機械加工業界では、旋削加工や ワイヤー放電加工 機械はさまざまな製品の加工に重要な役割を果たしますが、ウォータージェット切断は特定の用途に特化した利点も提供します。この記事では、その定義、利点、用途などについて説明します。
ウォータージェット切断とは何ですか?
ウォータージェット切断は、研磨剤を混ぜた高圧水流を使用して、金属や複合材料を含むさまざまな材料を正確に切断するプロセスです。さらに、このプロセスでは、ウォータージェットカッターを主な産業用ツールとして利用し、材料の切断、リーミング、成形を行います。CNC切断や レーザー切断ウォータージェット切断は、熱を発生しない冷間切断プロセスです。
ウォータージェット切断の仕組み
ウォーター ジェット切断のプロセスには、いくつかの重要なステップとコンポーネントが含まれます。
- 高圧ポンプ: まず、高圧ポンプは、通常 20,000 ～ 60,000 psi の非常に高圧の水流を生成します。さらに、直接駆動ベースのポンプから増圧ポンプまで、2 種類のポンプが含まれます。
- ウォータージェットの形成: 次に、高圧水は、通常直径 0.1 ～ 0.50 mm の小さな開口部を通過し、水を超音速まで加速します。
- 切断ヘッドとノズル: 高圧水ジェットまたは研磨水ジェットは、切断ヘッドに導かれます。この切断構造には、水ジェットを集中させて形作る、精密に作られた小型のサファイアまたはダイヤモンドのオリフィス ノズルが含まれています。
- CNC システム: さらに、切断ヘッドはプログラムされた設計に従って CNC ガントリー システムに取り付けられているため、希望の切断パスに沿ってノズルを正確に移動できます。
- 材料の切断: 高速ウォーター ジェットまたは研磨ウォーター ジェットがワークピースに接触すると、材料が侵食され、切断されます。切断の深さと品質は、圧力、流量、研磨剤の種類、切断速度などの要因によって異なります。
- 廃棄物除去： 使用済みの水と研磨剤は、ワークピースの下の水タンクまたは収集トレイに集められ、廃棄物の処分やリサイクルが容易になります。
ウォータージェットカッターの種類
ウォーター ジェット切断機の切断能力は、水圧、研磨剤の種類と流量、ノズルの直径、切断速度、材料の物理的特性など、いくつかの要因によって異なります。以下は、一般的なウォーター ジェット カッターです。
1. ピュアウォータージェットカッター:
これらのカッターは、フォーム、ゴム、一部のプラスチックなどの柔らかい素材を切断するのに使用され、研磨剤を一切加えずに高圧水流を使用します。これらの機械のノズル幅は通常 0.1 mm から 0.08 mm までです。そのため、研磨ウォーター ジェット カッターに比べて一般的に精度が高く、切断面がよりきれいになります。
2. 研磨ウォータージェットカッター:
これらのカッターは、ガーネットなどの研磨材を混ぜた高圧水流を使用して、さまざまな材料を切断します。研磨ジェット切断プロセスでは、純水ジェット システムと比較して、最大 0.375 mm の大きな直径のノズルを使用します。
さらに、一部の研磨ウォーター ジェット加工ツールは、最大 6000 気圧の圧力を生成できます。さらに、研磨材によって切削力が増し、金属、石、ガラス、その他の硬い材料の切断によく使用されます。
3. ハイブリッドウォータージェットカッター:
これらのカッターは、研磨剤入りの水ジェットカッターと純水ジェットカッターの両方の機能を兼ね備えています。切断する材料に応じて、これらのカッターは研磨剤入りの水と純水の使用を切り替えることができます。
これらのハイブリッド ウォーター ジェット切断機は多機能性を備えているため、より広範囲の材料や厚さを処理でき、切断機の適応性と効率性が向上します。
4. 3Dウォータージェットカッター:
これらの高度なカッターは、カッティングヘッドを複数の軸で動かすことができるため、材料の 3D 切断と成形が可能です。また、複雑で入り組んだ切断や 3D 形状の部品の作成にもよく使用されます。
ウォータージェットカッターに使用できる材料
ウォータージェット切断機は、さまざまな材料に複雑な形状やパターンを作成できます。以下は、このプロセスで使用される一般的な材料の一部です。
金属:
- 鋼（炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼）
- アルミニウム
- チタン
- ハステロイ
プラスチックおよび複合材料:
- アクリル（PMMA）
- ポリカーボネート（PC）
- ポリエチレン（PE）
- ポリプロピレン（PP）
ガラスおよびガラスラミネート:
- フロートガラス
- 強化ガラス
- 合わせガラス
- 防弾ガラス
石と陶磁器:
- 天然石：花崗岩、大理石、石灰岩
- 人工石：石英、固体表面材料
- 工業用セラミックス：アルミナ、ジルコニア
ウォータージェット切断のヒントとコツ
ここでは、ウォータージェット切断システムのパフォーマンスと汎用性を最大限に高めるための役立つヒントとコツを紹介します。
- ノズルの選択: 材料の厚さと複雑さに基づいて適切なノズル サイズを選択します。
- 研磨材の選択: ガーネットやアルミニウムなどの研磨材の種類とサイズを適切に選択します。
- 切断角度とテーパー制御: 切断角度を調整してテーパーを最小限に抑え、きれいで垂直な切断を実現します。さらに、切断速度と水圧を最適化してテーパーをさらに最小限に抑えます。
- 水圧と流量: 特定の材質と厚さに適した水圧と流量を維持します。
- ピアスとカッティングのテクニック: 事前に開けられた穴を使用するか、ワークピースに穴を開けて切断プロセスを開始します。
- ワークピースのクランプとサポート: 振動を防ぎ、正確な切断を確実にするために、ワークピースをしっかりと固定します。
- メンテナンスと最適化: ノズルからポンプ、研磨剤供給システムに至るまで、ウォータージェットシステムを定期的にメンテナンスしてください。
ウォータージェット切断の利点と限界
ウォータージェット切断技術は、特殊な加工方法によりさまざまな利点を生み出しますが、このプロセスにはいくつかの制限もあります。
