Gia công bằng tia hạt

ay bị côn. - Hạt mài găm vào vật liệu gia công. IV.Gia công tia nước Nguyên lý gia công. Cắt bằng tia nước ( Water Jet Cutting – WJC ) là quá trình sử dụng tia nước ở áp suất cao để gia công vật liệu . Vết cắt hoặc rãnh có độ rộng xấp xỉ 1(mm). Đường kính lỗ nhỏ nhất có thể cắt được là 1,5 mm. Phương pháp này còn được gọi là phương pháp thuỷ động học. Đầu tiên nước từ thing cấp nước đi qua bộ lọc và hoà trộn. Sau đó nhờ ống dẫn chất lỏng đi qua bộ khuếch đại để tăng áp suất lên đầu phun. Tại đầu phun tia nước được phun ra mạnh hay yếu là nhờ van tiết lưu. Van này được điều khiển bởi một bộ điều khiển. Tia nước sau khi ra khỏi đầu phun có áp suất lớn ( thường từ 100400MPa), tốc độ tia nước từ 4001000(m/s). Với áp suất này, khi tia nước chạm vào bề mặt vật liệu gia công nó tạo nên áp lực lớn độ bền nén của vật liệu, bề mặt của vật liệu bi nát ra và tia nước xuyên qua tạo thành vết cắt, cắt chi tiết gia công. Các thông số công nghệ. Các thông số gia công quan trọng gia công bằng tia nước bao gồm: Khoảng cách gia công, đường kính lỗ vòi phun, áp suất nước, tốc độ cắt. Khoảng cách gia công là khoảng cách giữa đầu vòi phun và bề mặt gia công. Thông thường khoảng cách này nhỏ để tia nước phân tán tới mức tối thiểu khi đập vào bề mặt, khoảng cách gia công điển hình là 3,2 (mm). Kích thước của lỗ vòi phun ảnh hưởng dến độ chính xác của quá trình cắt. Vòi phun được sử dụng trên nhũng vật liệu mỏng. Đối với những vật liệu dày thì cần có tia phun dày hơn, áp suất cao hơn. Tốc độ cắt thường vào khoảng 5500(m/s) tuỳ theo độ dày của chi tiết gia công. Phương pháp gia công tia nước thường được tự động hoá bằng hệ thống CNC hay người máy công nghiệp. Phạm vi gia công: từ 1,5305mm, độ chính xác là (mm). ưu điểm. Chất lượng vết cắt rất cao. Vết cắt có thể bắt đàu ở bất kỳ chỗ nào mà không cần khoan mồi trước và có thể cắt được các vật liệu cán mỏng. Có khả năng tự đọng hoá và người máy hoá cao. Chi phí thấp. Không có chất hoá học như cắt bằng hạt mài ( AWJC). Thích ứng với hệ thống CAD/CAM. Gia công đạt độ chính xác cao, bề mặt phẳng. Không ảnh hưởng nhiệt. Có thể cắt bất kỳ vật liệu nào. ít lãng phí chất thải sau gia công. Môi trường gia công trong sạch. Tạo ra ít vết cắt trên vật liệu. Khi cắt vào vật liệu không làm thay đổi cấu trúc bên trong, vốn có của vật liêu, không nóng vật liệu Phạm vi ứng dụng. Gia công cắt: Phương pháp gia công bằng tia nước được ứng dụng trong ngành hàng không, thực phẩm, nghệ thuật đồ hoạ, công nghệ ôtô, giày dép, cao su, nhựa, đồ chơi, gỗ, kuyện kim, giấy, chế tạo máy… Làm sạch bề mặt trong ngành chế tạo máy và xây dựng. Một số vật liệu được cắt bằng tia nước là: các tông, thảm, làm nút chai, giấy, plastic, sản phẩm gỗ, cao su, da, giấy, lá kim loại mỏng, gạch, vật liệu composite,… tuỳ loại vật liệu mà chiều dày cắt có thể lên đến 25mm và cao hơn. So với các phưong pháp khác, cắt bằng tia nước có năng suất cao, sạch, nên nó dùng trong công nghệ thực phẩm để cắt và thái mỏng sản phẩm. Khi đó người ta sử dụng dụng dịch là cồn, glyxêrin hoặc dầu ăn. V. Gia công bằng tia nước có hạt mài. (Abrasive Water Jet Cutting-AWJC). 