Cắt tia nước là gì? Quy trình và lợi ích gia công cắt bằng tia nước

Cắt tia nước

Cắt tia nước là gì? Quy trình và lợi ích gia công cắt bằng tia nước

Tin tức & Sự kiện

Cắt tia nước là gì? Quy trình và lợi ích gia công cắt bằng tia nước



Cắt tia nước là một quá trình cơ học trong đó vật liệu được loại bỏ do tiếp xúc vật lý và mài mòn vật liệu. Sự khác biệt chính với các quy trình cắt khác là thực tế đó là quy trình cắt nguội (không dùng nhiệt), nghĩa là không sử dụng nhiệt trong quá trình

Trong thế giới ngày nay, tất cả các quy trình sản xuất đều phải đáp ứng ba mục tiêu chính: tăng sản lượng, giảm lãng phí và nâng cao chất lượng. Các quy trình như in 3D, tạo hình tấm, ép phun, cắt laser và plasma cố gắng đạt được những mục tiêu này với mức giảm chi phí và thời gian sản xuất đồng thời tăng hiệu quả và tính bền vững.

Mỗi quy trình đó đều có vị trí của nó trong ngành sản xuất do có nhiều lợi ích và hạn chế khác nhau. Máy cắt tia nước hiện đại cũng đã kết hợp công nghệ CNC vào thiết kế của họ để đáp ứng những mục tiêu này với kết quả thậm chí còn tốt hơn.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về quy trình cắt tia nước tiên tiến.
 

Cắt tia nước là gì?

Cắt tia nước sử dụng dòng nước áp suất cao trộn với vật liệu mài mòn để cắt nhiều loại vật liệu. Một máy bơm nước áp suất cao tạo áp lực cho nước. Nước này chảy qua ống áp suất cao vào đầu cắt. Ở đầu cắt, nước chảy qua vòi phun biến thành dòng cực kỳ mịn. Luồng này cắt bất kỳ vật liệu nào được đặt trước nó.

Máy cắt bằng tia nước có thể tạo ra áp suất cao tới 100.000 psi hoặc khoảng 6900 bar. Để dễ hình dung, vòi chữa cháy thường cung cấp áp suất từ ​​8 đến 20 bar. Vòi phun tia nước được hỗ trợ bởi hệ thống thị giác để tạo điều kiện thuận lợi cho việc cắt chi tiết chính xác và hiệu quả.

Cắt tia nước

 

Các phương pháp gia công cắt tia nước hiện nay

Tùy thuộc vào việc có sử dụng chất mài mòn hay không mà có hai loại phương pháp cắt tia nước:
 

– Cắt tia nước có mài mòn

Khi cắt các vật liệu cứng hơn, chất mài mòn được trộn với nước. Điều này xảy ra trong buồng trộn nằm trong đầu cắt ngay trước khi tia mài mòn thoát ra khỏi hệ thống. Các tác nhân phổ biến để cắt bằng tia nước có hạt mài là hạt lơ lửng, ngọc hồng lựu và oxit nhôm. Khi độ dày/độ cứng của vật liệu tăng lên thì độ cứng của vật liệu mài mòn được sử dụng cũng tăng theo.

Với chất mài mòn phù hợp, có thể cắt được nhiều loại vật liệu khác nhau. Các vật liệu phổ biến được cắt bằng vật liệu mài mòn là gốm sứ, kim loại, đá và nhựa dày. Tuy nhiên, có một số trường hợp ngoại lệ nhất định như kính cường lực và kim cương không thể cắt bằng nước mài mòn. Kính cường lực bị vỡ khi cắt bằng tia nước.
 

– Cắt tia nước tinh khiết

Máy cắt tia nước cũng hoạt động mà không cần thêm chất mài mòn, chủ yếu để cắt các vật liệu mềm. Máy cắt tia nước được thiết kế chỉ cho mục đích này không có buồng trộn hoặc vòi phun. Một máy bơm áp suất cao đẩy nước có áp suất ra khỏi lỗ để tạo ra các vết cắt chính xác trên phôi. Mặc dù hầu hết các thiết bị cắt công nghiệp sử dụng công nghệ tia nước đều cho phép sử dụng cả hai phương pháp.