利点:
- 精度と正確さ: 切断プロセスを正確に制御することで、厳しい許容誤差と複雑で精巧なデザインを実現します。
- 熱フリー切断: 大きな熱を発生しないため、ワークピースの熱変形や損傷を防ぎます。
- 最小カーフ幅: 通常 0.08 ～ 0.25 mm の狭い切り込み幅により、材料の無駄が少なくなり、部品をより密にネスティングできるようになります。
- 追加仕上げ: 元の材料特性を維持し、後処理の必要がなくなります。
- 厚い材料を処理: 多くの場合、最大 150 mm 以上の厚い材料を効果的に切断します。
制限事項
- 切断速度が遅い: 一般的に、レーザー切断やプラズマ切断に比べて切断速度が遅くなります。
- 騒音と水の消費: 比較的騒音が大きく、大量の水を必要とします。
- 研磨メンテナンス: 研磨ウォータージェットカットでは、安定した性能を確保するために研磨材を定期的に補充する必要があります。
- デリケートな素材の制限: 高圧水流によって損傷を受ける可能性のある、非常に繊細または壊れやすい素材。
ウォータージェット切断の利点と限界の両方を理解することで、特定の製造要件とアプリケーションに対する適合性をより適切に評価できます。
ウォータージェット切断の用途
ウォーター ジェット カット技術は、その驚くべき効率性と汎用性により、さまざまな業界で広く役立つことが証明されています。主な用途をいくつか見てみましょう。
- 航空宇宙産業: This process plays a crucial role in this field for producing various components, from turbine blades to fuselages.
- 自動車産業: It facilitates rapid prototyping and design iterations by providing clean, precise cuts without the need for extensive post-processing. Therefore, it is commonly found in cutting automotive parts, including interiors, glass, and metal sheets.
- 医療産業: The water jet equipment has greatly increased productivity and cutting speed due to its excellent precision and stringent tolerances. As such, it also finds application in creating a wide range of 手術器具メス、鉗子など 整形外科用インプラント、 もっと。
- エレクトロニクス産業: It is capable of cutting and shaping printed circuit boards without causing thermal damage, ensuring high accuracy.
その他の種類の切断技術
1. レーザー切断
- 集中した高エネルギーレーザービームを使用して材料を溶かして蒸発させます
- 熱影響部が小さく、非常に細かく詳細なカットを実現します。
- 金属、プラスチック、繊維などの薄くて繊細な素材の切断に最適
- 高速性と自動化機能を提供
- 電子機器、消費財、板金加工でよく使用されます
2. プラズマ切断
- 高温のイオン化ガスジェットを利用して金属材料を急速に切断します
- 高い切断速度と厚い材料の切断能力を実現
- 他の方法に比べて比較的広い切り口を生成
- 大量生産アプリケーション向けに自動化可能
- 鉄鋼加工、造船、建設でよく使用されます
3. 放電加工
- 放電を利用してワークピースから材料を除去します
- 硬くて導電性のある材料で複雑で精巧な形状を作成可能
- 厳しい公差と繊細な特徴を持つ部品の加工に特に役立ちます
- 工具とワークの直接接触を避けることで変形のリスクを軽減します
- 航空宇宙、自動車、電子機器などの業界で金型、ダイ、その他の精密部品を製造しています。
4. CNC加工
- コンピュータ制御のツールを利用して、ワークピースから材料を機械的に除去します。
- 優れた寸法精度と表面仕上げを実現
- 金属から複合材まで幅広い材料に対応可能
- 複雑な3次元形状の製造に適しています
- 航空宇宙、自動車、産業機器製造における発見
結論
Water jet machining has emerged as one of the fastest-developing machining processes due to its ability to deliver high-quality cuts through a diverse range of materials. Additionally, the process is environmentally friendly, as it does not involve the application of heat.
ウォータージェット切断プロセスは高圧であるため、産業用途ではあらゆる段階で経験豊富な専門家による慎重な取り扱いが必要です。 Runsom精密 は、フルサービスのワンストップラピッドプロトタイピングメーカーであり、 CNC加工, sheet metal fabrication, rapid injection molding, and a wide range of surface finishing options. Thus, at Runsom Precision, you can access our professional CNC experts to address all your water jet machining needs. Please feel free to contact our experts and request a free quote for your project requirements.