वॉटर जेट कटर

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Not to be confused with pressure washer.
वॉटर जेट कटर का आरेख
  1. high-pressure water inlet
  2. jewel (ruby or diamond)
  3. abrasive (garnet)
  4. mixing tube
  5. guard
  6. cutting water jet
  7. cut material

वॉटर जेट कटर, जिसे वॉटर जेट या वॉटरजेट के रूप में भी जाना जाता है, एक औद्योगिक उपकरण है जो पानी के अत्यधिक उच्च दबाव वाले जेट, या पानी और एक अपघर्षक पदार्थ के मिश्रण का उपयोग करके विभिन्न प्रकार की सामग्रियों को काटने में सक्षम है। अपघर्षक जेट शब्द का तात्पर्य विशेष रूप से धातु, पत्थर या कांच जैसी कठोर सामग्रियों को काटने के लिए पानी और अपघर्षक के मिश्रण के उपयोग से है, जबकि शुद्ध वॉटरजेट और केवल पानी से काटने का तात्पर्य अतिरिक्त अपघर्षक के उपयोग के बिना वॉटरजेट काटने से है। अक्सर लकड़ी या रबर जैसी नरम सामग्री के लिए उपयोग किया जाता है।[1]

वॉटरजेट कटिंग का उपयोग अक्सर मशीन भागों के निर्माण के दौरान किया जाता है। यह पसंदीदा तरीका है जब काटी जाने वाली सामग्री अन्य तरीकों से उत्पन्न उच्च तापमान के प्रति संवेदनशील होती है; ऐसी सामग्रियों के उदाहरणों में प्लास्टिक और अल्युमीनियम शामिल हैं। वॉटरजेट कटिंग का उपयोग खनन और एयरोस्पेस सहित विभिन्न उद्योगों में काटने, आकार देने और बांट के लिए किया जाता है।[2]


इतिहास

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वॉटरजेट संख्यात्मक नियंत्रण काटने की मशीन

वॉटरजेट

जबकि कटाव के लिए उच्च दबाव वाले पानी का उपयोग 1800 के दशक के मध्य में हाइड्रोलिक खनन के साथ हुआ था, 1930 के दशक तक ऐसा नहीं था कि पानी के संकीर्ण जेट एक औद्योगिक काटने वाले उपकरण के रूप में दिखाई देने लगे। 1933 में, विस्कॉन्सिन में पेपर पेटेंट कंपनी ने एक पेपर मीटरिंग, कटिंग और रीलिंग मशीन विकसित की, जो निरंतर कागज की क्षैतिज रूप से चलती शीट को काटने के लिए एक तिरछे चलने वाले वॉटरजेट नोजल का उपयोग करती थी।[3] ये शुरुआती अनुप्रयोग कम दबाव पर थे और कागज जैसी नरम सामग्री तक ही सीमित थे।