Quá trình cắt bằng tia nước tinh khiết ít xâm lấn hơn so với cắt bằng tia nước có hạt mài. Dòng tia cũng đặc biệt mịn và không gây thêm bất kỳ áp lực nào lên phôi. Cắt bằng tia nước tinh khiết lý tưởng cho các vật liệu mềm hơn như xốp, nỉ, gỗ, cao su và nhựa mỏng.

Gia công cắt bằng tia nước

 

Lợi ích của phương pháp gia công cắt tia nước

Cắt tia nước mang lại những lợi ích nhất định khiến nó trở thành sự lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng chung cũng như rất cụ thể. Một số lợi ích như sau:
 

– Độ chính xác cao

Cắt bằng tia nước được biết đến là mang lại độ chính xác cắt cao. Các bộ phận được cắt bằng tia nước có chất lượng rất cao ngay cả khi bị giới hạn bởi các thông số kỹ thuật chặt chẽ.

Máy cắt tia nước có thể hoạt động với dung sai lên tới 0,025 mm nhưng dung sai trong khoảng 0,075 đến 0,125 mm là phổ biến hơn đối với các bộ phận có độ dày dưới một inch.

Dung sai có thể tăng lên với vật liệu dày hơn tùy thuộc vào công nghệ. Độ chính xác phụ thuộc vào các yếu tố như độ ổn định của bàn, kết cấu máy, tốc độ dòng mài mòn, kiểm soát dòng cắt, độ trễ của dòng và lỗi quy trình.
 

– Không có vùng ảnh hưởng nhiệt

Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) là sản phẩm phụ của hầu hết các quy trình cắt nóng. Trong các quy trình như cắt laser và EDM, vùng xung quanh lưỡi cắt không tan chảy trong quá trình gia công nhưng trải qua sự thay đổi về tính chất của nó.

Sự biến màu, biến dạng nhiệt và các cạnh cứng đều có thể ảnh hưởng đến đặc tính của phần cuối cùng. Những bộ phận này cần được xử lý nhiệt trước khi đưa vào sử dụng.

Là một quá trình cắt nguội, cắt tia nước không tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt. Điều này mang lại cho các bộ phận cuối cùng chất lượng cạnh vượt trội và các đặc tính đáng tin cậy hơn mà không gây ra bất kỳ áp lực nào cho bộ phận.

Do đó, việc sử dụng cắt tia nước làm giảm nhu cầu lo lắng về vết cắt không hoàn hảo, điểm yếu và cong vênh. Các nhà sản xuất cũng có thể sử dụng các bộ phận được xử lý nhiệt trước để giảm chi phí sản xuất. Là một quá trình cắt không dùng nhiệt cũng có nghĩa là không có sự hình thành xỉ và chất thải xỉ.
 

– Các bộ phận hoàn thiện chất lượng cao

Cắt bằng tia nước mang lại chất lượng vượt trội mà không phương pháp cắt nào khác có thể cạnh tranh được. Các cạnh mịn và không cần mài .

Chất lượng cuối cùng phụ thuộc vào một số yếu tố như tốc độ cắt, áp suất, tốc độ dòng chảy mài mòn và kích thước vòi phun. Các thông số quy trình có thể cần phải được sửa đổi để có kết quả đầu ra tối ưu.
 

– Không cần thay đổi công cụ

Máy cắt tia nước không sử dụng bất kỳ dụng cụ cắt nào và không cần thay đổi vòi phun để phù hợp với các vật liệu và độ dày khác nhau. Cùng một vòi phun được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau bằng cách điều chỉnh các thông số dòng cắt, chẳng hạn như tốc độ tiến dao để đạt được tốc độ cắt thích hợp.

Do không cần thay đổi công cụ giữa các vật liệu nên máy cắt tia nước có thể cắt lần lượt các vật liệu khác nhau, giúp cải thiện hiệu quả vận hành bằng cách tiết kiệm thời gian và chi phí dụng cụ.
 

– Quy trình tiết kiệm chi phí

Cắt tia nước tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp cắt thay thế trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong ngành thực phẩm. Quá trình này không phải lúc nào cũng cần đồ gá, đồ gá hoặc kẹp giúp tăng tốc độ sản xuất.

