برشکاری یک فرآیند ضروری در حوزه صنعت است و به عنوان ابزاری برای شکل دادن به اجزای فلزی ضروری برای اهداف مختلف عمل می‌کند. برشکاری به عنوان یک گام اساسی در ایجاد قطعات مورد استفاده در خودروسازی، کشتی سازی، تولید هواپیما، ساخت و ساز و حتی تولید تجهیزات پزشکی به عنوان یک روش صنعتی بسیار مهم و حساس ظاهر می‌شود. یکی از روش‌های رایج در برشکاری، واترجت نام دارد که در این مقاله تصمیم داریم در رابطه با آن توضیحات جامعی ارائه داده و به سوالات شما پاسخ دهیم.
برش واترجت چیست؟
برش واترجت (Waterjet Cutting) یا برش با آب، روشی نوین برای برش انواع مواد با استفاده از فشار بسیار بالای آب است. در این روش، آب با فشار بسیار بالا (معمولاً تا 4000 بار) از طریق یک نازل باریک هدایت شده و با سرعت فوق صوت به سطح مورد نظر برخورد می‌کند. این جت پرقدرت آب، ذرات مواد را با خود می‌برد و عمل برش انجام می‌شود. اما این فقط بخشی از فرآیند است. برای افزایش قدرت برش، ذرات ساینده مانند ماسه گارنت به جریان آب اضافه می‌شوند. این ذرات با سرعت بالا به سطح ماده برخورد کرده و آن را فرسایش می‌دهند. مزایای برش واترجت عبارت است از دقت و سرعت بالا، قابلیت برش انواع مواد، عدم ایجاد حرارت و ایمنی بالا.
طرز کار برشکاری واترجت
واترجت با استفاده از یک پمپ قدرتمند، آب را با فشار بسیار بالا (معمولاً بین 4000 تا 6200 بار) به داخل یک لوله باریک هدایت می‌کند. این فشار بالا، انرژی جنبشی قابل توجهی به مولکول‌های آب می‌دهد و سرعت آنها را به حدود 900 متر بر ثانیه (معادل 3240 کیلومتر در ساعت) می‌رساند، که تقریباً سه برابر سرعت صوت است. آب با فشار بالا از طریق یک نازل با قطر بسیار کوچک (معمولاً بین 0.075 تا 0.3 میلی‌متر) هدایت می‌شود. این کار باعث می‌شود که جریان آب متمرکز شده و به یک جت باریک و قدرتمند تبدیل شود.
برای برش مواد سخت‌تر، مانند فلزات و سنگ، ذرات ساینده مانند ماسه گارنت به جریان آب اضافه می‌شوند. این ذرات ساینده با سرعت بالا به سطح ماده برخورد کرده و آن را فرسایش می‌دهند. جت آب با فشار و سرعت بالا، همراه با ذرات ساینده (در صورت استفاده)، به سطح ماده مورد نظر برخورد می‌کند. این برخورد باعث فرسایش سطح ماده و ایجاد برش می‌شود. دقت و کیفیت برش واترجت به عوامل مختلفی مانند فشار آب، قطر نازل، نوع و اندازه ذرات ساینده و سرعت حرکت جت بستگی دارد.
ماسه گارنت نوعی ماده معدنی سیلیکات است که از دانه‌های ریز و سخت تشکیل شده است. این دانه‌ها به طور طبیعی در معادن یافت می‌شوند و می‌توان آنها را به صورت پودر یا ماسه درآورد.
انواع ماسه گارنت:
- گارنت آلماندین: این نوع گارنت به دلیل سختی بالا و مقاومت در برابر سایش، برای برش واترجت فلزات و مواد سخت مناسب است.
- گارنت آندرادیت: این نوع گارنت به دلیل رنگ قرمز جذاب، در جواهرسازی و ساخت اشیاء تزئینی استفاده می‌شود.
- گارنت اسپاسارتین: این نوع گارنت به دلیل رنگ نارنجی و سختی بالا، برای برش واترجت مواد سخت و شکننده مانند شیشه و سرامیک مناسب است.
کاربردهای ماسه گارنت:
- برش واترجت: ماسه گارنت به عنوان ساینده در برش واترجت فلزات، سنگ، شیشه و مواد کامپوزیتی استفاده می‌شود.
- سندبلاست: ماسه گارنت برای تمیز کردن و آماده سازی سطوح قبل از رنگ آمیزی یا عملیات دیگر استفاده می‌شود.
- فیلتراسیون: ماسه گارنت به عنوان فیلتر در تصفیه آب و فاضلاب استفاده می‌شود.
- لعاب کاری: ماسه گارنت به عنوان لعاب در صنعت سرامیک سازی استفاده می‌شود.
- ساخت ساینده: ماسه گارنت در ساخت انواع ساینده‌ها مانند کاغذ سنباده و سنگ ساب استفاده می‌شود.
ماسه گارنت یک ماده معدنی با ارزش و کاربردهای فراوان است. این ماده به دلیل سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و قابلیت بازیافت، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربردهای برش واترجت
برش واترجت یک فرآیند برش همه کاره است که می تواند برای برش طیف گسترده ای از مواد از جمله فلز، پلاستیک، سنگ، شیشه و کامپوزیت استفاده شود. برخی از کاربردهای برش واترجت عبارتند از:
برش فلز: برش واترجت می تواند برای برش انواع فلزات از جمله فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، مس و برنج استفاده شود. اغلب برای برش قطعات فلزی برای صنعت هوافضا، خودروسازی و ساخت و ساز استفاده می شود.
