Pengolahan Waterjet Abrasif: Prinsip, Aplikasi, dan Dampak Industri
Pemotong waterjet telah menjadi teknologi spesial yang digunakan dalam berbagai industri dari pertambangan hingga pengolahan pangan sejak sekitar tahun 1850. Pada tahun 1960 dan 1970, kemajuan besar dibuat tidak hanya dalam teknologi dan desain tetapi juga metode manufaktur pompa tekanan tinggi ini. Pada tahun 1990, aliran air tekanan tinggi dicampur dengan bahan abrasif dan revolusi baru dalam pemotongan bentuk lahir: pengolahan waterjet abrasif. Penemuan tambahan abrasif (garnet) ke dalam aliran air tekanan tinggi mengubah aliran itu menjadi alat gerinda yang akurat yang dapat mengukir APAPUN material yang disentuhnya. Selama dekade berikutnya, proses ini dipersempit menjadi teknologi pemotongan presisi untuk tidak hanya logam tipis tetapi secara harfiah semua material. Waterjet dapat memproses banyak material seperti steel, aluminium, plastik, kayu, karpet, foam, tegak batu, dan secara harfiah segala sesuatu yang dapat Anda sentuh.
Keterbatasan Pemotong Waterjet
Sementara ada banyak keuntungan, ada beberapa aturan dan kondisi material yang juga harus dicatat. Pertama, waterjet harus melewati SELURUH material karena, secara umum, etch dan pengolahan abrasif pada kedalaman yang dikontrol tidak mungkin dengan akurasi. Potongan yang terganggu, seperti ruang di antara dinding dan tabung, umumnya bukan aplikasi yang cocok untuk waterjet karena aliran air tidak lagi dikontrol saat keluar dari dinding pertama ke ruang di antara dinding—sehingga menciptakan pola "shotgun" yang luas di dinding yang berseberangan.
Laminat adalah material yang bermasalah untuk waterjet, tetapi hanya saat borong. Ini adalah karena saat aliran air mengukir/menggerinda melalui material (dalam lubang buta), ia juga mencoba mengupas lapisan. Meskipun ada beberapa pendekatan tekanan rendah untuk material ini, mereka tidak 100% andal. Jadi, metode terbaik adalah membuat lubang awal untuk pemesinan laminat. Glass yang diubah suhu, keramik rapuh, dan material serupa juga bermasalah karena cenderung pecah setelah stres dihilangkan oleh aksi pemotongan proses.
Manfaat Mesin Pemotong Waterjet
Sekarang setelah kita membahas apa yang harus dihindari pada waterjet, kita dapat menyatakan bahwa sisa dunia manufaktur dan material terbuka luas dan mudah dimesin oleh proses pengolahan waterjet abrasif. Kemudahan operasi sistem pemotong air juga membuatnya sangat menarik bagi bengkel pemula dan ahli. Biasanya, satu-satunya informasi yang diperlukan untuk waterjet adalah file bentuk dalam format DXF sederhana—kemudian operator memasukkan jenis, ketebalan, dan presisi potongan yang diinginkan. Karena kesederhanaan dan fleksibilitas, sekarang ada banyak perusahaan yang mengganti atau melengkapi metode operasi yang ada mereka dengan metode pemotong waterjet karena ini adalah metode pemotongan yang akurat yang tidak menghasilkan asap atau limbah berbahaya dan BUKAN proses termal. Ini berarti bagian yang terbuat dari material sensitif terhadap panas seperti sebagian besar plastik tidak rusak atau hancur dalam proses pemesinan. Hari ini, teknologi waterjet mampu menghasilkan tekanan pemotongan melebihi 90.000 PSI (90kpsi).
Waterjet didefinisikan oleh tiga faktor utama:
- Ukuran atau kapasitas meja/travel;
- Tekanan pemotongan; dan
- Tenaga kuda pemotongan (hp).