Một lợi ích khác mà quy trình này mang lại là khả năng xếp chồng và cắt nhiều lớp vật liệu trong một lần. Việc xếp chồng cũng có thể được thực hiện đối với các vật liệu khác nhau, điều này làm cho đây trở thành một cách đơn giản nhưng hiệu quả để tăng sản lượng bộ phận.

Các bộ phận cắt cũng không yêu cầu bất kỳ quá trình xử lý hậu kỳ nào, giúp giảm chi phí tổng thể. Quá trình này cũng tạo ra chất thải vật liệu tối thiểu.
 

– Khả năng tương thích với các vật liệu khác nhau

Như đã giải thích trước đó, quy trình cắt bằng tia nước không bị giới hạn bởi loại vật liệu. Nó có thể cắt nhiều loại vật liệu miễn là chọn đúng thông số quy trình và chất mài mòn. Chúng tôi sẽ đề cập chi tiết hơn về chủ đề này trong bài viết.
 

– Tính bền vững cao

Trong thời đại ngày nay, tính bền vững là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn quy trình sản xuất. Quá trình cắt bằng tia nước kiểm tra tất cả các tiêu chí phù hợp khi nói đến tính bền vững. Nó có những ưu điểm đáng kinh ngạc như không hình thành xỉ, không thải cặn và không cần các bộ phận được gia nhiệt. Nó cũng không tạo ra bất kỳ khói độc hại hoặc khí nhà kính nào.

Các bộ phận hoàn thiện cũng không yêu cầu bất kỳ công việc xử lý hậu kỳ nào như xử lý nhiệt. Môi trường cắt chính của nước cũng có thể tái chế, giúp giảm tác động đến môi trường. Ngoài ra, không cần dùng dầu làm mát hoặc chất bôi trơn vì bản thân tia nước hoạt động như chất làm mát.

Cắt bằng tia nước

 

Vật liệu sử dụng trong gia công cắt tia nước

Quá trình này tương thích với nhiều loại vật liệu. Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét các loại vật liệu khác nhau có thể được cắt hiệu quả bằng máy cắt tia nước. Chúng tôi sẽ bao gồm:
 

– Kim loại

Vận tốc và áp suất cao trong hệ thống tia nước khiến chúng có khả năng cắt kim loại mỏng và dày một cách tương đối dễ dàng. Quá trình này có khả năng cắt các vật liệu cực kỳ cứng như titan và inconel cùng với các kim loại thông thường như nhôm và thép nhẹ .

Quá trình này chủ yếu được sử dụng để cắt các phôi dày hơn mà không thể cắt bằng laser hoặc plasma. Đối với kim loại mỏng hơn, cắt laser có lợi thế hơn tia nước về tốc độ cắt. Máy cắt tia nước có bơm 30 HP có thể cắt titan 12 mm với tốc độ 180 mm/phút.

Đối với kim loại, tia nước mang lại lợi thế là không hình thành HAZ giúp cải thiện đáng kể chất lượng cuối cùng của bộ phận. Cũng không cần phải hoàn thiện thứ cấp trong hầu hết các trường hợp vì quá trình này mang lại các cạnh mịn như sa-tanh.

Các bộ phận kim loại được cắt bằng tia nước có chất lượng cao và do đó được sử dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi khắt khe nhất như ngành hàng không vũ trụ mà không có sai số.
 

– Gỗ

Một máy cắt tia nước tốt có thể cắt gỗ có độ dày lên tới 125 mm một cách hiệu quả với tốc độ lên tới 15 m/phút. Nó có thể được sử dụng để tách gỗ cũng như khắc các hình dạng phức tạp. Hơn nữa, dòng nước chảy qua gỗ với tốc độ cao đến mức hầu như không gây ra hiện tượng ẩm ướt bề mặt. Điều này ngăn gỗ hấp thụ nước. Áp suất cao cũng gây ra sự phân tách tối thiểu.

Tuy nhiên, máy có thể phải được hiệu chỉnh lại nếu có các nút thắt trên gỗ. Hoặc chúng ta có thể sử dụng áp suất cao hơn để cắt đứt các nút thắt cùng với những vùng không thắt nút hoặc sử dụng áp suất khác nhau cho các vùng khác nhau. Việc sử dụng một trong hai tùy chọn có thể ảnh hưởng đến chất lượng cuối cùng của bộ phận.
 

