ウォータージェット加工–動作原理、アプリケーションの長所と短所

ウォータージェット加工 （WJM）はウォータージェット切断とも呼ばれ、ワークピースの表面から材料を除去するために高速の水ジェットが使用される非伝統的な機械加工プロセスです。 WJMは、プラスチック、ゴム、木材などの柔らかい素材の切断に使用できます。金属や花崗岩などの硬い材料を切断するために、研磨剤が水に混合されます。研磨材が機械加工プロセスの水中で使用される場合、それは研磨ウォータージェット機械加工（AWJM）と呼ばれます。

動作原理

それは水の浸食の原理に基づいています。高速の水の噴流が表面に当たると、物質の除去が行われます。純粋なウォータージェットは、より柔らかい材料を加工するために使用されます。しかし、より硬い材料を切断するために、いくつかの研磨粒子が機械加工のために水と混合され、それはAWJM（研磨ウォータージェット加工）と呼ばれます

研磨材

AWJMで最も一般的に使用される研磨粒子は、ガーネットと酸化アルミニウムです。砂（SiO2）とガラスビーズも研磨剤として使用されます。研磨粒子の機能は、ウォータージェットの切断能力を高めることです。

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ウォータージェット加工の主要部分

ウォータージェット加工のさまざまな部分は

1.油圧ポンプ

これは、機械加工プロセス中に貯蔵タンクから水を循環させるために使用されます。ポンプは約5バールの低圧で増圧器に水を送ります。ブースターも使用され、水を増圧器に送る前に水の初期圧力を11バールに上げます。

2。油圧インテンシファイア

これは、水の圧力を非常に高い圧力に上げるために使用されます。ポンプから4バールで水を受け取り、圧力を3000〜4000バールまで上げます。

3。アキュムレータ

高圧水を一時的に保管します。大量の圧力エネルギーが必要な場合にその流体を供給します。加工工程での圧力変動条件を排除します。

4。ミキシングチャンバーまたはチューブ

これは、研磨粒子の水への混合が行われる真空チャンバーです。

5.コントロールバルブ：

ウォータージェットの圧力と方向を制御します。

6。フローレギュレーターまたはバルブ

水の流れは、フローレギュレーターの助けを借りて調整されます。

7。ノズル

ウォータージェット加工において、水の圧力エネルギーを運動エネルギーに変換する装置です。ここで、ノズルはウォータージェットの圧力をウォータージェットの高速ビームに変換します。ノズルの先端は、浸食を防ぐためにルビーまたはダイヤモンドで作られています。

8.ドレインおよびキャッチャーシステム

機械加工後、水からの破片と機械加工された粒子は、排水とキャッチャーシステムの助けを借りて分離されます。金属粒子やその他の不要な粒子を水から取り除き、さらに使用するために貯水池に送り返します。

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ウォータージェット加工の動作

1. 貯水池からの水は、ポンプの助けを借りて増圧器に汲み上げられます。
2. インテンシファイアは水の圧力を5バールから3000バールから4000バールに上げます。インテンシファイアからのこの高圧水は、アキュムレータと同様にノズルに移動します。
3. アキュムレータは高圧水を貯蔵し、必要なときにいつでも供給します。硬い材料の加工に必要な高圧の変動をなくすために使用されます。
4. 次に、高圧水がノズルに送られ、そこで水の高圧エネルギーが運動エネルギーに変換されます。非常に高速の水ジェット（1000 m / s）が、細いビームの形でノズルから出てきます。
5. ガーネットや酸化アルミニウムなどの研磨剤は、ノズル内で水と混合されます。混合チャンバーは、研磨剤が高圧水と混合されるノズルにあります。
6. w / pの表面に当たると、この高速の水の噴流が材料を取り除きます。
7. 機械加工後のウォータージェットは、ドレンおよびキャッチャーシステムによって収集されます。ここでは、水からの破片や金属粒子が除去され、貯水タンクに供給されます。

ウォータージェット加工でも動作は同じですが、研磨粒子は高速ジェットと混合されません。ノズルの出口からは純水ジェットのみが出てきます。

利点

• 元の構造を乱すことなく材料を切断する機能があります。そして、これは熱影響部（HAZ）がないために起こります。
• 材料に複雑で複雑なカットを作成することができます。
• この機械加工プロセスの作業領域は、清潔でほこりのない状態を維持します。
• 可動部品がないため、運用および保守のコストが低くなります。
• 発熱がないため、ワークへの熱による損傷はごくわずかです。
• ゴム、プラスチック、木材などの柔らかい素材（WJM）と、花崗岩などの硬い素材（AWJM）を切断できます。
• 汚染や有毒な製品を生成しないため、環境に優しいです。
• 加工の精度が高くなります。 ±0.005インチのオーダーの公差を簡単に達成できます。

短所

• 柔らかい素材をカットするために使用されます。ただし、AWJMは、限られた厚さのより硬い材料を切断できます。
• このプロセスでは、非常に厚い材料を加工することはできません。
• WJMの初期費用は高いです。

アプリケーション

• ウォータージェット加工は、鉱業、自動車、航空宇宙などのさまざまな産業で、切断、成形、リーマ加工を行うために使用されています。
• ウォータージェット（WJMまたはAWJM）で一般的に加工される材料は、ゴム、繊維、プラスチック、フォーム、革、複合材料、タイル、石ガラス、食品、金属/紙などです。
• WJMは主に、薄いシートやホイル、木材、非鉄金属合金、繊維、ハニカム、プラスチック、ポリマー、皮革、冷凍などの柔らかくて機械加工が容易な材料の切断に使用されます。
• AWJMは通常、機械加工が困難で困難な材料を機械加工するために使用されます。厚板の鋼、Alおよびその他の市販材料、強化プラスチック、金属マトリックス、セラミックマトリックス複合材料、層状複合材料、石、ガラスなどの機械加工に使用されます。
• 機械加工プロセスのほかに、高圧ウォータージェットは、塗料の除去、手術、洗浄、残留応力を除去するためのピーニングなどに使用されます。
• AWJMは、穴あけ、ポケットフライス盤、旋削、リーマ加工にも使用できます。