युद्ध के बाद के युग में वॉटरजेट तकनीक विकसित हुई क्योंकि दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने कुशल कटिंग सिस्टम के नए तरीकों की खोज की। 1956 में, लक्ज़मबर्ग में ड्यूरॉक्स इंटरनेशनल के कार्ल जॉनसन ने एक पतली धारा वाले उच्च दबाव वाले पानी के जेट का उपयोग करके प्लास्टिक के आकार को काटने की एक विधि विकसित की, लेकिन वे सामग्री, जैसे कागज, नरम सामग्री थीं।[4] 1958 में, नॉर्थ अमेरिकन एविएशन के बिली श्वाचा ने कठोर सामग्रियों को काटने के लिए अल्ट्रा-हाई-प्रेशर तरल का उपयोग करके एक प्रणाली विकसित की।[5] इस प्रणाली का उपयोग किया गया 100,000 psi (690 MPa) एक हाइपरसोनिक प्रवाह तरल जेट देने के लिए पंप जो PH15-7-MO स्टेनलेस स्टील जैसे उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं को काट सकता है। मैक 3 उत्तर अमेरिकी XB-70 वाल्किरी के लिए हनीकॉम्ब लेमिनेट को काटने के लिए उपयोग किया जाता है, इस काटने की विधि के परिणामस्वरूप उच्च गति पर प्रदूषण होता है, जिससे विनिर्माण प्रक्रिया में बदलाव की आवश्यकता होती है।[6] हालाँकि यह अवधारणा XB-70 परियोजना के लिए प्रभावी नहीं थी, फिर भी यह मान्य थी और वॉटरजेट कटिंग को विकसित करने के लिए आगे का शोध जारी रहा। 1962 में, यूनियन कार्बाइड के फिलिप राइस ने एक स्पंदनशील वॉटरजेट का उपयोग करके अन्वेषण किया। 50,000 psi (340 MPa)धातुओं, पत्थर और अन्य सामग्रियों को काटने के लिए।[7] एस.जे. द्वारा अनुसंधान 1960 के दशक के मध्य में लीच और जी.एल. वाकर ने पत्थर के उच्च दबाव वाले वॉटरजेट काटने के लिए आदर्श नोजल आकार निर्धारित करने के लिए पारंपरिक कोयला वॉटरजेट कटिंग पर विस्तार किया,[8] और नॉर्मन फ्रांज ने 1960 के दशक के अंत में जेट स्ट्रीम की एकजुटता में सुधार के लिए पानी में लंबी श्रृंखला वाले पॉलिमर को घोलकर नरम सामग्रियों की वॉटरजेट कटिंग पर ध्यान केंद्रित किया।[9] 1970 के दशक की शुरुआत में, वॉटरजेट नोजल के स्थायित्व में सुधार करने की इच्छा ने बेंडिक्स कॉर्पोरेशन के रे चाडविक, माइकल कुर्को और जोसेफ कोरिव्यू को वॉटरजेट छिद्र बनाने के लिए कोरन्डम क्रिस्टल का उपयोग करने का विचार दिया,[10] जबकि नॉर्मन फ्रांज ने इस पर विस्तार किया और एक छोटा छिद्र वाला वॉटरजेट नोजल बनाया 0.002 inches (0.051 mm) तक के दबाव पर संचालित होता है 70,000 psi (480 MPa).[11] जॉन ऑलसेन ने फ्लो रिसर्च (बाद में फ्लो इंडस्ट्रीज) में जॉर्ज हर्लबर्ट और लुईस कैप्सकैंडी के साथ मिलकर वॉटर जेट की व्यावसायिक क्षमता में और सुधार किया, यह दिखाकर कि पानी का पहले से उपचार करने से नोजल का परिचालन जीवन बढ़ सकता है।[12]

File:Waterjet cutting machine.jpg
वॉटरजेट कटिंग मशीन 5-अक्ष

उच्च दबाव

भाप शक्ति के आगमन के साथ उच्च दबाव वाले जहाज और पंप किफायती और विश्वसनीय बन गए। 1800 के दशक के मध्य तक, भाप इंजन आम हो गए थे और पहला कुशल भाप से चलने वाला अग्निशमन इंजन चालू था।[13] सदी के अंत तक, उच्च दबाव की विश्वसनीयता में सुधार हुआ, श्मिट उच्च दबाव प्रणाली के साथ # श्मिट प्रणाली के कारण बॉयलर दबाव में छह गुना वृद्धि हुई, कुछ हद तक पहुंच गई 1,600 psi (11 MPa). हालाँकि, इस समय अधिकांश उच्च दबाव वाले पंप इधर-उधर संचालित होते थे 500–800 psi (3.4–5.5 MPa).