– Cao su

Công nghệ tia nước cũng ngày càng được sử dụng nhiều để cắt cao su với các độ dày khác nhau. Ưu điểm chính của máy cắt tia nước là nó không tạo ra các cạnh lõm, không giống như cắt khuôn .

Công nghệ này cũng không bị giới hạn bởi độ dày của cao su. Máy phun tia nước có tính mài mòn có thể cắt cao su có độ cứng và độ dày khác nhau để có chất lượng cuối cùng mong muốn.

Trong nhiều trường hợp, cắt bằng tia nước tinh khiết có thể đủ để đáp ứng các thông số kỹ thuật của sản phẩm cao su. Cắt tia nước tinh khiết có thể dễ dàng cắt cao su xốp có độ dày lên tới 50 mm và cao su cứng có độ dày lớn hơn 25 mm với dung sai hai chiều là 0,25 mm.
 

– Gốm sứ

Công nghệ tia nước được sử dụng phổ biến trong các thiết bị cắt công nghiệp dành cho gốm sứ. Gốm sứ cứng, giòn và khó gia công. Chúng không thể chịu được áp lực quá lớn mà phôi phải chịu trong các phương pháp cắt cơ học khác.

Trong cắt bằng tia nước, không có áp lực quá mức nào được tác dụng lên phôi ngoại trừ tại điểm cắt. Điều này làm cho nó trở nên lý tưởng để cắt gốm sứ. Máy cắt có thể tự đục lỗ ban đầu và cắt chính xác các hình dạng phức tạp.

Công nghệ CNC ( điều khiển số bằng máy tính ) được sử dụng kết hợp với cắt tia nước có hạt mài để đảm bảo độ chính xác lặp lại và chất lượng cạnh tốt.
 

– Thủy tinh

Cắt tia nước có thể cắt được nhiều loại kính với độ chi tiết đáng kinh ngạc. Nó có thể cắt kính mỏng manh nhất mà không có vết nứt hoặc vết lõm trên đó. Ở đầu bên kia của quang phổ, bạn có thể sử dụng nó để cắt kính màu.

Cắt bằng tia nước không cần khắc hoặc bẻ gãy. Nhưng các lỗ ban đầu được đục ở áp suất thấp hơn do có xu hướng nứt. Một tia nước có thể cắt tới 50 mm kính chống đạn, con số này thậm chí còn lớn hơn đối với các loại kính khác.
 

– Đá và gạch

Đá và gạch là một ứng dụng phổ biến khác của máy cắt tia nước. Với các cài đặt kỹ thuật phù hợp, chúng ta có thể sử dụng máy cắt tia nước cho gạch xi măng, gốm sứ, thủy tinh, đá granit, đá vôi, khảm, kim loại, sứ, travertine và mỏ đá.
 

– Thực phẩm

Cắt bằng tia nước được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm vì những lợi thế về vệ sinh và năng suất mà nó mang lại. Việc sử dụng nó vì quá trình này không làm thực phẩm bị nhiễm vi khuẩn hoặc các chất gây ô nhiễm khác .

Tia nước thực hiện việc cắt và chia khẩu phần chính xác các mặt hàng thực phẩm nhỏ và lớn như kẹo, bánh ngọt, thịt gia cầm, cá và thực phẩm đông lạnh.
 

So sánh phương pháp cắt tia nước và các phương pháp cắt khác

Cắt tia nước có khá nhiều ưu điểm so với các phương pháp cắt khác. Trong phần này, chúng ta sẽ so sánh gia công cắt tia nước với các phương pháp khác như EDM (gia công phóng điện), cắt laser và plasma ở các mặt sau.
 

