Pemotongan Serat Karbon Waterjet:Keuntungan, Kerugian, dan Praktik Terbaik

Apa itu Waterjet?

Waterjet menggunakan pompa untuk menghasilkan pancaran air bertekanan tinggi (hingga 90.000 psi) yang dapat memotong apa pun mulai dari busa hingga pelat baja berukuran 8+”. Saat memotong logam atau serat karbon, bahan abrasif, seperti garnet, digunakan untuk membantu proses pemotongan. (Lihat tautan "Sumber" di bagian bawah postingan untuk informasi lebih lanjut tentang cara kerja Waterjet.)

Sekarang mari kita lihat mengapa waterjet merupakan alat yang bagus untuk memotong serat karbon.

Ketebalan bagian

Salah satu keuntungan besar dari waterjet adalah dapat memotong panel karbon yang sangat tebal dengan relatif mudah. Dengan router, bagian yang tebal memerlukan lebih banyak lintasan yang memerlukan waktu dan menyebabkan lebih banyak keausan pada mata bor. Anda juga harus membersihkan serpihan dan debu dari slot yang dalam. Selain itu, dengan penyetelan yang tepat, Anda dapat dengan mudah memotong fitur-fitur kecil yang tidak mungkin dilakukan pada router karena kedalamannya.

Kecepatan

Kecepatan potong pada waterjet, terutama untuk fitur kecil, jauh lebih cepat dibandingkan menggunakan router. Dengan router, kedalaman pemotongan dan laju pengumpanan bergantung pada ukuran bit router dan ketebalan bagiannya. Mata bor yang lebih kecil dan bagian yang lebih tebal memerlukan beberapa kali lintasan, sedangkan waterjet dapat memotong bagian yang sama dalam satu kali lintasan dan biasanya dengan kecepatan pengumpanan yang lebih cepat.

Pencegahan Debu

Keuntungan utama lainnya menggunakan waterjet adalah penahanan debu. Salah satu kekhawatiran utama saat bekerja dengan serat karbon adalah debu. Debu serat karbon dapat masuk ke bagian dalam mesin Anda dan menyebabkan komponen tergerus atau aus lebih cepat dari biasanya. Bahan ini juga mengiritasi jika terhirup atau dapat menyebabkan rasa gatal jika mengenai kulit Anda. Dengan waterjet, semua debu karbon disemburkan ke dalam tangki air agar lebih mudah ditangani untuk dibuang dengan benar. Tidak diperlukan sistem evakuasi debu yang mahal.

Pola potongan ketat

Diameter pancaran pancaran air dapat disetel hingga kira-kira 0,025 inci, hal ini memungkinkan pemotongan desain dengan lubang atau fitur internal yang sangat kecil. Diameter alat ini juga dapat digunakan untuk memotong peri mendekati geometri persegi bagian dalam.

Kekurangan

Meskipun ada banyak keuntungan menggunakan waterjet untuk memotong serat karbon, ada juga beberapa kelemahannya. Beberapa bagian berikutnya akan membahas area ini.

Tepi Selesai

Karena waterjet menggunakan bahan abrasif untuk memotong serat karbon yang kuat, permukaan tepinya mungkin agak kasar. Hal ini dapat dikontrol dengan ukuran mata jaring garnet (semakin halus bahan abrasifnya, semakin halus hasil akhirnya) dan dengan kecepatan pengumpanan. Meskipun untuk beberapa bagian hasil akhir ini dapat diterima, bagian lainnya perlu diampelas untuk mendapatkan hasil akhir yang lebih halus. Waktu yang dihabiskan untuk membersihkan tepian mungkin mengimbangi beberapa keuntungan yang diperoleh dari pemotongan bagian-bagian pada waterjet. Ada keseimbangan antara kecepatan pemotongan dan kompleksitas suku cadang yang perlu dipertimbangkan jika menjalankan suku cadang dalam jumlah besar.

Pukulan balik

Hal lain yang menjadi perhatian ketika memotong serat karbon adalah pukulan balik yang timbul karena melewati salah satu bilah. Tangki waterjet menggunakan bilah logam yang membentang di sepanjang lebar tangki dan menyediakan permukaan untuk menopang material kerja Anda. Ketika pancaran tekanan tinggi melewati lempengan baja, pancaran air dan bahan abrasif dapat dibelokkan ke atas sehingga pada dasarnya pasir akan meledakkan bagian belakang suatu bagian. Biasanya, hal ini tidak akan terlihat pada bagian logam, namun dapat merusak sebagian permukaan bagian karbon.