उच्च दबाव प्रणालियों को विमानन, मोटर वाहन और तेल उद्योगों द्वारा आगे आकार दिया गया। बोइंग जैसे विमान निर्माताओं ने 1940 के दशक में हाइड्रॉलिक रूप से उन्नत नियंत्रण प्रणालियों के लिए सील विकसित की,[14] जबकि ऑटोमोटिव डिजाइनरों ने हाइड्रोलिक सस्पेंशन सिस्टम के लिए समान शोध का पालन किया।[15] तेल उद्योग में हाइड्रोलिक सिस्टम में उच्च दबाव के कारण रिसाव को रोकने के लिए उन्नत सील और पैकिंग का विकास हुआ।[16] सील प्रौद्योगिकी में इन प्रगतियों के साथ-साथ युद्ध के बाद के वर्षों में प्लास्टिक के बढ़ने से पहले विश्वसनीय उच्च दबाव पंप का विकास हुआ। फिलिप्स पेट्रोलियम कंपनी के रॉबर्ट बैंक्स और जॉन पॉल होगन द्वारा मार्लेक्स के आविष्कार के लिए पॉलीथीन में एक उत्प्रेरक को इंजेक्ट करने की आवश्यकता थी।[17] बैक्सटर स्प्रिंग्स, कैनसस में मेकार्टनी मैन्युफैक्चरिंग कंपनी ने 1960 में पॉलीथीन उद्योग के लिए इन उच्च दबाव पंपों का निर्माण शुरू किया।[18] केंट, वाशिंगटन में फ्लो इंडस्ट्रीज ने 1973 में जॉन ऑलसेन के उच्च दबाव वाले द्रव गहनता के विकास के साथ वॉटरजेट की व्यावसायिक व्यवहार्यता के लिए आधार तैयार किया।[19] एक डिज़ाइन जिसे 1976 में और अधिक परिष्कृत किया गया।[20] फ्लो इंडस्ट्रीज ने फिर उच्च दबाव पंप अनुसंधान को अपने वॉटरजेट नोजल अनुसंधान के साथ जोड़ा और वॉटरजेट कटिंग को विनिर्माण दुनिया में लाया।[citation needed]

अपघर्षक वॉटरजेट

File:Evolution of the Abrasive Waterjet Nozzle.jpg
अपघर्षक वॉटरजेट नोजल का विकास

जबकि नरम सामग्रियों के लिए पानी से काटना संभव है, एक अपघर्षक जोड़ने से पानी के जेट को सभी सामग्रियों के लिए एक आधुनिक मशीनिंग उपकरण में बदल दिया गया। इसकी शुरुआत 1935 में हुई जब एल्मो स्मिथ द्वारा तरल अपघर्षक ब्लास्टिंग के लिए जल धारा में अपघर्षक जोड़ने का विचार विकसित किया गया था।[21] स्मिथ के डिज़ाइन को 1937 में हाइड्रोब्लास्ट कॉर्पोरेशन के लेस्ली टिरेल द्वारा और परिष्कृत किया गया, जिसके परिणामस्वरूप एक नोजल डिज़ाइन तैयार हुआ जिसने गीले ब्लास्टिंग के उद्देश्य से उच्च दबाव वाले पानी और अपघर्षक का मिश्रण तैयार किया।[22]

आधुनिक अपघर्षक वॉटरजेट (एडब्ल्यूजे) कटिंग पर पहला प्रकाशन मुहम्मद हशीश द्वारा 1982 बीएचआर कार्यवाही में प्रकाशित किया गया था, जिसमें पहली बार दिखाया गया था कि अपेक्षाकृत कम मात्रा में अपघर्षक वाले वॉटरजेट स्टील और कंक्रीट जैसी कठोर सामग्री को काटने में सक्षम हैं। मैकेनिकल इंजीनियरिंग पत्रिका के मार्च 1984 अंक में AWJ से काटे गए अधिक विवरण और सामग्री जैसे कि टाइटेनियम, एल्यूमीनियम, कांच और पत्थर दिखाए गए थे। मोहम्मद हशीश को 1987 में AWJ बनाने के लिए पेटेंट से सम्मानित किया गया था।[23] हशीश, जिन्होंने नया शब्द अपघर्षक वॉटरजेट भी गढ़ा, और उनकी टीम ने कई अनुप्रयोगों के लिए AWJ तकनीक और उसके हार्डवेयर का विकास और सुधार जारी रखा। एक महत्वपूर्ण विकास एक टिकाऊ मिक्सिंग ट्यूब बनाना था जो उच्च दबाव वाले AWJ की शक्ति का सामना कर सके, और यह बोराइड प्रोडक्ट्स (अब केन्नामेटल) के सिरेमिक टंगस्टन कार्बाइड मिश्रित ट्यूबों की ROCTEC लाइन का विकास था जिसने AWJ के परिचालन जीवन को काफी बढ़ा दिया था। नोक.[24] AWJ नोजल पर वर्तमान कार्य सूक्ष्म अपघर्षक वॉटरजेट पर है ताकि छोटे जेट से कटिंग की जा सके 0.015 inches (0.38 mm) व्यास में व्यावसायीकरण किया जा सकता है।

