|
|
|
|
| |
Abrazif Su Jeti İşleme / Abrasive Water Jet Machining |
|
| |
Abrazif Su Jeti İşleme
Abrasive Water Jet Machining
Waterjet (Su jeti), kesme teknolojisi yeryüzündeki tüm malzemeler, 0.1mmden 120-160 mm kalınlığa kadar kesebilen bir yöntemdir.
-Hassas kalibre edilmiş 0,12 - 1,1 mm çaplar arasında su veya su-abrasiv karışımının çok yüksek hızla (800m/sn) malzeme üzerine fışkırtılması ile meydana gelen hassas tahribat neticesi ortaya çıkan bir kesme işlemidir.
- Sujeti (water-jet ) ; termik bir etki olmaması sayesinde , erimeyen veya yanmayanlar da dahil olmak üzere tüm malzemelerin kesilmesi mümkündür.
- Titanyum , tungsten alaşımları , paslanmaz çelikler , karbonlu çelikler gibi sert metaller.
- Aluminyum , bakır, pirinç , çinko , kurşun gibi yumuşak metaller.
- Granit , mermer, seramik , cam , kurşun geçirmez , lamine camlar , ağaç , gibi inşaat ve dekorasyon sektörüne yönelik malzemeler.
- Karbon , kevlar, kompozitler, kağıt , karton , deri , tekstil ürünleri ,conta malzemeleri, fleksiglas (pleksiglas ), polyester, polietilen levhalar, fiber, tüm plastik ve lastik türevleri waterjet (su jeti) ile kesilebilmektedir.
Waterjet ( Sujeti ) teknolojisinin önemli avantajları ;
- Waterjet ( sujeti ) soğuk bir proses olması sayesinde, termik nedenlerden kaynaklanabilecek,
yanma, damlacık oluşması (erime), sertleşme şekil değiştirme gibi sorunlar olmayacaktır.
- Laser ile kesilemeyecek farklı yanma veya erime sıcaklıklarına sahip malzeme çiftleri, sandviç malzemeler sujeti ile kesilebilir.
- Malzeme yanması veya erimesi olmadığından, işlem sırasında hiçbir kimyasal kirlilik oluşmaz.
Bu avantajı sayesinde, gaz emme, arıtma, filtrasyon gibi ek yatırıma gerek göstermez.
- Kesim izi aralığının çok dar (max1,1mm) olması sayesinde malzeme kayıpları en aza indirilir.
- Kesici unsur olan water-jet ( sujeti ) hüzme çapına bağlı olarak, çok dar ve keskin köşelerin işlenmesi (kesilmesi) mümkündür.
- Diğer yöntemlerle kesilemeyecek petek dokulu tüm malzemeler, waterjet ( sujeti ) ile kesilebilir.
- Waterjet ile kesilme kesitinde , alt veya üst tarafında çapak oluşmaz , böylelikle ek bir taşlama, düzeltme işlemi gerekmez.
- Erime veya yanma riski olmaması sayesinde çok ince malzemeler kesilebilir.
- Ayni kesme donanımı ile hiçbir değişiklik yapmaksızın , yalnızca kesme hızlarını değiştirmek
suretiyle bir malzemeden diğer malzemeye geçilebilir , böylelikle , özellikle fason amaçlı kesimde makine ve donanım ayar zamanları tamamen ortadan kaldırılmış olur.
- Malzeme ile kesme ucu arasındaki toleransın nispeten büyük olması sayesinde özellikle üç
boyutlu (hacimsel) kesimlerde , mesafe kontrol hatalarından oluşabilecek kesim düzgünsüzlükleri meydana gelmez.
Water-jet ( sujeti ) kesme teknolojisi , bu çok geniş çalışma ( kesme) spekturumuna karşın henüz çok yaygın bir kesme yöntemi değildir, ancak dünyadaki ve Türkiyedeki kullanımı hızla artmaktadır.
GİRİŞ
Genel olarak su jeti (SJ), kesme ve delme işlemlerinin yapılmasını sağlamaktadır. Su jetine aşındırıcı katıldığında daha sert parçaların da kesilmesi mümkün olmakta ve bu yöntem aşındırıcılı su jeti (ASJ) olarak bilinmektedir. Su jeti kesme kuvvetlerini azaltmakta ve ısınmayı yok etmektedir. İşleme esnasında parçaya temas olmadığından takım aşınması söz konusu değildir.
Şekil 1. Aşındırıcı Beslemesi Yandan Olan Tekli Su Jeti Lüle Tasarımı
Sistemde kullanılan temel elemanlardan filtre, suyu temizler ve sistemin ömrünü uzatır. Kompresör, yüksek basınçta su sağlar. Borular ve bağlantı elemanları basınçlı suyun taşınması için kullanılır. Aşındırıcı silosu, aşındırıcı sağlar. Orifis, karışım odası ve lüle aşındırıcı ile suyun karıştırılmasını temin eder. Kesme lülesi, jetin yönlendirilmesini sağlar. Sayısal denetimli eksenler kesme kafasının konumlanması ile görevlidir. Tutucu eleman ise harcanan jetin yakalanması için kullanılır. Uygulamada sistemin optimum koşullarda çalışması için hazırlanan yazılımlar kullanılmaktadır. ASJ yöntemi teknik, güvenlik, ekonomi ve çevre yönleriyle üstünlükler sağlamaktadır.
