BÀI T P CÔNG NGH KIM LO IẬ Ệ Ạ
CÔNG NGHỆ CẮT BẰNG TIA NƯỚC
(Water Jet Cutting)
a. Nguyên lý gia công :
C t b ng tia n c (Water Jet Cutting-WJC) là m t quá trình s d ngắ ằ ướ ộ ử ụ
tia n c áp su t cao đ gia công v t li u. V t c t ho c rãnh có đ r ngướ ở ấ ể ậ ệ ế ắ ặ ộ ộ
x p x 1mm. Đ ng kính l nh nh t có th c t đ c là 1,5mm. Ph ngấ ỉ ườ ỗ ỏ ấ ể ắ ượ ươ
pháp này còn đ c g i là gia công b ng thu đ ng l c h c. S đ nguyênượ ọ ằ ỷ ộ ự ọ ơ ồ
lý đ c th hi n trên hình 1.ượ ể ệ
Đ u tiên n c t thùng c p n c đi qua b l c và hòa tr n. Sau đóầ ướ ừ ấ ướ ộ ọ ộ
nh ng d n ch t l ng đi qua b khuy ch đ i đ tăng áp đ n đ u phun.ờ ố ẫ ấ ỏ ộ ế ạ ể ế ầ
T i đ u phun tia n c đ c phun ra m nh hay y u là nh van ti t l u. Vanạ ầ ướ ượ ạ ế ờ ế ư
này đ c đi u khi n b i m t b đi u khi n. Tia n c sau khi ra kh i đ uượ ề ể ở ộ ộ ề ể ướ ỏ ầ
phun có áp su t r t l n (th ng t 100 - 400 MPa), t c đ tia n c t 400 -ấ ấ ớ ườ ừ ố ộ ướ ừ
1000m/s. V i áp su t này khi tia n c ch m vào b m t v t li u gia côngớ ấ ướ ạ ề ặ ậ ệ
nó t o nên đ b n nén l n h n đ b n nén c a v t li u, b m t v t li uạ ộ ề ớ ơ ọ ề ủ ậ ệ ề ặ ậ ệ
nát ra và tia n c xuyên qua t o thành v t c t, c t chi ti t gia công. V y tiaướ ạ ế ắ ắ ế ậ
n c đóng vai trò nh m t cái c a c t m t v t h p trên v t li u.ướ ư ộ ư ắ ộ ế ệ ậ ệ
SVTH: TR N ĐÌNH NG C M - L P 09C1LTẦ Ọ Ỹ Ớ
- 1 -
BÀI T P CÔNG NGH KIM LO IẬ Ệ Ạ
b. Các thông s công ngh và kh năng công ngh ố ệ ả ệ :
Các thông s gia công quan tr ng trong gia công b ng tia n c baoố ọ ằ ướ
g m: kho ng cách gia công, đ ng kính l vòi phun, áp su t n c và t cồ ả ườ ỗ ấ ướ ố
đ c t. ộ ắ Kho ng cách gia công là kho ng cách gi a đ u vòi phun và bả ả ữ ầ ề
m t gia công. Thông th ng kho ng cách này là nh đ tia n c phân tánặ ườ ả ỏ ể ướ
t i m c t i thi u tr c khi k p đ p vào b m tớ ứ ố ể ướ ị ậ ề ặ
Kho ng cách gia công đi n hình là 3,2mm. Kích th c c a l vòiả ể ướ ủ ỗ
phun nh h ng đ n đ chính xác c a quá trình c t l vòi. Vòi phun nhả ưở ế ộ ủ ắ ỗ ỏ
đ c s d ng trên nh ng v t li u m ng. Đ i v i nh ng v t li u dày h nượ ử ụ ữ ậ ệ ỏ ố ớ ữ ậ ệ ơ
thì c n có nh ng tia phun dày h n và áp su t cao h n. T c đ c t th ngầ ữ ơ ấ ơ ố ộ ắ ườ
vào kho ng t 5 - 500 mm/s tùy theo đ dày c a chi ti t gia công. Ph ngả ừ ộ ủ ế ươ
pháp gia công tia n c th ng đ c t đ ng hoá b ng h th ng CNC hayướ ườ ượ ự ộ ằ ệ ố
ng i máy công nghi p. Ph m vi gia công : t 1,6 - 305 mm v i đ chínhườ ệ ạ ừ ớ ộ
xác là ± 0,13 mm.