इंगरसोल-रैंड वॉटरजेट सिस्टम के साथ काम करते हुए, माइकल डिक्सन ने टाइटेनियम शीट्स को काटने का पहला उत्पादन व्यावहारिक साधन लागू किया - एक अपघर्षक वॉटरजेट प्रणाली जो आज व्यापक रूप से उपयोग में आने वाली प्रणाली के समान है।[23]जनवरी 1989 तक, उस प्रणाली को 24 घंटे प्रतिदिन चलाया जा रहा था, जो मुख्य रूप से नेवार्क, ओहियो में रॉकवेल की उत्तरी अमेरिकी विमानन सुविधा में बी-1बी के लिए टाइटेनियम भागों का उत्पादन कर रही थी।

आज, दो अलग-अलग प्रकार के एब्रेसिव वॉटरजेट हैं:

एब्रेसिव वॉटर सस्पेंशन जेट (एडब्ल्यूएसजे) कटिंग

एब्रेसिव वॉटर सस्पेंशन जेट (AWSJ) - जिसे अक्सर "स्लरी जेट" या "वॉटर एब्रेसिव सस्पेंशन (WAS) जेट" कहा जाता है - एक विशिष्ट प्रकार का अपघर्षक वॉटर जेट है, जिसका उपयोग वॉटरजेट काटने के लिए किया जाता है। अपघर्षक जल इंजेक्टर जेट (AWIJ) के विपरीत, अपघर्षक जल निलंबन जेट (AWSJ)[25] इसकी विशेषता यह है कि अपघर्षक और पानी का मिश्रण नोजल से पहले होता है। इसका प्रभाव यह होता है कि, AWIJ के विपरीत, जेट में केवल दो घटक होते हैं: पानी और अपघर्षक।

चूँकि AWSJ में केवल 2 घटक (पानी और अपघर्षक) होते हैं, पानी द्वारा अपघर्षक कणों का त्वरण AWIJ की तुलना में काफी बढ़ी हुई दक्षता के साथ होता है।[26] सिस्टम की समान हाइड्रोलिक शक्ति के लिए अपघर्षक कण WAIS की तुलना में WASS के साथ तेज़ हो जाते हैं। इसलिए, AWSJ के साथ तुलनात्मक रूप से अधिक गहरी या तेज़ कटौती की जा सकती है।

AWSJ कटिंग, नीचे वर्णित AWIJ कटिंग प्रक्रिया के विपरीत, मशीनिंग की मांग वाली सामग्रियों के अलावा, मोबाइल कटिंग अनुप्रयोगों और पानी के नीचे काटने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है।[27][28][25]उदाहरणों में बम निपटान शामिल है[29] साथ ही अपतटीय प्रतिष्ठानों को नष्ट करना भी शामिल है[30] या परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में रिएक्टर दबाव पोत प्रतिष्ठानों को नष्ट करना।[31]


एब्रेसिव वॉटर इंजेक्टर जेट (AWJ) कटिंग

AWIJ[32] एक जल जेट द्वारा उत्पन्न होता है जो पानी के नोजल से बाहर निकलने के बाद एक मिश्रण कक्ष (एक गुहा) से गुजरता है और मिश्रण कक्ष के बाहर एक फोकसिंग ट्यूब में प्रवेश करता है। मिश्रण कक्ष में पानी के जेट का अंदर की हवा के साथ संपर्क नकारात्मक दबाव बनाता है, पानी का जेट हवा के कणों में प्रवेश करता है। इस नकारात्मक दबाव का उपयोग कक्ष में अपघर्षक के वायवीय परिवहन के लिए किया जाता है (अपघर्षक को एक नली के माध्यम से मिश्रण कक्ष के पार्श्व उद्घाटन (बोर) में ले जाया जाता है)।

पानी के जेट के साथ मिश्रण कक्ष में अपघर्षक सामग्री के संपर्क के बाद, व्यक्तिगत अपघर्षक कण त्वरित हो जाते हैं और फोकसिंग ट्यूब की दिशा में प्रवेश कर जाते हैं। अपघर्षक को मिश्रण कक्ष में ले जाने के लिए वाहक माध्यम के रूप में उपयोग की जाने वाली हवा भी AWIJ का हिस्सा बन जाती है, जिसमें अब तीन घटक (जल - अपघर्षक - वायु) होते हैं। फोकसिंग ट्यूब में, जो इस उद्देश्य के लिए अपनी लंबाई में अनुकूलित (होना चाहिए) है, अपघर्षक को और तेज किया जाता है (पानी से अपघर्षक अनाज में ऊर्जा हस्तांतरण) और एडब्ल्यूआईजे आदर्श रूप से फोकसिंग ट्यूब को अधिकतम संभव अपघर्षक अनाज गति पर छोड़ देता है .