ÇALIŞMA İLKESİ
ASJ sisteminin kalbi Şekil 1'de verilen çok küçük aşındırıcı su jeti lülesidir. Basınçlı su safir bir lüleden, yüksek hızlı jet olarak çıkar. Su jeti ve katı aşındırıcı parçacıklar akımı ayrı bir besleme kanalından özel şekillendirilmiş aşındırıcı jet lülesine girer. Burada su jeti momentumunun bir kısmı aşındırıcı parçacıklara geçer ve aşındırıcıların hızı çabucak artar. Aşındırıcı parçacıkların ivmelenmesi için harcanan enerjinin su jetine verilen toplam enerjinin sadece %0.3 kadarı olduğu bilinmektedir [7].
Su jeti ile aşındırıcı parçacıklar arasındaki momentum geçişi karmaşık bir olaydır. Mekanizmalardan biri basınçlı su jetinin sınırlı dinamik kararlılığı ile ilgilidir. Su jeti damlalar halinde kırılarak katı parçacıkları ivmelendirir. İkinci bir mekanizma su fazının katı parçacıklara gösterdiği sürüklenme kuvvetleri ile ilgilidir.
Su ve aşındırıcı arasında momentum geçişinin sonucunda lülede yüksek hızlı aşındırıcı akışı oluşur ve böylece kesme veya delme işlemi gerçekleştirilir. Hızlı değişen gerilme alanlarının veya kesilen malzemenin özelliklerine bağlı mikro işlem etkilerinin etkisi altında erozyon, kayma ve kırılma sonucu kesme meydana gelir. Kesme hızı besleme hızı, parçadan uzaklık, su jeti basıncı veya aşındırıcı parametreleri ayarlanarak denetlenir. Lüleler Şekil 2�deki gibi tekli veya çoklu su jetleri için de tasarlanabilir [6-7-10-11].
Bor karbür (B4C) iyi bir aşındırıcıdır ancak pahalıdır. Silisyum karbür (SiC) ve korund (Al2O3) diğer aşındırıcılardandır. Akışkan olarak sudan başka benzen, gliserin ve mineral yağlar da kullanılabilmektedir.
Şekil 2. Aşındırıcı Beslemesi Yandan Olan Tekli ve Merkezden Olan Çoklu Su Jeti Tasarımları
SİSTEMİN TEKNİK ÖZELLİKLERİ
ABD endüstrisinde en büyük su jeti ile işleme kapasitesine sahip LAI şirketi bünyesinde 18 adet su jeti istasyonu bulunmakta ve 1100 çeşit su jeti uygulaması yapılmaktadır [15].
Aşındırıcılı su jeti ile metal kesmede yüksek su basınçları kullanıldığında maliyet düşmektedir. Ancak aşınma nedeniyle lüle ömrü kısalmaktadır. Bu yöntem, alışılmış talaşlı üretimdekine göre daha karmaşık olan erozyon kavramına dayanmaktadır. Kesme derinliği belirli bir basınçtan sonra lineer değişmektedir [8-9-22-24].
Tipik bir ASJ sisteminin fiyatı 100 000 $ dolar civarındadır. ABD'de Dia Jet Limited tarafından piyasaya sürülen bir ASJ sisteminde su basıncı 69 MPa, su debisi 16 L/min, kesme tablası tam otomatik ve 3x1.5m boyutlarında, PC Burny 10 ve Windows NT esaslı PC denetimli olarak verilmektedir[4]. Sistemin özelliklerine göre fiyat değişmektedir. Özellikle üç boyutlu işleme yapabilen tablanın değişmesini gerektirmeyen sistemler özel amaçlarla çalışmada kolaylık sağlamaktadır. Amaca uygun çalışma için yeterli sistemlerin seçilmesi gereği açıktır. Kullanım ihtimali düşük ise daha karmaşık bir sistemin seçilmesi gereksiz olarak maliyeti artıracaktır.
Yüksek pompa basınçları uygulamada sorun çıkarmaktadır. Basınç 200 MPa olduğunda yüksek basınçlı contalarda 700-800 saat ömür elde edilebilmektedir. Basıncın 380 MPa değerine yükselmesi conta ömrünü 150-200 saate düşürmektedir [12].
Döküm için yüksek gürültü seviyesi 80-100 dBA ortaya çıkmaktadır. Deere firması mühendislerinden David Malm böyle durumlarda işitme duyusunu koruyucu ekipman giyilmesi gerektiğini belirtmektedir [16].
ASJ sisteminde, üretilen tasarım verileri CADAM veya CATIA bilgisayar destekli tasarım programları kullanılarak değerlendirilmekte ve DNC (doğrudan sayısal denetim) cihazına ve sonra da hücre denetçisine girilmektedir [13].
Bilgisayar yazılımları, kesme hızı ve çalışma maliyetini 20 ye kadar parametrenin fonksiyonu olarak çubuk grafikler ile verebilmektedir. Böylece belirli bir malzeme ve parça kalınlığı için çeşitli parametrelerin sistemin başarısını nasıl etkilediğini kullanıcının görmesi sağlanmaktadır. Toplam maliyeti, elektrik gücü, işçilik, su, aşındırıcı, orifis ve tüp aşınması ve pompa bakımı oluşturmaktadır. Böyle bir yazılımın fiyatı 900 $ kadardır [1].