1. Nguyên lý gia công. Để tăng khả năng cắt bằng tia nước nhằm cắt các vật liệu cứng như thép, thuỷ tinh, bê tông, hay vật liệu composite,… người ta thêm tia nước những hạt mài.Vì thế phương pháp này được gọi là phương pháp gia công tia nước có hạt mài. Nguyên lý của phương pháp này cũng gia như gia công tia nước nhưng khác ở chỗ là quá trình hình thành tia nước áp suất cao thì cho thêm dòng hạt mài. Vận tốc rất cao của dòng tia khi đi qua lỗ phun sẽ tạo chân không để hút các hạt mài từ ống chứa hạt mài, sau đó hạt mài sẽ trộn với nước trong ống trộn. Việc cấp hạt mài trong quá trình gia công quyết định năng suát gia công. Hinh 2: Vòi phun của thiết bị gia công băng tia nước. Hình 2 : Vòi phun của thiết bị gia công bằng tia nước có hạt mài. Đối với gia công tia nước có hạt mài, khi thêm những hạt mài vào tia nước sẽ làm phức tạp quá trình gia công vì phải bổ sung một một số thông số và những thông số này phải được điều khiển. Những thông số thêm vào cho quá trình là loại hạt mài, cỡ hạt, tốc độ dòng chảy. Các loại vật liệu hạt mài thường được sử dụng là: Al2O3, SiO2, các cỡ hạt khoảng 60 đến 100. Lượng hạt mài thêm vào xấp xỉ khoảng 0,3( kg/phút), sau khi thoát ra vòi phun. Đường kính lỗ của vòi phun : mm. Sở dĩ kích cỡ hơn một chút so với sự gia công bằng tia nước là để có được tốc đọ dòng chảy cao hơn, năng lượng nhiều hơn vì bên trong nó chứa hạt mài. áp suất nước trong gia công bằng tia nước có hạt mài giống như gia công bằng tia nước. Khoảng cách cho phép phải ít hơn để giảm đến mức tói thiểu hiệu quả phân tán của chất lỏng cắt mà hiện giờ chứa hạt mài. Khoảng cách cho phép điển hình là hay trong gia công tia nước. Phương pháp gia tia nước hay tia hạt mài có thể sử dụng thay thế cho các phương pháp gia công tia Laze hay tia Plasama nếu yêu cầu không có ảnh hưởng nhiệt tại đường cắt vật liệu Hình 3:Hình dạng của máy gia công tia nước hạt mài. 2.Sơ đồ gia công bằng tia hạt mài. * Góc phun . Trong trường hợp này bề mặt bề mặt được gia công bằng tia va đập. Hình 1: Gia công bằng tia va đập. * Góc phun . Trong trường hợp này bề mặt gia công bằng tia trượt. * Góc phun . Bề mặt được gia công bằng tia chéo. Gia công bằng tia chéo . + Khi gia công vật liệu giòn nên dùng phương pháp tia va đập, còn gia công vật liệu dẻo nên dùng phương ppháp tia trượt, tia chéo. Dung dịch khi va dập vào bề mặt gia công tạo ra lớp màng mà chiều dài của nó phụ thuộc vào thành phần dung dịch( tia hạt mài ) phá vỡ màng dung dịch này để đạt chất lượng theo yêu cầu. Quãn đường di của tia hạt mài qua mang dung dịch càng lớn khi góc phun càng nhỏ. Hạt mài nào đi tới bề mặt gia công thì nó chụi sức cản của màng dung dịch ( do chiều dày lớn) cho nên chiều dày phoi được cắt giảm xuống. + Nếu bề mặt gia công có độ phẳng lý tưởng thì thì hạt mài được phảm xạ bởi màng dung dịch , do đó các hạt mài bị bề mặt hất lên, không sinh ra một công đáng kể nào. + Nếu hạt mài đi tới các đỉnh nhấp nhô thì các đỉnh nhấp nhô sẽ bị phá vỡ. Khi đỉnh mấp mô bị san phẳng thì quá trình gia công kết thúc. 3. Thông số công nghệ. - áp suất của tia nước (20,00060,000PSI hay 13004000 bar). - Đường kính tia nước. - Tốc độ của dòng tia lên đến 1950mph, khoảng cách 2,5 lần tốc độ âm thanh. - Độ xa. -Tốc độ hạt mài. - Tốc độ cắt 15 (inch/ ph). Tốc độ cắt càng lớn chất lượng bề mặt càng tốt. - Tốc độ nạp vật liệu. * Khả năng công nghệ : - Chiều rộng cắt điển hình là 0,03 hoặc lớn hơn. - Tầm ảnh hưởng của dòng tia. - Độ chính xác phụ thuộc vào loại máy sử dụng. Loại máy lớn với đầu phun dịch chuyển trên khung