वॉटरजेट नियंत्रण

चूंकि वॉटरजेट कटिंग पारंपरिक विनिर्माण दुकानों में चली गई, इसलिए कटर को विश्वसनीय और सटीक रूप से नियंत्रित करना आवश्यक था। शुरुआती वॉटरजेट कटिंग सिस्टम ने जॉन पार्सन्स की 1952 एनसी मिलिंग मशीन और रनिंग जी कोड पर आधारित पेंटोग्राफ#मिलिंग मशीन और सीएनसी सिस्टम जैसी पारंपरिक प्रणालियों को अपनाया।[33] वॉटरजेट प्रौद्योगिकी में निहित चुनौतियों ने पारंपरिक जी-कोड की अपर्याप्तताओं को उजागर किया। सटीकता नोजल की गति को अलग-अलग करने पर निर्भर करती है क्योंकि यह कोनों और विवरणों तक पहुंचती है।[34] उन चरों को शामिल करने के लिए मोशन कंट्रोल सिस्टम बनाना 1990 के दशक की शुरुआत में अग्रणी वॉटरजेट निर्माताओं के लिए एक प्रमुख नवाचार बन गया, OMAX कॉर्पोरेशन के जॉन ऑलसेन ने वॉटरजेट नोजल को सटीक स्थिति में लाने के लिए सिस्टम विकसित किया।[35] पथ के प्रत्येक बिंदु पर गति को सटीक रूप से निर्दिष्ट करते हुए,[36] और नियंत्रक के रूप में सामान्य पीसी का उपयोग भी कर रहे हैं। सबसे बड़े वॉटरजेट निर्माता, फ्लो इंटरनेशनल (फ्लो इंडस्ट्रीज का एक उपोत्पाद) ने उस प्रणाली के लाभों को पहचाना और OMAX सॉफ़्टवेयर को लाइसेंस दिया, जिसके परिणामस्वरूप दुनिया भर में अधिकांश वॉटरजेट काटने वाली मशीनें उपयोग में आसान, तेज़ और सटीक हैं।[37]

File:Largest Waterjet New England Seacoast Great Bay Northeast USA America Speed Fast Quick Material Cutting Tolerance Control Omax Westinghouse Newington NH WEC Specialty.jpg
बड़ी जल जेट अपघर्षक काटने की मशीन

ऑपरेशन

सभी वॉटरजेट एक नोजल द्वारा बीम में केंद्रित उच्च दबाव वाले पानी का उपयोग करने के समान सिद्धांत का पालन करते हैं। अधिकांश मशीनें पहले उच्च दबाव वाले पंप के माध्यम से पानी चलाकर इसे पूरा करती हैं। इस उच्च दबाव को बनाने के लिए दो प्रकार के पंपों का उपयोग किया जाता है; एक गहन पंप और एक प्रत्यक्ष ड्राइव या क्रैंकशाफ्ट पंप। एक डायरेक्ट ड्राइव पंप काफी हद तक कार के इंजन की तरह काम करता है, जो क्रैंकशाफ्ट से जुड़े प्लंजरों का उपयोग करके उच्च दबाव वाले ट्यूबिंग के माध्यम से पानी को मजबूर करता है। एक इंटेंसिफायर पंप एक छोटे छेद के माध्यम से पानी को मजबूर करते हुए पिस्टन को स्थानांतरित करने के लिए हाइड्रोलिक तेल का उपयोग करके दबाव बनाता है।[38][39] फिर पानी उच्च दबाव वाले ट्यूबिंग के माध्यम से वॉटरजेट के नोजल तक जाता है। नोजल में, पानी को एक गहना छिद्र द्वारा एक पतली किरण में केंद्रित किया जाता है। पानी की इस किरण को नोजल से बाहर निकाला जाता है, जो मैक संख्या 3 के क्रम पर गति के जेट के साथ छिड़काव करके सामग्री को काटती है। 2,500 ft/s (760 m/s).[40] अपघर्षक वॉटरजेट के लिए प्रक्रिया तब तक समान है जब तक पानी नोजल तक नहीं पहुंच जाता। यहां गहरा लाल रंग और अल्यूमिनियम ऑक्साइड जैसे अपघर्षक को अपघर्षक इनलेट के माध्यम से नोजल में डाला जाता है। फिर अपघर्षक एक मिश्रण ट्यूब में पानी के साथ मिल जाता है और उच्च दबाव पर अंत में बाहर निकाल दिया जाता है।[41][42]