Kesme işleminde kullanılan basınçlı su jetinin önemli üstünlüklerinden biri yüksek işleme hızıdır. Beş eksenli uygulanan basınçlı su jeti çok yüksek esneklik sağlamaktadır. Ayrıca takım masraflarını azaltmakta ve çok adımlı işlemlerde yeniden konumlama ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır. Beş eksenli olmayan düz su jeti makinelarında bazı parçaların işlenmesi mümkün değildir. Tek parça alüminyumdan helikopter rotor parçaları beş eksenli makinelarda işlenebilmektedir. Nükleer pompa ve jeneratörler için pervane vanaları gibi üç boyutlu işleme gerektiren elemanlar da imal edilebilmektedir. Petrol kuyusu sondajı, aydınlatma ve kağıt sanayiinde kullanılan boru, tüp ve bilezik gibi eğri yüzeyler üzerinde özel açılı kanal ve deliklerin açılması da mümkün olmaktadır. ASJ ile plastik kompozitler dahil pek çok parça kesilebilmektedir. Alüminyum, çelik ve titanyum için kesme kalınlığı 450 mm ye kadar çıkmaktadır. Hareket denetimli makinelarda programlanan yörüngelerle konum toleransı 625 mm kadar olabilmektedir. Esasen ısı üretilmediği ve temas olmadığı için çok ince parçalarda bile çarpılma oluşmamaktadır.
Basınçlı su jeti ile belirli kalınlıktaki parçaların kesilmesinde parametrelerin seçimi için bulanık mantık ve genetik yaklaşımların birlikte kullanıldığı yeni bir yaklaşım Chakravarthy ve Babu tarafından teklif edilmektedir. Böylece optimum çalışma parametreleri, su jeti basıncı ve aşındırıcı debisi gibi belirlenebilmektedir [2-3]. Süreç kontrolü ve süreç modelleme tanımlanmakta ve kalite ve güvenirliğin iyileştirilmesi araştırılmaktadır [21].
Sert kayaların delinmesi Kolle (1998:90-94) [14] ve kesilmesi Xiaohong, Jiansheng , Yiyu, Lin, Huiming ve Jiajun (2000:1143-1148) [23] tarafından incelenmektedir.
SU JETİNİN UYGULANDIĞI MALZEMELER
Su jetinin aşındırıcılı veya sade olarak uygulandığı malzeme çeşitlerinde artış olduğu gözlenmektedir. Hızı 760 m/s'ye ulaşan su jeti, sunta ve mantar gibi birçok malzemeyi kesebilmektedir. Aşındırıcılı su jeti ise çelik ve titanyum gibi sert malzemelerin kesilmesinde kullanılmaktadır[5]. Tablo 1'de aşındırıcı kullanılmasına göre su jeti ile işlenebilen malzemelerin bir listesi verilmektedir.
Tablo 1. Aşındırıcı Kullanılma Durumuna Göre Su Jeti İle İşlenebilen Malzemeler
Su jeti ile işlenebilen malzemeler
|
Aşındırıcılı su jeti ile işlenebilen malzemeler
|
|
Dondurulmuş gıdalar
Halı
İnce levha
İnce mum
Kağıt
Köpük
Mantar
Plastik film
Sunta
Yumuşak conta malzemesi
Yumuşak kauçuk
Yumuşak poliüretan
Yumuşak veya ince ahşap
|
Alüminyum
Bakır
Cam
Cam takviyeli poliüretan
Garolit/G10/FR4
Granit
Karbon elyafı
Kompozitler
Mermer
Naylon
Paslanmaz çelik (SAE 304-316)
Pirinç
Pleksiglas
Polikarbonat
Poliüretan
Seramik
Sert kauçuk
Sert veya kalın ahşap
Takım çelikleri
Taş
Titanyum
Yumuşak çelik
|
SU JETİNİN DİĞER YÖNTEMLERLE KARŞILAŞTIRILMASI
Su jeti ile yapılan işlemlerde en temel özellik ısıl gerilmelerin ortaya çıkmamasıdır. Böylece çarpılmalar önlenmekte ve malzeme özellikleri korunabilmektedir. Ayrıca cam ve plastik gibi düşük sıcaklıklarda ergiyen malzemeler sorunsuz kesilebilmektedir. Endüstride makine parçaları için Bilgisayar Destekli Tasarım(CAD) yazılımları ile üretilen çizimler kullanılabilmekte ve kalıp, takım tertibatı veya CNC programlama gerekmemekte sonuç olarak su jeti yöntemi düşük maliyet sağlamaktadır.
İmal edilecek parça sayısında alt sınır yoktur. İlk maliyetin düşük olması, yüksek kaliteli ürünlerin bir adet bile olsa imalatını mümkün kılmaktadır.
Diğer yöntemlerde kalıp veya takım tertibat için belirli süre beklemek gerektiği halde su jeti ile üretimde çizimlerden hemen işe başlanılabilmektedir.