đạt độ chính xác 0,015. Các cỡ máy trung bình có thể đạt độ chính xác 0,005. Các máy hiện đại có thể đạt độ chính xác 0,0025, độ thẳng đạt 0,002. Có sự khác biệt lớn về dung sai đạt được giữa các nhà sản xuất khác nhau. Hầu hết sự thay đổi này đến từ sự khác biệt ở công nghệ điều khiển, và một vài kết cấu máy. Ngày nay một số máy có kả năng đạt độ chính xác gia công chi tiết đạt đến 0,001 thậm trí trong một số trường hợp còn tốt hơn. 4. ưu nhược điểm & phạm vi ứng dụng. - Được hầu hết mọi vật liệu: thép tôi cứng, thép mềm, thép không rỉ ( phần lớn thép cắt ở cùng tốc độ dù có khác nhau về độ cứng), đồng thau, nhôm, vật liệu giòn như thuỷ tinh, gốm, thạch anh, đá, tấm mỏng, vật liệu dễ cháy, cắt quặng mỏng, hoặc dày, tạo được mọi loại hình dạng với chỉ một dụng cụ cắt. - Cắt với một phạm vi bề dày lớn với dung sai hợp lý, không sinh nhiệt, vùng gia công không chụi tác động nhiệt, đây là phương pháp gia công cắt lạnh. - Độ nhám bề mặt có thể tốt hơn phương pháp gia công truyền thống. - Lực cắt không đáng kể. 5. So sánh vớ một số phương pháp gia công khác. * So sánh với phương pháp gia công tia Laze. - Tính chính xác có thể bằng hoặc hơn tia laze. - Dòng tia nước không tao nhiệt cắt. Vì thế không có biến dạng nhiệt, độ cứng không tăng. - Giá thành rẻ hơn. - Gia công được vật liệu dày hơn. - Dòng tia tạo mài an toàn hơn, không có khói độc, không có lửa. - Có tính môi trường hơn. - Bảo trì đơn giản hơn. - Tia hạt mài có khả năng đạt dung sai tương tự trong gia công chi tiết mỏng và đạt độ chính xác cao hơn trong gia công chi tiết dày. * So sánh gia công tia lửa điện. - Gia công nhanh hơn tia lửa điện. - Khả năng gia công phạm vi vật liệu rộng lớn hơn. - Tính đòng nhất không phải là đặc tính quan trọng đối với gia công tia nước. - Dòng hạt mài tạo lỗ cho chính nó. - Không sinh nhiệt. - Dòng tia nước có khả năng bỏ qua những bất thường của vật liệu mà có thể những bất thường náy làm cho EDM mất tia lửa điện. 6.Chất lượng bề mặ gia công bằng tia hạt maì. Cũng như gia công truyền thống chất lượng bề mặt là yếu tố quyết định trong việc lựa chọn phương pháp gia công. Chất lượng bề mặt ảnh hưởng đến tính chống mòn, tính chống ăn mòn hoá học của bề mặt chi tiết, ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt, độ bền mỏi của chi tiết lắp ghép. Độ nhám bề mặt. - Khi gia công bằng tia hạt mài độ nhám bề mặt nhỏ hơn nhiều so với độ nhám bề mặt khi gia công bằng phương pháp cắt phôi hoặc phun hạt mài ở trạng thái khô khác nhau. - Sau khi gia công bằng tia hạt mài có độ bóng cao mà còn có các hố cực nhỏ để chúa dầu. Điều này rất có lợi cho các bề mặt ăn khớp với nhau. Biến cứng bề mặt và độ bền mỏi. - Gia công bằng tia hạt mài được sử dụng để nâng cao độ bền của chi tiết. Sau khi trên lớp bề mặt của chi tiết có khả năng xuất hiện ứng xuất dư kéo làm tăng độ bền mỏi của chi tiết. Làm tăng tuổi thọ của chi tiết. - Với chế độ gia công thấp, ứng xuất dư chỉ tập trung ở lớp bề mặt có chiều sâu 48(). Vì vậy độ bền mỏi của chi tiết cao hơn gia công bằng phương pháp phun hạt mài khô. Tính chống mòn và tính chống ăn mòn hoá học. Tính chống ăn mòn của lớp bề mặt tăng lên % so với phương pháp mài bằng đá hoặc mài nghiền, phương pháp gia công khác. Tính chông ăn mòn hoá học là tính chất quan trọng với dụng cụ cắt, mà phương pháp gia công bằng tia hạt mài có thể đảm bảo được