लाभ

जल जेट का एक महत्वपूर्ण लाभ इसकी अंतर्निहित संरचना में हस्तक्षेप किए बिना सामग्री को काटने की क्षमता है, क्योंकि इसमें कोई गर्मी प्रभावित क्षेत्र (एचएजेड) नहीं है। गर्मी के प्रभाव को कम करने से धातुओं को बिना विकृत किए, टेम्परिंग (धातुकर्म) को प्रभावित किए बिना या आंतरिक गुणों को बदले बिना काटा जा सकता है।[43] नुकीले कोने, बेवल, छेददार छेद और न्यूनतम आंतरिक त्रिज्या वाली आकृतियाँ सभी संभव हैं।[44] वॉटर जेट कटर सामग्री में जटिल कटौती करने में भी सक्षम हैं। विशेष सॉफ्टवेयर और 3-डी मशीनिंग हेड के साथ, जटिल आकार तैयार किए जा सकते हैं।[45] कट की चौड़ाई, या चौड़ाई को नोजल में भागों की अदला-बदली करके, साथ ही अपघर्षक के प्रकार और आकार को बदलकर समायोजित किया जा सकता है। विशिष्ट अपघर्षक कटों की सीमा में एक केर्फ़ होता है 0.04 to 0.05 in (1.0–1.3 mm), लेकिन उतना ही संकीर्ण हो सकता है 0.02 inches (0.51 mm). गैर-अपघर्षक कट सामान्यतः होते हैं 0.007 to 0.013 in (0.18–0.33 mm), लेकिन उतना छोटा हो सकता है 0.003 inches (0.076 mm), जो लगभग एक मानव बाल के बराबर है। ये छोटे जेट विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में छोटे विवरणों की अनुमति दे सकते हैं।

जल जेट नीचे तक सटीकता प्राप्त करने में सक्षम हैं 0.005 inches (0.13 mm) और पुनरावृत्ति नीचे तक 0.001 inches (0.025 mm).[45]

इसके अपेक्षाकृत संकीर्ण केर्फ़ के कारण, जल जेट काटने से उत्पादित स्क्रैप सामग्री की मात्रा कम हो सकती है, जिससे बिना काटे भागों को पारंपरिक काटने के तरीकों की तुलना में अधिक निकटता से जोड़ा जा सकता है। जल जेट लगभग उपयोग करते हैं 0.5 to 1 US gal (1.9–3.8 L) प्रति मिनट (काटने वाले सिर के छिद्र के आकार के आधार पर), और पानी को एक बंद-लूप प्रणाली का उपयोग करके पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। अपशिष्ट जल आमतौर पर इतना साफ होता है कि उसे छानकर नाली में बहाया जा सके। गार्नेट अपघर्षक एक गैर विषैला पदार्थ है जिसे बार-बार उपयोग के लिए पुनर्चक्रित किया जा सकता है; अन्यथा, इसे आमतौर पर लैंडफिल में निपटाया जा सकता है। जल जेट भी कम हवा में उड़ने वाले धूल के कण, धुआँ, धुआँ और प्रदूषक उत्पन्न करते हैं,[45]खतरनाक सामग्रियों के प्रति ऑपरेटर के जोखिम को कम करना।[46] वॉटरजेट तकनीक का उपयोग करके मांस काटने से क्रॉस संदूषण का खतरा समाप्त हो जाता है क्योंकि संपर्क माध्यम को हटा दिया जाता है।[citation needed]

बहुमुखी प्रतिभा

File:Water jet cutter tool.jpg
धातु के उपकरण को काटने वाला पानी का जेट

क्योंकि काटने वाली धारा की प्रकृति को आसानी से संशोधित किया जा सकता है, जल जेट का उपयोग लगभग हर उद्योग में किया जा सकता है; ऐसी कई अलग-अलग सामग्रियां हैं जिन्हें जल जेट काट सकता है। उनमें से कुछ में अद्वितीय विशेषताएं हैं जिन्हें काटते समय विशेष ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