Kesme işleminde ±0.1mm gibi yüksek hassasiyet elde edilebilmekte ve kesme yüzeyi ince kum püskürtülen yüzeyler gibi düzgün çıkabilmektedir. Hurda miktarını azaltmaktadır. Nükleer santral gibi yerlerde yangın tehlikesini ortadan kaldırdığından güvenlik sağlamaktadır. Zararlı gazlar, sıvılar veya yağlar gerekmediğinden çevreyi koruyucu özelliği bulunmaktadır.
Su jetinin laser ve tel erozyon gibi yöntemlerle parça maliyeti, hassasiyet, işe başlama durumu, malzeme kısıtı, çarpılma ve kesme yüzeyi yönlerinden karşılaştırılması Tablo 2de verilmektedir [5-19].
Tablo 2. Su Jetinin Diğer Yöntemlerle Karşılaştırılması
Tablo 2'de su jetinin, malzeme kısıtı ve çarpılma bakımından diğer tüm yöntemlerden daha iyi durumda olduğu görülmektedir. Malzeme kısıtı bulunmaması değişik malzemeler için yatırım yapılması zorunluluğunu ortadan kaldırmakta ve kapasite kullanım oranını iyileştirmekte ve böylece su jeti yöntemine önemli üstünlük kazandırmaktadır. Çarpılma oluşmaması ise masraflı son işlemler yapılması gereğini ortadan kaldırmakta ve böylece zaman tasarrufu da sağlamaktadır. Kesme yüzeyinin durumu ise tel erozyon gibidir ve yine diğer yöntemlerden üstündür. Parça maliyeti yönünden ise plazma ve alevle kesmeden daha pahalı bulunmaktadır.
SONUÇ
Aşındırıcılı su jeti tasarımları, imalatta kullanılmaya başlandığı 1980�li yıllardan itibaren yapılan araştırmalarla yetenek ve hassasiyet yönünden sürekli bir iyileşme göstermektedir. ASJ ile plastik ve kompozit dahil hemen her malzeme kesilebilmekte ve düz veya açılı olarak delinebilmektedir. Tasarımdan üretime geçiş doğrudan yapılmakta ve bekleme gerekmemektedir. Kesme parametrelerinin optimizasyonu için geliştirilmiş yazılımlar bulunmaktadır. Yüksek basınç kesme kalitesini iyileştirmekte ancak lülelerin ömrünü kısaltmaktadır. ASJ nin endüstride maliyet ve kesme süresi yönünden tasarruf sağladığı belirtilebilir.
WATERJET KESME TEKNOLOJİSİ
Teknoloji:
Sujeti (waterjet) ile kesme yöntemi , kalınlıkları 0,1 mm den 200 mm ye kadar sert veya yumuşak ayrımı olmaksızın , yeryüzündeki tüm malzemeleri 0,1 ila 1,1 mm arasında su veya su-abrasiv karışımı hüzmesi ile kesebilen bir teknolojidir.
Basınç oluşumu:
Sistem , primer ve sekonder olmak üzere iki ayrı kademeden oluşur. Primer kademe ; değişken deplasmanlı basınç duyarlı bir pistonlu hidrolik pompa aracılığıyla oluşturulan max. 200 bar hidrolik yağ basıncından oluşur.Pompanın hemen üzerine yerleştirilmiş NG16
ölçüsünde, H merkez bir yön denetim valfi aracılığıyla çift milli hidrolik silindirin primer kademesinin ,strok sonlarına bağlı olarak sıra ile basınçlandırılması sağlanır. Çift milli silindirin millerinin içerisinde hareket ettiği kılıflar ayni zamanda sekonder kademenin silindirlerini oluşturur.Hidrolik kademenin piston alanı ile çift taraflı piston millerinin kesit alanları arasında 20 kat alan farkı vardır. Dalma tip (plunger) konstrüksiyon esasına göre çalışan yüksek basınç kademesinde oluşan basınç da , bu alan farkı nedeniyle, primer hidrolik kademede oluşturulan 200 bar basıncın 20 katı olan 4000 bar seviyesindedir. Ancak enerjinin korunum kanunları esasına dayalı olarak , Primerden basılan 4000 bar basınçlı kesme suyunun debisi de , primer kademedeki hidrolik yağ debisinin 1/20 si kadar olacaktır.
Su çıkış debisi , pompa tiplerine bağlı olarak 1 lt/dak ile 8,5 lt/dak arasında değişmektedir.
Suyun aşındırma etkisi:
Sistemin sekonder devresinde oluşturulan 4000 bar basınçlı su, Pnömatik uyarılı yüksek basınç iğne valfe (kesme kafası) ulaştırılır.