برش پلاستیک: برش واترجت می تواند برای برش انواع پلاستیک از جمله اکریلیک، پلی اتیلن، پلی وینیل کلرید و پلی پروپیلن استفاده شود. اغلب برای برش قطعات پلاستیکی برای صنعت بسته بندی، پزشکی و الکترونیک استفاده می شود.
برش سنگ: برش واترجت می تواند برای برش انواع سنگ از جمله مرمر، گرانیت، کوارتز و اسلیت استفاده شود. اغلب برای برش کاشی، پیشخوان و مجسمه های سنگی استفاده می شود.
برش شیشه: برش واترجت می تواند برای برش انواع شیشه از جمله شیشه های شناور، شیشه های سکوریت و شیشه های لمینت استفاده شود. اغلب برای برش شیشه برای دوش، پنجره و آینه استفاده می شود.
برش کامپوزیت: برش واترجت می تواند برای برش انواع مواد کامپوزیتی از جمله فایبرگلاس، کربن فایبر و کولار استفاده شود. اغلب برای برش قطعات کامپوزیتی برای صنعت هوافضا، دریایی و خودرو استفاده می شود.
مقایسه برشکاری واترجت با سایر روش های برش
برش واترجت یک روش برش نوین و قدرتمند است که مزایای بسیاری نسبت به روش‌های سنتی برش دارد. در این روش، از جت آب با فشار و سرعت بالا برای برش انواع مواد استفاده می‌شود. در ادامه، برش واترجت با برخی از روش‌های سنتی برش مقایسه می‌شود:
- برش لیزری:
- مزایا: دقت و کیفیت بالا، سرعت بالا، عدم ایجاد حرارت، قابلیت برش انواع مواد
- معایب: هزینه اولیه بالا، نیاز به مهارت و تخصص بالا، عدم توانایی برش مواد ضخیم
- برش پلاسما:
- مزایا: سرعت بالا، قابلیت برش انواع مواد، هزینه اولیه نسبتاً پایین
- معایب: دقت و کیفیت پایین‌تر نسبت به واترجت، ایجاد حرارت و تغییر شکل مواد، خطرات بیشتر
- برش گیوتین:
- مزایا: سرعت بالا، هزینه اولیه پایین، سادگی کار
- معایب: دقت و کیفیت پایین، محدودیت در نوع مواد قابل برش، ایجاد ضایعات
- برش اره:
- مزایا: هزینه اولیه پایین، سادگی کار
- معایب: دقت و کیفیت پایین، سرعت پایین، ایجاد ضایعات
همانطور که مشاهده می‌شود، برش واترجت مزایای بسیاری نسبت به سایر روش‌های برش دارد. این روش برش دقیق، با کیفیت، ایمن و سازگار با محیط زیست است و می‌تواند تقریباً هر نوع ماده‌ای را برش دهد. با این حال، هزینه اولیه دستگاه‌های واترجت بالا است و برای کار با آنها به مهارت و تخصص نیاز است. انتخاب روش برش مناسب به عوامل مختلفی مانند نوع ماده، دقت و کیفیت مورد نظر، سرعت برش، هزینه و … بستگی دارد.
ایمنی در برشکاری واترجت
برش واترجت روشی ایمن و کارآمد برای برش انواع مواد است، اما مانند هر روش صنعتی دیگری، خطرات خاص خود را دارد. برای اطمینان از ایمنی در هنگام کار با دستگاه واترجت، باید اقدامات احتیاطی لازم را انجام داد.
برخی از خطرات برش واترجت عبارتند از:
- برش و پارگی با فشار بالا: جت آب با فشار بالا می‌تواند به راحتی پوست را برش دهد و باعث آسیب‌های جدی شود.
- پرتاب اشیاء: ذرات ساینده و قطعات مواد برش خورده می‌توانند با سرعت بالا پرتاب شده و به افراد یا تجهیزات آسیب برسانند.
- سروصدای زیاد: واترجت می‌تواند صدای بسیار بلندی ایجاد کند که به شنوایی آسیب می‌رساند.
- مواد شیمیایی: مواد ساینده و برخی از مواد برش خورده می‌توانند سمی باشند و در صورت تماس با پوست یا تنفس، خطرناک باشند.
اقدامات احتیاطی برای ایمنی در برش واترجت عبارتند از:
- استفاده از تجهیزات حفاظتی: استفاده از عینک‌های ایمنی، ماسک، دستکش‌های ضد برش، چکمه‌های ایمنی و لباس‌های محافظ ضروری است.
- محافظت از محیط کار: باید از حفاظ‌های مناسب برای جلوگیری از پرتاب اشیاء و مواد سمی استفاده کرد.
- آموزش و مهارت: اپراتورهای دستگاه واترجت باید آموزش‌های لازم را در مورد نحوه کار با دستگاه و ایمنی آن دیده باشند.
- بازرسی و نگهداری: دستگاه واترجت باید به طور منظم بازرسی و نگهداری شود تا از نقص فنی و خطرات احتمالی جلوگیری شود.
- رعایت دستورالعمل‌ها: باید تمام دستورالعمل‌های ایمنی سازنده دستگاه و همچنین قوانین و مقررات محلی مربوط به ایمنی کار با واترجت را به دقت رعایت کرد.
- هنگام کار با دستگاه واترجت، هرگز از دست خود برای هدایت واترجت استفاده نکنید.
- در هنگام کار با دستگاه، از صحبت کردن با تلفن همراه یا انجام هر کار دیگری که تمرکز شما را از کار با دستگاه دور کند، خودداری کنید.
با رعایت این اقدامات احتیاطی می‌توان از خطرات برش واترجت جلوگیری کرد و از ایمنی خود و دیگران اطمینان حاصل کرد.
فرآیند, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 21 بهمن 1402