आमतौर पर पानी के जेट से काटी जाने वाली सामग्रियों में कपड़ा, रबर, फोम, प्लास्टिक, चमड़ा, कंपोजिट, पत्थर, टाइल, कांच, धातु, भोजन, कागज और बहुत कुछ शामिल हैं।[47] अधिकांश सिरेमिक को अपघर्षक जल जेट पर भी काटा जा सकता है, जब तक कि सामग्री उपयोग किए जा रहे अपघर्षक की तुलना में नरम हो (मोह पैमाने पर 7.5 और 8.5 के बीच)।[48] ऐसी सामग्रियों के उदाहरण जिन्हें पानी के जेट से नहीं काटा जा सकता, वे हैं टेम्पर्ड ग्लास और हीरे।[46] तक पानी की बौछारें काटने में सक्षम हैं 6 in (150 mm)धातुओं का और 18 in (460 mm)अधिकांश सामग्रियों में से,[49] यद्यपि विशिष्ट कोयला खनन अनुप्रयोगों में,[50] तक पानी की बौछारें काटने में सक्षम हैं 100 ft (30 m) इसका उपयोग करना 1 in (25 mm) नोजल.[51] विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए वॉटर जेट कटर का उपयोग आमतौर पर सड़क की सतहों से अतिरिक्त बिटुमेन को हटाने के लिए किया जाता है जो बाइंडर फ्लशिंग का विषय बन गया है। फ्लशिंग गर्म मौसम के दौरान होने वाली एक प्राकृतिक घटना है, जहां गीले मौसम के दौरान बिटुमिनस बाइंडर परत के साथ समुच्चय समतल हो जाता है, जिससे सड़क की सतह खतरनाक रूप से चिकनी हो जाती है।[citation needed]

उपलब्धता

वाणिज्यिक वॉटर जेट कटिंग सिस्टम दुनिया भर के निर्माताओं के पास विभिन्न आकारों में और विभिन्न प्रकार के दबावों में सक्षम पानी पंपों के साथ उपलब्ध हैं। विशिष्ट जल जेट काटने वाली मशीनों में कार्यशील आवरण कुछ वर्ग फुट जितना छोटा या सैकड़ों वर्ग फुट तक होता है। अल्ट्रा-हाई-प्रेशर वॉटर पंप न्यूनतम कीमत पर उपलब्ध हैं 40,000 psi (280 MPa) तक 100,000 psi (690 MPa).[45]


प्रक्रिया

वॉटर जेट कटिंग की छह मुख्य प्रक्रिया विशेषताएं हैं:

  1. अति उच्च दबाव वाले पानी की उच्च वेग वाली धारा का उपयोग करता है 30,000–90,000 psi (210–620 MPa) जो धारा में निलंबित संभावित अपघर्षक कणों के साथ एक उच्च दबाव पंप द्वारा निर्मित होता है।
  2. गर्मी के प्रति संवेदनशील, नाजुक, या बहुत कठोर सामग्रियों सहित सामग्रियों की एक बड़ी श्रृंखला की मशीनिंग के लिए उपयोग किया जाता है।
  3. वर्कपीस की सतह या किनारों को कोई गर्मी क्षति नहीं पहुंचाता है।
  4. नोजल आमतौर पर सिंटेड बोराइड से बने होते हैं[which?] या मिश्रित टंगस्टन करबैड ।[52]
  5. अधिकांश कटों पर 1° से कम का टेपर उत्पन्न होता है, जिसे कट प्रक्रिया को धीमा करके या जेट को झुकाकर कम या पूरी तरह से समाप्त किया जा सकता है।[53]
  6. वर्कपीस से नोजल की दूरी केर्फ़ के आकार और सामग्री को हटाने की दर को प्रभावित करती है। सामान्य दूरी है .125 in (3.2 mm).