Kesme kafasının çıkışına yerleştirilen 0,1 ila 0,35 mm gerçek elmas veya endüstriyel elmas(safir) memeye kadar basınç enerjisi şeklinde ulaştırılan su basıncı , suyun elmas memeden fışkırması ile atmosfer basıncına düşer. 4000 bar basınç farkından oluşan su akış hızı 800 m/sn (ses hızının 2,5katı ) mertebesindedir. Yumuşak malzemelerin kesilmesi , memeden fışkıran yalın suyun direk etkisiyle gerçekleşir. Sert malzemelerde ise , hem malzemeye çarpan tanecikerin dinamik etkisini (F= m x a) arttırmak hem de keskin köşeli taneciklerin çarpmasıyla oluşan aşındırmayı arttırmak amacıyla fışkıran suyun içerisine, hassas olarak dozajlanan abrasiv karışımı sağlanır. Suyun aşındırma etkisini kesme gerilmesi şeklinde ifade etmek mümkündür , bu durumda T [daN/cm2]= F [daN] / A [cm2] formulü ile tanımlanan bir proses ortaya çıkarki , buradaki alan fışkıran su huzmesinin alanı , kuvvet ise, çarpan su-abrasiv taneciklerinin dinamik etkisidir. Suyun ilk memeden (su memesi) çıkış aşamasında , çok yüksek hızlı suyun bir karışım odasından (venturi borusu) geçerken oluşturduğu vakum etkisiyle içerisine çektiği abrasiv , su ile karışarak malzeme üzerine fışkırtılır.
Su memesi / Abrasiv borusu :
İlk kademedeki su memesinin çapının yaklaşık 3 katı olan çaptaki ikinci kademe abrasiv borusu olarak adlandırılır . Su ile abrasivin karışım halinde fışkırdığı bu borunun çapı , 0,55mm , 0,76mm , 1,1 mm gibi üç ayrı alternatife sahiptir. Bu durumda , kesilen parçadaki kesim izi kalınlığı ve girilebilen min.radüs çapı da bu ölçülerde olacaktır. Abrasiv borusu çapı arttıkça , malzeme üzerine aktarılan enerji miktarı da artacağından , kesim hızına etkisi hızı arttırma yönünde olacaktır.Kullanılabilecek abrasiv borusunun çap sınırı da kullanılan yüksek basınç pompası debisiyle ilintilidir. Abrasivli kesimde kullanılabilecek Pompa / su memesi / abrasiv memesi ilişkisi aşağıda verilmiştir.
|
Pompa Gücü
|
Su Debisi lt/dak
|
Su Memesi /
Abrasif Borusu mm
|
Kafa Sayısı
|
|
1
|
15 HP
|
0,17 / 0,55
|
|
|
2
|
30 HP
|
0,17 / 0,55
|
|
|
1
|
30 HP
|
0,25 / 0,76
|
|
|
3
|
50 HP
|
0,17 / 0,55
|
|
|
2
|
50 HP
|
0,25 / 0,76
|
|
|
4
|
50 HP
|
0,35 / 1,1
|
|
|
1
|
100 HP
|
0,25 / 0,76
|
|
|
2
|
100 HP
|
0,35 / 1,1
|
|
Kesme Hızları (0,35 / 1,1 mm meme kombinasyonu ile) :
|
Malzeme
|
Kalınlık (mm)
|
Kesme Hızları (mm/dk)
|
|
Yalın su ile kesim
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Abrasivli Kesim
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WATERJET KESME YÖNTEMİNİN KULLANIM ALANLARI
Yalın Su ile kesilen malzemeler :
- Lastik plastik türevleri .
- Ağaç ve ağaç ürünleri.
- Yer kaplama malzemeleri.
- Süngeri polyurethan, köpük.
- Kumaş, deri � tekstil ürünleri.
- Paspas, halı.
- İzolasyon malzemeleri.
- Conta malzemeleri.
Su-Abrasiv karışımı ile kesilen malzemeler :
- Karbonlu ve paslanmez çelikler .
- Titanyum tungsten alaşımları, tüm sert metaller .
- Aluminyum, bakır, pirinç, kurşun tüm yumuşak metaller .
- Karbon, Kevlan, Lastik kaplı metaller, kopozitle.
- Mermer, Granit, Seramik .
- Kurşungeçirmez, lamine camlar .
- Ve yeryüzündeki tüm malzemeler.
WATERJET TEKNOLOJİSİNİN ÖNEMLİ AVANTAJLARI
- Soğuk bir proses olması sayesinde , termik nedenlerden kaynaklanabilecek , yanma , damlacık oluşması (erime) , sertleşme şekil değiştirme gibi sorunlar olmayacaktır.
- Laser ile kesilemeyecek farklı yanma veya erime sıcaklıklarına sahip malzeme çiftleri , sandviç malzemeler sujeti ile kesilebilir.
- Malzeme yanması veya erimesi olmadığından , işlem sırasında hiçbir kimyasal kirlilik oluşmaz. Bu avantajı sayesinde ,gaz emme , arıtma , filtrasyon gibi ek yatırıma gerek göstermez.
- Kesim izi aralığının çok dar (max1,1mm) olması sayesinde malzeme kayıpları en aza indirilir.
- Kesici unsur olan sujeti hüzme çapına bağlı olarak , çok dar ve keskin köşelerin işlenmesi (kesilmesi) mümkündür.
- Diğer yöntemlerle kesilemeyecek petek dokulu tüm malzemeler , sujeti ile kesilebilir.
- Kesilme kesitinde , alt veya üst tarafında çapak oluşmaz , böylelikle ek bir taşlama ,düzeltme işlemi gerekmez.
- Erime veya yanma riski olmaması sayesinde çok ince malzemeler kesilebilir.
- Ayni kesme donanımı ile hiçbir değişiklik yapmaksızın , yalnızca kesme hızlarını değiştirmek suretiyle bir malzemeden diğer malzemeye geçilebilir , böylelikle , özellikle fason amaçlı kesimde makine ve donanım ayar zamanları tamamen ortadan kaldırılmış olur.