Chi u dày c t và t c đ ăn dao khi c t b ng tia n cề ắ ố ộ ắ ằ ướ
V t li uậ ệ Chi u dày c t ( mm )ề ắ T c đ ăn dao ( m/ph)ố ộ
Da 2,2 20
Nh a PVCự3 0,5
Nh a PSự2 150
Kelvar 3 3
Graphit 2,3 5
T m th ch caoấ ạ 10 6
T m carton g n sóngấ ợ 7 200
T m gi y b tấ ấ ộ 2 120
G dánỗ6 1
c. u nh c đi m và ph m vi ng d ng.Ư ượ ể ạ ứ ụ
- Ch t l ng v t c t r t cao.ấ ượ ế ắ ấ
- V t c t có th b t đ u b t kỳ ch nào mà không c n khoan m i tr cế ắ ể ắ ầ ở ấ ỗ ầ ồ ướ
và có th c t đ c các v t li u cán m ng.ể ắ ượ ậ ệ ỏ
- Có kh năng t đ ng hóa và ng i máy hóa r t cao.ả ự ộ ườ ấ
- Chí phí th p.ấ
- Không có ch t hóa h c nh c t b ng h t mài (AWJC).ấ ọ ư ắ ằ ạ
SVTH: TR N ĐÌNH NG C M - L P 09C1LTẦ Ọ Ỹ Ớ
- 2 -
BÀI T P CÔNG NGH KIM LO IẬ Ệ Ạ
- Thích ng v i h th ng CAD/CAM.ứ ớ ệ ố
- Gia công đ t đ chính xác cao, b m t ph ng.ạ ộ ề ặ ẳ
- Không nh h ng nhi t.ả ưở ệ
- Có th c t b t c v t li u nào.ể ắ ấ ứ ậ ệ
- Ít lãng phí ch t th i sau gia công.ấ ả
- Môi tr ng gia công trong s chườ ạ .
Ph m vi ng d ngạ ứ ụ
- Gia công c t : ph ng pháp gia công b ng tia n c đ c ng d ng trongắ ươ ằ ướ ượ ứ ụ
các ngành hàng không, th c ph m, ngh thu t đ h a, công nghi p ôtô,ự ẩ ệ ậ ồ ọ ệ
giày dép, cao su, nh a, đ ch i, g , luy n kim, gi y, ch t o máy…ự ồ ơ ỗ ệ ấ ế ạ
- Làm s ch b m t trong ngành xây d ng và ch t o máy.ạ ề ặ ự ế ạ
M t s v t li u đ c c t b ng tia n c là : các tông, th m, lie (làm nútộ ố ậ ệ ượ ắ ằ ướ ả
chai), gi y, plastic, s n ph m g , cao su, da, gi y, lá kim lo i m ng, g ch,ấ ả ẩ ỗ ấ ạ ỏ ạ
v t li u composite… Tùy lo i v t li u mà chi u dày c t lên đ n 25mm vàậ ệ ạ ậ ệ ề ắ ế
cao h n. So v i các ph ng pháp khác, c t b ng tia n c có năng su t caoơ ớ ươ ắ ằ ướ ấ
và s ch, nên nó cũng đ c dùng trong công ngh th c ph m đ c t và tháiạ ượ ệ ự ẩ ể ắ
m ng s n ph m. Khi đó ng i ta s d ng dung d ch ch t l ng là c n,ỏ ả ẩ ườ ử ụ ị ấ ỏ ồ
glyxêrin ho c d u ăn.ặ ầ
M t s s n ph m c a công ngh c t b ng tia n cộ ố ả ẩ ủ ệ ắ ằ ướ
SVTH: TR N ĐÌNH NG C M - L P 09C1LTẦ Ọ Ỹ Ớ
- 3 -
BÀI T P CÔNG NGH KIM LO IẬ Ệ Ạ
CẮT BẰNG TIA NƯỚC CÓ HẠT MÀI
(Abrasive Water Jet Cutting)
a.Nguyên lý gia công
Đ tăng kh năng c t b ng tia n c nh m c t các v t li u c ng nhể ả ắ ằ ướ ằ ắ ậ ệ ứ ư
thép, th y tinh, bê tông hay v t li u composite, … ng i ta thêm vào tiaủ ậ ệ ườ