Untungnya, ada solusi untuk mengatasi masalah ini. Di Elevated Materials kami memotong bagian kami di atas papan Badak. Papan Rhino terbuat dari “sedotan” HDPE yang memungkinkan jet melewatinya tanpa tertiup kembali ke arah karbon. Ukuran selnya yang kecil memungkinkan kami memotong bagian yang kecil dan rumit tanpa khawatir akan terjatuh ke dalam tangki.

Untuk proyek bervolume tinggi dan berukuran relatif besar, kami membuat perlengkapan yang menonjol dari dasar tangki untuk memastikan jet hanya akan memotong air. Bagian-bagiannya kemudian ditahan di tempatnya menggunakan cangkir hisap. Dengan perlengkapan ini kami telah memotong lebih dari 1000 bagian yang sama dan tidak perlu mengganti komponen utama apa pun.

Delaminasi

Tantangan lain dalam memotong serat karbon dengan waterjet adalah membuat lubang. Semburan air bertekanan tinggi dapat menggerogoti resin di antara lapisan serat karbon dan menyebabkan pemisahan atau delaminasi, sehingga melemahkan bagian tersebut.

Banyak pabrikan yang melakukan pra-pengeboran lubang pada mesin lain dan kemudian membawa bagian tersebut ke waterjet untuk dipotong. Kerugian dari metode ini tentu saja adalah risiko ketidaksejajaran jalur pemotongan waterjet dengan lubang yang telah Anda bor sebelumnya.

Di Elevated Materials kami telah menginvestasikan banyak waktu dan sumber daya untuk menyempurnakan metode penindikan serat karbon guna mencegah delaminasi. Teknik ini berkaitan dengan menurunkan tekanan jet menjadi sekitar 10KSI (10.000 psi) dan memastikan bahwa garnet keluar dari nosel sebelum air bertekanan tinggi. Kami menggunakan katup bantuan vakum yang menarik garnet melalui nosel sebelum jet menyala untuk memastikan garnet mengenai bagian tersebut sebelum ada air. Jika air bertekanan tinggi mengenai bagian tersebut dengan sendirinya, bagian Anda akan mengalami delaminasi.

Kami telah menusuk dan memotong bagian setebal satu inci tanpa delaminasi apa pun.

Tepi Meruncing

Masalah lain yang harus diatasi dengan pemotongan waterjet adalah tepinya yang meruncing. Karena pancaran air adalah aliran bertekanan tinggi yang melewati nosel, maka alirannya semakin jauh dari nosel akan mengembang. Bergantung pada seberapa jauh jarak bagian Anda dari ujung nosel, hal ini akan menentukan seberapa lebar jet Anda saat mencapai bagian yang Anda potong. Semakin jauh jaraknya, semakin besar pula jet Anda dapat mengembang. Jet yang diperluas meninggalkan tampilan seperti ledakan pasir dan kualitas yang lebih rendah, serta pengurangan kecepatan yang lebih lambat.

Edge taper dapat disesuaikan dengan mempercepat atau memperlambat federasi Anda. Itu juga dapat dikontrol menggunakan sistem kontrol kepala miring atau dinamis. Gambar di bawah menunjukkan beberapa kemungkinan masalah lancip yang mungkin Anda hadapi jika Anda tidak memiliki tekanan atau laju umpan yang tepat.

Biaya

Menariknya, biayanya serupa antara perutean dan pemotongan waterjet. Di satu sisi Anda memiliki bagian-bagian yang harus terus diganti dan ekstraksi debu yang perlu dikhawatirkan dengan perutean vs bahan abrasif dan perlengkapan habis pakai seperti perlengkapan, nozel, dan lubang pada jet air. Jika Anda mempertimbangkan untuk membeli meja router atau waterjet, harga waterjet akan lebih mahal. Yang bekas bisa berharga $25.000-$60.000 untuk harga rendah, hingga $200.000+ untuk yang baru. Waterjet desktop baru baru-baru ini diperkenalkan dengan harga di bawah $5.000. https://www.wazer.com/. Router di sisi lain telah berada di komunitas pembuat lebih lama dan bisa mulai dari $1500 untuk model desktop. Untuk mesin yang lebih kaku dan industri yang mampu memotong beberapa sumbu, pusat permesinan mulai dari $40.000 dan bisa mencapai lebih dari $100.000 untuk mesin 5 sumbu.

Sumber:
Dasar-dasar Waterjet:https://www.flowwaterjet.com/Learn/How-Waterjet-Works.aspx#basics
Papan Badak:http://www.rhinoboardwj.com/
Tepi Omax meruncing: https://www.omax.com/news/blog/controlling-taper