- Malzeme ile kesme ucu arasındaki toleransın nispeten büyük olması sayesinde özellikle üç boyutlu (hacimsel) kesimlerde , mesafe kontrol hatalarından luşabilecek kesim düzgünsüzlükleri meydana gelmez.
AWJM MAKİNELERİ
Su Jeti ile kesme makineleri düzlemsel parçalar kesebilen 2 veya 2,5 eksenli makineler, 3-boyutlu hacimsel parçalar kesebilen 5 eksenli makineler veya Su jeti ile 6 eksenli robotların birleştirilmesi ile oluşturulan kesme hücreleri şeklinde temel olarak gruplandırılabilir. Düzlemsel veya hacimsel parçaların kesilmesinde kullanılan 2 (2,5) veya 5 eksenli makineler, 3 temel kısım ve , yardımcı donanımlardan meydana gelir.
a)Yüksek Basınç Ünitesi :Su tesisatından akan suyun basıncını max. 4000 bar basınca çıkartan ünitedir, kendi içinde yüksek basınç pompası ve kesme kafası olmak üzere iki temel bölümden oluşur. Y.B.P.da (max 4000) 3300 bar a yükseltilen su (ve abrasiv karışımı), kesme kafasında bulunan 0,25mm çaplı gerçek elmes bir memeden geçirilerek atmosfere bırakılır, bu sırada çıkan su huzmesinin hızı 800m/sn dir, bir başka ifade ile basınç enrjisi, kinetik enerjiye dönüştürülmüş olur İçine abrasiv taneciklerinin katılmasıyla özgül ağırlığı arttırılmış ve , çarpınca şekil değiştiren su tanecikleri yerine keskin köşeli taneciklerin su ile birlikte gönderilmesi sayesinde tahrip (yırtma/kesme) yeteneği arttırılmış 0,76 mm çapındaki su+abrasiv karışımından oluşan huzme , malzemeye çarptığında oluşan mikro çatlak, bir kesme prosesi şeklinde kullanılır
b)CNC Ünitesi ,tahrik motorları ve software : Kartezyen koordinatlarda (5 eksenli makinelarda döner ve salınım yapan eksenle de mevcuttur) hareket eden makinemızın eksenlerinin hareketi servomotoriarta , kontrolü da, CNC ünitesi ile gerçekleştirilir. CNC ünitesine bilgi girişi, PC de oluşturulan , firmamızın kesim makinelan için geliştirmiş olduğu çizim programı dosyalannın veya elinizde mevcut ise ve tercih etmeniz halinde örneğin AutoCad çizim programında oluşturulan çizim dosyalannın ara programımız üzerinden CNC ye direk transferi ile yapılabilir. Veya CNC cihazlarının programlanmasına özgü G komutlarıyla da bilgi girişi yapılabilir. Scanner ile şekil tarayarak veya digitizer ile direk şekil tanımlamak mümkündür Kesim sırası simule edilebilir .istenirse değiştirilebilir. Kesime şekil konturunun içinden veya dışından delerek başlanabilir, deldikten sonra esas kesim konturuna dik,açısal veya eğrisel yaklaşmak mümkündür. İçice geçirilecek parçaların konturiarını mm nin alt katlarında içe veya dışa doğru kaydırmak böylece sıfırdan başlayan derz boşluklanna ulaşmak mümkündür. Toplam kesim uzunluğu sistemimizce kendiliğinden hesaplanmak sureti ile yapılacak işin kesim süresi önceden net olarak belirlenebilir. Çizim aşamasında farkedilemeyen çizgi kopuklukları veya çizgilerin üstüste binmeleri kesime başlanmadan önce yazılımımız tarafından saptanır ve kesimden önce operatör tarafından düzeltilir.
c)Yardımcı donanımlar:
-Abrasiv depolama ve sevk ünitesi
-Soğutma ünitesi
-Su yumuşatma / hazırlama ünitesi
-6 bar basınçlı hava sağlamak üzere , en küçük kapasiteli bir kompressor
-Su kesilmelerinde , imalatın (kesimin) durmaması için su deposu
SU JETİ İLE KESME YÖNTEMİNİN DİĞER YÖNTEMLERE GÖRE AVANTAJLARI
- Su jetinin en buyuk avantaji, sicaklik etkisinin olmamasidir. Boylelikle yapisal bozulma, kararma,carpilma,erime,damla olusmasi ve yanma sorunlari asla soz konusu degildir.
- Lastik ve plastik ile kaplanmis celiklerde ve katli kompozit malzemelerde yanma ve erime sicakliktan farkli oldugundan su jeti sorunsuz kesim icin tek yontemdir.
- Teknik yontemlerle kesmede kalinligi fazla olan malzemelerde sicaklik nedeniyle kesme kesiti derinligince kalite problemleriyle karsilisir. Su jeti ile kesmede ise en kalin kesitlerde dahi yuksek kalite kesme yuzeyi elde edilir.
- En karisik formlar dahi yuksek hassisyet ve cok temiz kesim kenarlari ile elde edilir. Kesim isleminden sonra ikinci bir islem ve masraf anlamina gelen capak alma isciligi gerekli degildir.