Sistem waterjet tipis akan memiliki travel meja 5' x 10' atau 6' x 12' dengan tekanan operasional 60.000 psi (60kpsi) yang dipompa oleh pompa hidrolik listrik 30 HP untuk menghasilkan tekanan tersebut. Tekanan pompa — dan volume air yang dihasilkan pada tekanan tersebut — dapat memiliki dampak besar tidak hanya pada kinerja mesin, tetapi juga pada biaya operasional mesin. Pompa yang beroperasi pada tekanan 40kpsi mungkin beberapa dolar lebih murah per jam untuk dijalankan tetapi dapat secara harfiah membutuhkan waktu dua kali lebih lama untuk memotong bagian yang sama dengan kualitas yang sama seperti mesin yang sama yang beroperasi pada 60kpsi, sehingga mengkalikan biaya manufaktur. Dalam contoh lain, pompa yang menghasilkan 60kpsi pada 30 HP akan menghasilkan .6 gallons per menit (GPM) air tertekan. Mesin yang sama yang beroperasi pada tekanan yang sama (60kpsi) tetapi menggunakan pompa 60 HP akan menghasilkan 1.2 GPM air pemotong tertekan, yang akan memungkinkan operator untuk meningkatkan kecepatan pemotongan untuk bagian yang sama, dengan toleransi yang sama, sebesar 40%.
Pompa
Ada dua jenis pompa utama yang tersedia untuk pembelian atau penggantian pada sistem water jet. Secara signifikan, Intensifier Pumps telah lebih populer karena kecepatan pemotongan yang lebih tinggi, tekanan operasional yang konstan dan keandalan. Di bawah ini adalah deskripsi jenis pompa yang tersedia untuk aplikasi pemotong air lurus dan abrasif water:
Direct Drive
Biasanya, tiga plunger dipompa oleh motor listrik (atau bensin/diesel) — memutar crankshaft dan menghasilkan hingga 55kpsi. Keuntungan utama dari jenis pompa ini termasuk:
- Biaya investasi pompa yang lebih rendah,
- Tidak memerlukan air pendingin,
- Tidak ada penurunan kinerja dari drive melalui sistem hidrolik minyak, dan
- Volume air tekanan tinggi yang dihasilkan lebih tinggi daripada pompa gaya intensifier.
Kekurangan dari gaya pompa ini adalah tekanan secara bertahap menurun per jam sejak pompa dihidupkan saat seal dan komponen internal pompa aus, sehingga mempengaruhi kecepatan pemotongan dan finishing. Pompa ini juga memiliki lebih banyak komponen internal yang aus yang memerlukan downtime perawatan dan biaya yang sedikit lebih tinggi.
Intensifier
Dalam pompa ini, motor listrik (atau bensin/diesel) menghasilkan tekanan minyak hidrolik (biasanya) 3kpsi atau lebih. Minyak yang tertekan ini kemudian ditransfer ke silinder yang menggerakkan piston maju mundur. Piston terhubung ke plunger yang 20x lebih kecil dari piston. Seal tekanan tinggi memisahkan minyak di ruang piston dari air di ruang plunger. Rasio berbeda dalam diameter antara piston dan plunger menciptakan efek intensifikasi dan, dengan demikian, 3kpsi tekanan minyak hidrolik akan menghasilkan 60kpsi tekanan air. Keuntungan utama dari gaya pompa ini adalah tekanan yang lebih besar dan lebih konsisten, memungkinkan kecepatan pemotongan yang lebih tinggi dan finishing permukaan pemotongan yang andal. Kekurangannya adalah pompa ini memerlukan air pendingin untuk minyak hidrolik dan sedikit lebih rendah efisiensi listrik.
Setiap jenis pompa tekanan tinggi dapat digunakan untuk memotong dengan air lurus atau abrasif water jet. Setiap mesin waterjet abrasif dapat digunakan sebagai mesin air lurus cukup dengan menghilangkan campuran abrasif. Namun, mesin yang dirancang untuk operasi pemotong air lurus mungkin memerlukan modifikasi signifikan untuk menggunakan metode pemesinan abrasif. Aplikasi tipis untuk masing-masing tercantum di bawah ini:
- Air Lurus: Digunakan untuk aplikasi yang dapat dipotong dengan pisau atau gunting seperti pengolahan pangan, kertas, karpet, foam, insulator fiberglass, gasket, dll.
- Pengolahan Jet Abrasif: Logam, plastik, tegak, batu, granit, dan material lain yang tidak mudah dipotong.
- Material yang Diproses: Steel, aluminium, stainless steels, tembaga, kuningan, plastik, foam, gasket, insulator, karpet, kaca, tegak, batu, kayu, dll.
Produsen waterjet populer termasuk Bystronic, Calypso, Esab, Flow, Omax, Jet Edge, Ward Jet, Hydra Jet, Romeo Engineering, Wardjet, dan KMT. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang waterjet atau mesin fabrikasi lainnya, silakan periksa sumber daya di bawah, atau hubungi kami.
