Tìm hiểu Phương pháp gia công tia nước

PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA NƯỚC (Water Jet Cutting – WJC) Mục tiêu : sau khi đọc xong người đọc có thể biết rõ những điều sau Hiểu được khái niệm gia công bằng tia nước Hiểu, biết được nguyên lý gia công tia nướci Biết rõ ràng về thiết bị và dụng cụ Biết tường tận về các thông số công nghệ Ưu điểm và phạm vi ứng dụng Gia công bằng tia nước (hay còn gọi gia công cắt bằng tia nước : Water Jet Cutting-WJC) là một quá trình sử dụng tia nước ở áp suất cao (từ 2.108 Pa – 4.108 Pa) để cắt đứt vật liệu. Vết cắt hoặc rãnh có độ rộng xấp xỉ 1mm. Đường kính lỗ nhỏ nhất có thể cắt được là 1,5mm. Phương pháp này còn được gọi là gia công bằng thuỷ động lực học. NGUYÊN LÝ GIA CÔNG: Gia công bằng tia nước: Hiện tượng cắt bằng tia nước thực hiện bằng cách đưa một thể tích lớn nước qua một đường ống nhỏ. Thể tích không đổi đi qua một tiết diện nhỏ dần sẽ làm các phần tử tăng tốc một cách nhanh chóng. Dòng tăng tốc này ra khỏi ống tác động một lực cắt lớn vào vật liệu gia công. Trong vùng cắt sẽ phát triển những vết nứt nhỏ do tác động của tia nước. Tia nước cuốn trôi vật liệu bị bóc ra khỏi chi tiết gia công. Vết nứt do tác động do tác động của tia nước giờ đây bị đặt dưới dòng nước, với áp suất cực đại và tác động của các phần tử trong dòng tia làm cho vết nứt phát triển đến khi vật liệu bị cắt hoàn toàn. Đầu tiên nước từ thùng cấp nước đi qua bộ lọc và hòa trộn. Sau đó nhờ ống dẫn chất lỏng đi qua bộ khuyếch đại để tăng áp đến đầu phun. Tại đầu phun tia nước được phun ra mạnh hay yếu là nhờ van tiết lưu. Van này được điều khiển bởi một bộ điều khiển. Tia nước sau khi ra khỏi đầu phun có áp suất rất lớn, tốc độ tia nước từ 400 - 1000m/s. Với áp suất này, khi tia nước chạm vào bề mặt vật liệu gia công nó tạo nên áp lực lớn hơn độ bền nén của vật liệu, bề mặt vật liệu bị nát ra và tia nước xuyên qua tạo thành vết cắt, cắt chi tiết gia công. Vậy tia nước tạo đóng vai trò như một cái cưa cắt một vết hẹp trên vật liệu. Bộ điều khiển này gọi là bộ tăng áp, nó biến đổi năng lượng từ dòng có áp suất thấp thanh dòng có áp suất cao. Hệ thống thủy lực cung cấp năng lượng chất lỏng đến một piston chuyển động qua lại trong một đoạn trung tâm của máy tăng cường. Có một công tắc giới hạn đặt ở cuối hành trình của piston để báo hiệu dòng điện điều khiển van đảo chiều và thay đổi chiều chuyển động của piston. Việc lắp ráp bộ tăng áp với một bơm piston ở hai bên piston sẽ tạo ra áp suất cả hai phía. Khi một phía của bộ tăng áp đang ở thì hút thì phía đối diện sẽ tạo ra một dòng áp suất cao ở ngõ ra. Trong khi ngõ vào của bơm hút nước đã được lọc đi vào xylanh cao áp thông qua van một chiều. Sau khi bơm piston đảo chiều thì nước sẽ được nén và thoát ra dưới dạng nước chịu áp suất cao. Máy gia công bằng tia nước có hai phần thiết yếu là bàn XYZ và đầu cắt. bàn XYZ có thể chuyển đầu cắt trên vật liệu và một máy bơm công suất công suất cao ( 55.000 psi). Ờ áp suất này tia nước có thể cắt nhựa, gỗ, vật liệu lót sàn đàn hồi, cao su và các vật liệu khác. Đầu cắt là một vòi có kích thước 6.35mm (1/4”) bằng tinh thể sapphire mà nước có thể chịu được một áp lực bằng ba lần vận tốc âm thanh do máy bơm áp suất cao tạo thành. Sự di chuyển của đầu vòi chịu ảnh hưởng bởi chương trình cài đặt máy tính. PHẠM VI ỨNG DỤNG Gia công cắt: phương pháp gia công bằng tia nước được ứng dụng trong các ngành hàng không, thực phẩm, nghệ thuật đồ họa, công nghiệp ôtô, giày dép, cao su, nhựa, đồ chơk, gỗ, luyện kim, giấy, chế tạo máy Làm sạch bề mặt trong ngành xây dựng và chế tạo máy Tia nước được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực sau : Cắt đứt hoặc cắt định hình các bề mặt kim loại hay phi kim loại Khoan lỗ bằng tia nước có áp lực cao Ứng dụng trong công nghiệp làm sạch bề mặt Ứng dụng tia nước trong kỹ thuật đào đường hầm Phương pháp gia công bằng tia nước được ứng dụng trong các ngành hàng không, thực phẩm, nghệ thuật đồ họa, công nghiệp ôtô, giày dép, cao su, nhựa, đồ chơi, gỗ, luyện kim, giấy, chế tạo máy Một số vật liệu được cắt bằng tia nước là : các tông, thảm, lie (làm nút chai), giấy, plastic, sản phẩm gỗ, cao su, da, giấy, lá kim loại mỏng, gạch, vật liệu composite Tùy loại vật liệu mà chiều dày cắt lên đến 25mm và cao hơn. So với các phương pháp khác, cắt bằng tia nước có năng suất cao và sạch, nên nó cũng được dùng trong công nghệ thực phẩm để cắt và thái mỏng sản phẩm. Khi đó người ta sử dụng dung dịch chất lỏng là cồn, glyxêrin hoặc dầu ăn. Phương pháp gia công tia nước thường được tự động hoá bằng hệ thống CNC hay người máy công nghiệp.