- Zikzakli kesimler,cok dar acilar ve kucuk radusler diger kesme yontemlerinde mumkun olmayacak kadar yuksek kalitede kesilir
- Su jeti ile kesmede, malzemeyi deformaasyona ugratacak kuvvetler yoktur. Bu sayede kenar kesme sivama capaklari ve keskin kenarlar olusmaz
- Bir sac teline benzer su jeti huzmesi ile (0.12 - 1.1 mm) cok dar kesme izi elde edilir. Bu avantaj ile malzeme fireleri neredeyse yok edilmis olur.
- Kesme, malzeme yuzeyinin herhangi bir noktasindan baslanabilir. Termik yontemlerdeki gibi kesime malzeme kenarindan baslamak zorunda degildir.
- Kesme islemi sirasinda, zehirli gazlar,toz,talas veya kimyasal kirlilik olusmaz.
SU JETİ (WATERJET) "ÇOK YÜKSEK BASINÇ" TEKNOLOJİSİ
Su jeti teknolojisi tüm malzemeleri yüksek performansla kesebilen,otomotize etmeye çok uygun geleceğin kesme yöntemidir. Bu ifadenin altında yatan anlam; Suyun aşındırma etkisi,doğada milyonlarca yıldır bilinmektedir. Yeryüzündeki birçok yerşekilleri bu etki ile oluşmuştur. Su jetinin ilk uygulamaları,yaklaşık 100 yıl kadar önce çakıl taşlarım topraktan ayırmak ve otuz'lu yıllarda, yüksek hızlı su jeti teknolojisi Sovyet ve Amerikalı mühendislerce, madencilik sektöründe kömür,taş ve toprağın birbirinden ayrılması için kullanılmıştır. Su jeti teknolojisi,sürekli geliştirilmiş,uzay ve hava taşıtları imalinde standart bir kesici takım gibi kullanılmasına başlanmıştır. Altmışlı yılların sonunda Amerikalı bir uçak imalatçısı firma tarafından cam katkılı plastik,katlı komposit malzeme ve hafif metallerin kesilmesinde en uygun teknoloji olarak seçilmiştir. Bu malzemeler, özellikle yüksek sıcaklık ve basınç şartlarına karşı hassasiyete sahiptir. Alevle kesme,testere ve zımparalama yöntemleri, bu tür malzemelerde yapısal bozulmalara neden olur. Laser ile kesme gibi termik yöntemler ise sık sık malzeme yanmalarına ve kesim kenarlarında erimeye neden olur. Laser ve plasma ile kesmede, iç erilmeler,micro-çatlaklar ve yapısal bozulmalar meydana gelmektedir. Bu durumda potansiyel kullanıcılar için şu soru gündeme gelir. Su jeti ile kesme, diğer yöntemlere göre hangi avantajları bize sunmaktadır? Bu teknolojinin en büyük avantajı soğuk bir kesme prosesi olmasıdır. Böylelikle kesilen malzemede mekanik ve ısıl gerilmeler oluşmaz. Dolayısıyla gerilme giderme işlemleri de gerekmez. Tüm malzemeler, sıcaklık oluşumu olmaksızın kesilebilir. Bu sayede istenmeyen sertleşmeler, kesilme yüzeyinde damlacık,erimiş metal artıkları ve zehirli gaz oluşumundan kaçınılmış olunur. Zehirli gazlar, özellikle plastik ve türevlerinin sıcaklık etkisi ile kesilmesinde (örn.lazer) ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Plastik, lastik gibi malzemelerle kaplanmış çelik saçların kesilmesinde,su jeti genellikle kullanılabilecek tek yöntemdir. Bunun dışında,kalın malzemelerin kesilmesinde,termik yöntemler,nitel ve nicel nedenlerle hiç kullanılmayabilirler. Lazer kullanıcıları örneğin titanyum,paslanmaz çelik, bakır, alüminyum kesiminde çıkan benzer sorunlardan yakınmaktadır. Son yıllarda su jeti teknolojisi tüm sektörlerde atak halindedir. Bu talep artışının nedenleri yalnızca yüksek adetlerde üretim ve daha iyi kesim performansı değil, aynı zamanda karmaşık şekillerin dahi küçük toleranslarla,hassas kesim yüzeyleri ile temiz kesim kenarları sağlanarak kesilebilmesidir. Su jeti,kesilen malzeme üzerinde direkt olarak basınç etkisi yapmaz. Kesim sırasında oluşan mekanik reaksiyon mikro/moleküler yapıda meydana gelir. Bu sayede su jetinin taşıdığı yüksek kinetik enerjiye rağmen,malzeme üzerinde herhangi bir deformasyon olmaz ve çapak bırakmayan bir kesme işlemi sağlanır. Kesim kenarları şaşırtıcı temizliktedir ve ikinci bir masraf anlamına gelen çapak temizleme işlemine kesinlikle gerek bırakmaz. Bir insan saçı kalınlığındaki su jeti çok küçük bir kesim aralığı (kesim izi) oluşturmak sureti ile malzeme kaybının da en aza inmesin! sağlar. Su jeti teknolojisi özellikle karmaşık form kesimlerinde büyük avantaj sağlamaktadır. Bu soğuk kesme yöntemi ile her türlü karmaşık şeklin kesilmesi mümkündür. Su jeti ile kesim yapanlar, her sektöre ve her formdaki kesim işlemine cevap verebilirler. Çok zikzaklı kesim,keskin köşe, çok dar açılı kesim ve çok küçük radüslü kesim işlemleri bu teknik ile kolayca mümkündür. Kesme başlangıcının malzeme kenarında olması gerekmez. Malzemenin herhangi bir noktasından delerek kesime başlamak mümkündür. Doğayı kirletmemesi nedeniyle,hiçbir atık gaz veya atık su filtrasyonu gerekli değildir. Ortamda,toz ve talaşa da neden olmaz.
