Công nghệ cắt tia nước CNC

Công nghệ cắt tia nước CNC-waterjet cutting, là một ứng dụng phổ biến trong gia công cắt kim loại tấm công nghiệp. Cắt tia nước có khả năng cắt nhiều loại vật liệu khác nhau, từ kim loại, hợp kim (inox, sắt, thép, đồng, nhôm…) tới phi kim (nhựa, gỗ, sứ, đá, gốm, thủy tinh…) bằng cách sử dụng tia nước có áp suất rất cao, hoặc hỗn hợp nước và hạt mài.

Thuật ngữ “cắt bằng tia nước” dùng để chỉ việc sử dụng một hỗn hợp bao gồm nước và hạt mài có tính mài mòn để cắt các vật liệu cứng như kim loại hoặc đá, thủy tinh, gỗ… Cắt tia nước thường được sử dụng để tạo phôi nhanh trong quá trình chế tạo các bộ phận máy tự động chuyên dụng có độ dày lớn và kích thước đa dạng tùy theo yêu cầu. Do cắt tia nước không sinh nhiệt nên đây là phương pháp được ưa thích được sử dụng để cắt các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ cao, trong khi các phương pháp khác lại sinh nhiệt và làm biến đổi cấu trúc tế vi của vật liệu trong quá trình gia công. Cắt tia nước được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm cơ khí chế tạo, xây dựng và cả ngành hàng không vũ trụ, để cắt, tạo hình và ứng dụng khoan lỗ.

Quá trình phát triển của công nghệ cắt tia nước

Mặc dù việc sử dụng nước ở áp lực cao ăn mòn có từ giữa những năm 1800 nhưng mãi đến những năm 1930, tia nước nhỏ mới bắt đầu xuất hiện và được sử dụng như một thiết bị cắt công nghiệp. Năm 1933, Công ty sản xuất giấy ở Anh đã phát triển một máy cắt giấy sử dụng vòi phun nước di chuyển theo đường chéo để cắt một tờ giấy di chuyển theo chiều ngang. Những ứng dụng ban đầu này chỉ sử dụng tia nước ở áp suất thấp và khả năng cắt vẫn bị hạn chế do chỉ sử dụng được cho các vật liệu mềm như giấy.

Công nghệ cắt bằng tia nước phát triển trong thời kỳ sau chiến tranh thế giới thứ II, khi các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới bắt đầu chú trọng vào tìm kiếm các phương pháp cắt tấm mới cần hiệu quả và năng suất cao hơn. Năm 1956, một nhà khoa học Bỉ đã phát triển một phương pháp cắt các biên dạng của sản phẩm nhựa bằng cách sử dụng tia nước áp lực cao có kích thước nhỏ.

Tới năm 1958, Hàng không Bắc Mỹ đã phát triển một hệ thống sử dụng chất lỏng siêu cao áp để cắt các vật liệu cứng. Để tạo ra áp lực nước lớn đủ để cắt được vật liệu cứng như kim loại, hệ thống này đã sử dụng máy bơm 100.000 psi (690 MPa) để tạo ra một tia nước có thể cắt các hợp kim độ cứng cao như inox. Tiếp đó các nhà nghiên cứu đã khám phá và ứng dụng tia nước với áp suất lên tới 50.000 psi (340 MPa) để cắt kim loại, đá và các vật liệu khác. Sau đó người ta ứng dụng cắt tia nước bằng cách hòa tan chuỗi các polyme trong nước để cải thiện độ kết dính của dòng nước. Những năm 70 sau đó, người ta sử dụng tinh thể corundum để tạo thành một vòi phun nước, đồng thời thu nhỏ kích thước vòi phun nước xuống lỗ nhỏ tới 0,002 inch (0,051 mm) hoạt động ở áp suất lên tới 70.000 psi (480 MPa). Người ta cũng nhận ra rằng việc xử lý nước trước khi dùng nó cho ứng dụng cắt tấm có thể làm tăng tuổi thọ của vòi phun.

Sự phát triển của vòi phun tia nước sử dụng hạt mài.