n c nh ng h t mài. Vì th ph ng pháp này đ c g i là gia công tia n cướ ữ ạ ế ươ ượ ọ ướ
có h t mài. Nguyên lý c a ph ng pháp này cũng nh gia công tia n cạ ủ ươ ư ướ
nh ng khác ch là trong quá trình hình thành tia n c áp su t cao thì choư ở ổ ướ ấ
thêm vào dòng h t mài. V n t c r t cao c a dòng tia khi đi qua l phun sạ ậ ố ấ ủ ỗ ẽ
t o chân không đ hút các h t mài t ng ch a h t mài, sau đó, h t mài sạ ể ạ ừ ố ứ ạ ạ ẽ
tr n v i n c trong ng tr n. Vi c c p h t mài trong quá trình gia côngộ ớ ướ ố ộ ệ ấ ạ
quy t đ nh năng su t gia công. ế ị ấ
S đ nguyên lý gia công b ng tia n c có h t màiơ ồ ằ ướ ạ
SVTH: TR N ĐÌNH NG C M - L P 09C1LTẦ Ọ Ỹ Ớ
- 4 -
BÀI T P CÔNG NGH KIM LO IẬ Ệ Ạ
Vòi phun c a thi t b gia công b ng tia n c có h t màiủ ế ị ằ ướ ạ
Đ i v i gia công tia n c có h t mài, khi thêm nh ng h t mài vào tiaố ớ ướ ạ ữ ạ
n c s làm ph c t p quá trình gia công vì ph i b sung m t s thông s vàướ ẽ ứ ạ ả ổ ộ ố ố
nh ng thông s này ph i đ c đi u khi n. Nh ng thông s thêm vào choữ ố ả ượ ề ể ữ ố
quá trình là lo i h t mài, c h t và t c đ dòng ch y. Các lo i v t li u h tạ ạ ỡ ạ ố ộ ả ạ ậ ệ ạ
mài th ng đ c s d ng là Al2O3, SiO2 và garnet, các c h t kho ng tườ ượ ử ụ ỡ ạ ả ừ
60 đ n 100. L ng mài đ c thêm vào trong tia n c x p x kho ng 0,3ế ượ ượ ướ ấ ỉ ả
kg/phút sau khi thoát ra vòi phun. Đ ng kính l c a vòi kho ng t 0,25 -ườ ỗ ủ ả ừ
0,63 mm. S dĩ kích c h n m t chút so v i s gia công b ng tia n c là đở ỡ ơ ộ ớ ự ằ ướ ể
có đ c t c đ dòng ch y cao h n và năng l ng nhi u h n vì bên trong nóượ ố ộ ả ơ ượ ề ơ
có ch a h t mài. ứ ạ
Áp su t n c trong gia công b ng tia n c có h t mài gi ng trong gia côngấ ướ ằ ướ ạ ố
b ng tia n c. Kho ng cách cho phép ph i ít h n đ gi m đ n m c t iằ ướ ả ả ơ ể ả ế ứ ố
thi u hi u qu phân tán c a ch t l ng c t mà hi n gi có ch a nh ng h tể ệ ả ủ ấ ỏ ắ ệ ờ ứ ữ ạ
mài. Kho ng cách cho phép đi n hình là kho ng ¼ hay ½ kho ng cách trongả ể ả ả
gia công tia n c.ướ
Ph ng pháp gia công tia n c hay tia n c có h t mài có th sươ ướ ướ ạ ể ử
d ng thay th cho các ph ng pháp gia công tia laser hay tia plasma n u yêuụ ế ươ ế
c u không có nh h ng nhi t t i đ ng c t v t li u.ầ ả ưở ệ ạ ườ ắ ậ ệ
SVTH: TR N ĐÌNH NG C M - L P 09C1LTẦ Ọ Ỹ Ớ
- 5 -