तापमान कोई बड़ा कारक नहीं है क्योंकि इस्तेमाल किया गया पानी शीतलक के रूप में भी काम करता है।

किनारे की गुणवत्ता

वॉटरजेट-कट भागों के लिए अलग-अलग किनारे के गुणवॉटर जेट कट भागों के लिए किनारे की गुणवत्ता को गुणवत्ता संख्या Q1 से Q5 तक परिभाषित किया गया है। कम संख्याएँ खुरदरे किनारे की समाप्ति का संकेत देती हैं; अधिक संख्याएँ अधिक सहज होती हैं। पतली सामग्रियों के लिए, Q1 की काटने की गति में अंतर Q5 की गति से 3 गुना अधिक तेज़ हो सकता है। मोटी सामग्रियों के लिए, Q1, Q5 से 6 गुना तेज़ हो सकता है। उदाहरण के लिए, 4 inches (100 mm) मोटी एल्यूमीनियम Q5 होगी 0.72 in/min (18 mm/min) और Q1 होगा 4.2 in/min (110 mm/min), 5.8 गुना तेज।[54]


मल्टी-एक्सिस कटिंग

Main article: Multiaxis machining
File:5-Axis-Waterjet-Cutting-Head.jpg
एक 5-अक्ष वॉटरजेट काटने वाला सिर
File:5-Axis-Waterjet-Part.jpg
एक 5-अक्ष वॉटरजेट भाग

1987 में, इंगरसोल-रैंड वॉटरजेट सिस्टम्स ने 5-अक्ष शुद्ध-जल वॉटरजेट कटिंग सिस्टम की पेशकश की, जिसे रोबोटिक वॉटरजेट सिस्टम कहा जाता है। सिस्टम एक ओवरहेड गैन्ट्री डिज़ाइन था, जो समग्र आकार में HS-1000 के समान था।

हाल की प्रगति के साथ[when?] नियंत्रण और गति प्रौद्योगिकी में, 5-अक्ष वॉटर जेट कटिंग (अपघर्षक और शुद्ध) एक वास्तविकता बन गई है। जहां जल जेट पर सामान्य अक्षों को Y (आगे/पीछे), (Z-अक्ष के चारों ओर घूमना)। काटने वाले सिर के आधार पर, ए अक्ष के लिए अधिकतम काटने का कोण 55, 60, या कुछ मामलों में ऊर्ध्वाधर से 90 डिग्री तक कहीं भी हो सकता है। इस प्रकार, 5-अक्ष कटिंग से अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला खुलती है जिसे वॉटर जेट कटिंग मशीन पर मशीनीकृत किया जा सकता है।

5-अक्ष कटिंग हेड का उपयोग 4-अक्ष भागों को काटने के लिए किया जा सकता है, जहां निचली सतह की ज्यामिति को उचित कोण बनाने के लिए एक निश्चित मात्रा में स्थानांतरित किया जाता है और Z-अक्ष एक ऊंचाई पर रहता है। यह वेल्ड तैयारी जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकता है, जहां एक हिस्से के सभी किनारों पर एक बेवल कोण को काटने की आवश्यकता होती है जिसे बाद में वेल्ड किया जाएगा, या टेपर क्षतिपूर्ति उद्देश्यों के लिए जहां केर्फ़ कोण को अपशिष्ट सामग्री में स्थानांतरित किया जाता है - इस प्रकार आमतौर पर टेपर को खत्म कर दिया जाता है जल जेट-कट भागों पर पाया गया। 5-अक्ष वाला सिर उन हिस्सों को काट सकता है जहां Z-अक्ष भी अन्य सभी अक्षों के साथ घूम रहा है। इस पूर्ण 5-अक्ष कटिंग का उपयोग गठित भागों की विभिन्न सतहों पर आकृति काटने के लिए किया जा सकता है।

काटे जा सकने वाले कोणों के कारण, भाग कार्यक्रमों को भाग को शीट से मुक्त करने के लिए अतिरिक्त कटौती की आवश्यकता हो सकती है। उचित राहत कटौती के बिना किसी जटिल हिस्से को प्लेट से गंभीर कोण पर खिसकाने का प्रयास करना मुश्किल हो सकता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ About waterjets, archived from the original on 2010-02-26, retrieved 2010-02-13.
  2. ↑ Guidorzi, Elia (2022-02-03). "वॉटरजेट काटने का इतिहास - वॉटरजेट कटर की उत्पत्ति". TechniWaterjet (in English). Retrieved 2022-02-17.
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बाहरी संबंध

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