Mặc dù cắt bằng tia nước ban đầu chỉ được ứng dụng để cắt các loại vật liệu mềm, độ cứng thấp, nhưng việc trộn thêm hạt mài vào tia cắt đã biến tia nước thành một công cụ gia công hiện đại, có thể dùng để cắt cho tất cả các vật liệu. Thuật ngữ mới Abrasive Waterjet (AWJ)- cắt tia nước sử dụng hạt mài được tìm ra và ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau của trên 50 ngành công nghiệp trên toàn thế giới. Câu hỏi đặt ra là làm sao các tia nước áp lực cao có thể được dẫn đi một cách an toàn và nhanh chóng mà không làm phá hủy các ống dẫn chúng? Câu trả lời là người ta đã nghiên cứu và tạo ra dòng ống composite cacbua gốm làm tăng đáng kể tuổi thọ hoạt động của vòi phun.

Các hệ thống cắt bằng tia nước thời kỳ đầu được điều khiển bằng cách điều chỉnh như máy đo góc cơ học và hệ thống NC chạy mã G-code. Nhưng những bất cập của việc gia công cắt tia nước dựa trên G-Code máy NC truyền thống đã hiện hữu, vì độ chính xác phụ thuộc vào việc thay đổi tốc độ của vòi phun khi nó chạy tới các vị trí nội suy cung tròn, thay đổi đột ngột hoặc biên dạng phức tạp. Tạo ra các hệ thống điều khiển chuyển động để kết hợp các biến đó đã trở thành một sự đổi mới lớn cho các nhà sản xuất tia nước hàng đầu vào đầu những năm 1990. Người ta phát minh ra phần mềm OMAX và phát triển các hệ thống để định vị chính xác vòi phun nước và cài đặt chính xác tốc độ tại mọi điểm trên hành trình cắt của tia nước, sử dụng các PC thông thường làm bộ điều khiển.

Hầu hết các máy cắt tia nước tạo ra dòng nước áp lực cao để cắt vật liệu thông qua máy bơm áp lực cao. Có hai loại máy bơm thường được sử dụng để tạo ra áp suất cao này. Sau đó, nước được đẩy đi dọc theo ống áp lực cao đến vòi phun nước. Trong vòi phun, nước được tập trung thành một chùm mỏng bởi một lỗ nhỏ. Chùm tia nước này được đẩy ra từ vòi, cắt xuyên qua vật liệu bằng cách phun nó với tốc độ lên tới 2736 km/h. Tại đây các loại hạt mài được đưa vào vòi thông qua một đầu vào. Chất mài mòn sau đó trộn với nước trong ống trộn và bị đẩy ra ngoài ở áp suất cao.

Lợi ích của cắt bằng tia nước

Một lợi ích quan trọng của máy cắt tia nước CNC là khả năng cắt mọi vật liệu mà không làm thay đổi cấu trúc và tính chất vốn có của vật liệu, do quá trình cắt bằng tia nước là không sinh nhiệt. Chiều dày cắt kim loại có thể lên tới 150mm, vết cắt đẹp và chính xác hơn nhiều so với cắt bằng plasma hay cắt gas-oxy.Máy cắt tia nước cũng có khả năng tạo ra các vết cắt có biên dạng phức tạp trên vật liệu. Với phần mềm chuyên dụng và đầu gia công 3 trục, 5 trục, các chi tiết có biên dạng và hình dáng phức tạp hoàn toàn có thể được tạo ra một cách nhanh chóng và chính xác. Cắt tia nước có thể làm giảm lượng vật liệu phế liệu được sản xuất. Cắt bằng tia nước cũng tạo ra ít bụi, khói trong không khí, ít ảnh hưởng tới môi trường và sức khỏe con người. Cắt tia nước không chỉ được sử dụng cho ứng dụng cắt kim loại, vật liệu thường được cắt bằng tia nước còn bao gồm các sản phẩm dệt, cao su, bọt, nhựa, da, vật liệu tổng hợp, đá, ngói, thủy tinh, kim loại, thực phẩm, giấy và nhiều hơn nữa.

CNCVina cung cấp dịch vụ cắt tia nước CNC kim loại trên máy cắt tia nước thương hiệu Bystronic – Thụy Sĩ đem lại các sản phẩm có độ chính xác và tính thẩm mỹ cao. Khách hàng có nhu cầu cắt tia nước vui lòng liên hệ Hotline: 0985178100 để được hỗ trợ và tư vấn.

Tham khảo nguồn tại: https://en.wikipedia.org/wiki/Water_jet_cutter