– Độ dày vật liệu

 

  • Tia nước có thể cắt xuyên qua độ dày 300 mm của hầu hết mọi vật liệu (lên đến 600 mm đối với một số vật liệu).
  • Cắt laser được sử dụng cho kim loại có độ dày lên tới 25 mm (ít hơn đối với một số vật liệu nhất định), ngoại trừ kim loại phản chiếu,
  • Trong khi cắt dây EDM chỉ hoạt động với vật liệu dẫn điện có độ dày dưới 300 mm.
  • Plasma có thể cắt hầu hết tất cả các kim loại có độ dày lên tới 50mm (75 mm đối với một số loại).
  • Cắt bằng ngọn lửa (cắt bằng nhiên liệu oxy) là một phương pháp thay thế khác có thể cắt kim loại lên đến 150 mm nhưng nó có những hạn chế nhất định.

Việc cắt hợp kim nhôm và đồng là không khả thi và chất lượng cạnh nghiêng về tia nước. Cắt bằng tia nước hầu như luôn là lựa chọn ưu tiên khi yêu cầu độ dày vật liệu cao và/hoặc chất lượng cạnh vượt trội.
 

– Sự hình thành HAZ

 

  • Cắt tia nước không tạo ra HAZ
  • HAZ của EDM rất nông.
  • Cắt laser và plasma có thể có độ sâu HAZ đáng kể tùy thuộc vào loại khí được sử dụng trong quy trình.

Điều này khiến việc xử lý hậu kỳ trở nên cần thiết để loại bỏ HAZ và bất kỳ biến dạng nào khác. Đây là lý do chính tại sao tia nước mang lại chất lượng cạnh tốt nhất ngay lập tức.
 

– Dung sai một phần

 

  • Laser và EDM có thể phù hợp với thông số kỹ thuật dung sai của tia nước ở mức 0,025 mm.
  • Plasma chỉ có thể cho độ chính xác lên tới 0,25 mm. Tuy nhiên, tốc độ cắt có thể ảnh hưởng đến khía cạnh này. Khi tốc độ tăng lên, dung sai gia công được giảm xuống.

 

– Thiết lập vận hành

Cách thiết lập cho máy phun nước vẫn tương đối giống nhau bất kể chất liệu. Tất cả các phương pháp so sánh khác đều yêu cầu thiết lập khác nhau cho các công việc khác nhau và thậm chí có thể yêu cầu các vật tư tiêu hao khác nhau.
 

Phần kết luận

Cắt bằng tia nước cung cấp nhiều lợi thế hơn các phương pháp khác. Tính linh hoạt của nó để xử lý hầu hết mọi vật liệu mà vẫn an toàn, bền vững và chính xác đã khiến nó trở thành một phương pháp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

Tuy nhiên, các nhà sản xuất thường thích cắt laser hơn khi cần tốc độ cắt nhanh hơn. Mặc dù độ dày vật liệu phải nằm trong giới hạn nhất định và phải cho phép tiếp xúc với nhiệt. Việc tăng tốc độ cũng làm giảm chi phí cuối cùng trên mỗi sản phẩm, khiến dịch vụ cắt laser có giá cả phải chăng hơn dịch vụ cắt bằng tia nước trong một số trường hợp nhất định.

Các ứng dụng của công nghệ tia nước có mặt trong các lĩnh vực sản xuất nói chung, hàng không vũ trụ, ô tô, dệt may, y tế và khai thác mỏ cùng nhiều lĩnh vực khác. Khi công nghệ tiến bộ, việc cắt bằng tia nước dự kiến ​​sẽ rẻ hơn và phổ biến hơn trong ngành sản xuất.

Bài viết liên quan:

  • So sánh phương pháp cắt Laser, cắt tia nước và cắt Plasma
  • Cắt Plasma và Cắt Laser – Lựa chọn nào phù hợp nhất?
  • 7 mẹo và kỹ thuật gia công CNC tăng năng suất

 

Tags
tin tức tin tuc Cắt tia nước là gì? Quy trình và lợi ích gia công cắt bằng tia nước cat tia nuoc la gi quy trinh va loi ich gia cong cat bang tia nuoc

Tin tức khác

  • Sự khác biệt Độ nhám bề mặt và độ hoàn thiện bề mặt trong gia công cơ khí

  • Cắt Plasma là gì? Ưu và nhược điểm cắt Plasma Kim Loại

  • Gia công Magie: Hướng dẫn gia công chi tiết

  • Gia công Trục Xoay là gì? Các phương pháp sản xuất trục xoay phổ biến


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *