avec succès des matériaux fragiles ou laminés sans endommager le matériau cible.
L'automatisation des matériaux n'a de sens que lorsque le manutention des matériaux explique une grande partie du coût de production des pièces. Les machines à jet d'eau abrasives utilisent généralement un déchargement manuel, tandis que la coupe de plaques utilise principalement l'automatisation.
La plupart des systèmes à jet d'eau utilisent de l'eau du robinet ordinaire et 90% des opérateurs de jet d'eau ne font aucune préparation autre que d'adoucir l'eau avant d'envoyer l'eau au filtre d'entrée. L'utilisation de l'osmose inverse et des déioniseurs pour purifier l'eau peut être tentante, mais l'élimination des ions facilite l'absorbation des ions des métaux des pompes et des tuyaux à haute pression. Il peut prolonger la durée de vie de l'orifice, mais le coût de remplacement du cylindre à haute pression, du clapet anti-retour et de la couverture finale est beaucoup plus élevé.
La coupe sous-marine réduit le glaçage de surface (également connu sous le nom de «brouillard») sur le bord supérieur de la découpe de jet d'eau abrasive, tout en réduisant considérablement le bruit de jet et le chaos en milieu de travail. Cependant, cela réduit la visibilité du jet, il est donc recommandé d'utiliser une surveillance électronique des performances pour détecter les écarts par rapport aux conditions de pointe et arrêter le système avant tout dommage des composants.
Pour les systèmes qui utilisent différentes tailles d'écran abrasives pour différents travaux, veuillez utiliser un stockage et une mesure supplémentaires pour des tailles communes. Petits (100 lb) ou gros (500 à 2 000 lb), transport en vrac et vannes de mesure associées permettent une commutation rapide entre les tailles de mailles d'écran, la réduction des temps d'arrêt et les tracas, tout en augmentant la productivité.
Le séparateur peut couper efficacement les matériaux avec une épaisseur inférieure à 0,3 pouces. Bien que ces pattes puissent généralement assurer un deuxième broyage du robinet, ils peuvent atteindre une manutention plus rapide des matériaux. Les matériaux plus durs auront des étiquettes plus petites.
Machine avec un jet d'eau abrasif et contrôler la profondeur de coupe. Pour les bonnes parties, ce processus naissant peut fournir une alternative convaincante.
Sunlight-Tech Inc. a utilisé des centres de micromachinage au laser et de micromilage micromachinant et micromulling de micro-micromobin pour produire des pièces avec des tolérances inférieures à 1 micron.
La coupe à jet d'eau occupe une place dans le domaine de la fabrication de matériaux. Cet article examine comment les jets d'eau fonctionnent pour votre magasin et examinent le processus.
Heure du poste: sept-04-2021