SU JETİ TEKNOPLOJİSİNİN FİZİKSEL PRENSİPLERİ
Malzeme kesimi için gerekli olan enerji,hassas ve çok küçük kesitli bir elmas içinden geçirilen basınçlı su ile kesim noktasına taşınır. Gerekli olan çok yüksek basınç enerjisi daha önceki yüksek basınç ünitesinde üretilmiştir. Bu ünitedeki hidrolik pompa ile basınçlı yağ sağlanır. Bir basınç yükseltici yardımıyla primer devredeki bu yağ basıncı, sekonder devrede çok yüksek (3800 bar) basınçlı suya dönüştürülür. 3800 bar basınçlı su, enjektörden çıktığı sırada 800m/sn gibi çok yüksek bir hiza sahiptir. Bu durumda basınç enerjisi, kinetik enerjiye dönüştürülmüş olur. Yüksek basınçlı suyun geçtiği elemanların korunması amacıyla, kesimde kullanılacak suyun çok iyi filtre edilmesi gerekir. Abrasiv-su jeti kesme kalası, fokuslama borusu ile birliktejki veya üç eksenli kartezyen koordinatlarda hareketli bir makineye veya birçok eksenli robota monte edilir. Aynı kesme kafası bir boy kesme makinesine da monte edilebilir. Bu durumda kesme kafası sabit,kesilen malzeme hareketlidir. Karışımsız su ile kesme; tekstil, plastomer, sentetik elyaf, ince plastik, yiyecek maddeleri, kağıt, karton,termoplast vb. malzemelerde uygulanabilir. Kesme hızı 2000 mm/dak. Kompakt ve sert malzemelerin; örneğin metaller, mermer, granit, doğal taşlar, tank ve zırhlı araç kaplama malzemeleri ve camlarının kesiminde de abrasiv karıştırılmış su kullanılır. Su jeti, kesilecek maddenin üzerine gönderilmeden önce içerisine abrasiv tanecikleri karıştırılır. Abrasiv taneciklerinin miktarı bir dozajlama ünitesi ile belirlenir. Kullanılacak abrasiv tanecikleri 0.2 » 0.5 mm çapında olmalıdır. Abrasiv J'et ile yüksek mukavemetli ve sert çelikler 50mm'ye kadar, alışılmış metaller 100mm,hafif metaller 120 mm, mermer ve granit 100 mm, yumuşak malzemeler 200 mm, sünger, köpük gibi malzemelerde 300 mm'ye kadar derinlikte kesilebilir. Özellikle kalınlığı fazla metallerin kesiminde, kesim hızı ve kalitesi yönüyle, su jeti avantajları belirginleşmektedir. Kesim şartlarının kalitesini belirleyen, su jeti - abrasiv jet çapı, abrasiv malzeme türü ve sertliği, parça büyüklüğü, abrasiv miktarı, ilerleme hızı gibi parametrelerin ideal bir kesim için optimize edilmesi gereklidir.
Son olarak su jeti teknolojisinin kullanıldığı endüstriyel alanları birkez daha işaret etmek istersek:
* Uzay ve Hava Taşıtları : Alüminyum, titan, Cr - Ni - Co bazlı komposit malzemeler.
* İnşaat ve Dekorasyon : Mozaik , taş, mermer, granit, beton, alçı plakalar ve izolasyon malzemeleri
* Makine Sektörü : Dişli çarklar, döküm parçalar, alaşımlı çelikler, bakır, aluminyum, titan ve paslanmaz metaller
* Cam Endüstrisi : Güvenlik camları, plexiglas, katlı lamine camlar.
* Ağaç Endüstrisi : Sunta, MDF, sert ağaç, kaplama malzemeleri
* Tekstil Endüstrisi : Kumaş, deri, halı, paspas
* Taşıt İmali ve Yan Sanayi : Katlı malzemeden iç plaka kaplamalar (kapı içleri, tavan, taban) Ön konsol,plastik örtü ve kaplamalar, lastikler, manşetler, sızdırmazlık ve izolasyon malzemeleri.
* Elektronik Endüstrisi : Selüloz, baskılı devre, reçine
* Yiyecek Maddesi Erdüstrisi : Meyva ve sebzeler, kek, dondurulmuş gıda , et, balık vb.
Bu örnekler, su jeti ile kesimin tüm malzemelere ve tüm sektörlere uygulanabilirliğin! göstermektedir.
|
|
|
|
|
|
| |
Bugün 43 ziyaretçi (52 klik) kişi burdaydı! |
|
|
|
|
|
|
|
