वॉटर जेट कटर

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जल प्रधार कर्तक का आरेख
  1. उच्च दाब जल अंतर्गमन
  2. गहना (माणिक या हीरा)
  3. अपघर्षक (गार्नेट)
  4. मिश्रण ट्यूब
  5. रक्षक
  6. जल प्रधार कर्तक
  7. सामग्री कर्त

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

जलप्रधार कर्तन का उपयोग प्रायः यंत्र भागों के निर्माण के उपरान्त 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 (लोचक) और अल्युमीनियम सम्मिलित हैं। जलप्रधार कर्तन का उपयोग खनन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी सहित विभिन्न उद्योगों में काटने, आकार देने और अधिछिद्रण के लिए किया जाता है। [2]

इतिहास

जलप्रधार संख्यात्मक नियंत्रण कर्तक यंत्र

जलप्रधार

जबकि कटाव के लिए उच्च दबाव वाले जल का उपयोग 1800 के दशक के मध्य में द्रवचालित खनन के साथ हुआ था, 1930 के दशक तक ऐसा नहीं था कि जल के संकीर्ण प्रधार एक औद्योगिक कर्तन उपकरण के रूप में दिखाई देने लगे। 1933 में, विस्कॉन्सिन में कागज एकस्वीकृत कंपनी ने एक कागज मापन, कर्तन और व्यावर्तन यंत्र विकसित की, जो निरंतर कागज की क्षैतिज रूप से चलती परत को काटने के लिए एक तिरछे चलने वाले जलप्रधार चंचु का उपयोग करती थी। [3] ये प्रारम्भिक अनुप्रयोग कम दबाव पर थे और कागज जैसी नरम सामग्री तक ही सीमित थे।

युद्ध के बाद के युग में जलप्रधार तकनीक विकसित हुई क्योंकि दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने कुशल कर्तन प्रणाली के नए तरीकों की खोज की। 1956 में, लक्ज़मबर्ग में ड्यूरॉक्स इंटरनेशनल के कार्ल जॉनसन ने एक पतली धारा वाले उच्च दबाव वाले जल के प्रधार 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 अत्युच्च दाब तरल का उपयोग करके एक प्रणाली विकसित करी थी। [5] इस प्रणाली ने अतिध्वनिक तरल प्रधार देने के लिए 100,000 पीएसआई (690 एमपीए) पंप का उपयोग किया जो पीएच15-7-एमओ स्टेनलेस स्टील जैसे उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं को काट सकता है। मैक 3 उत्तर अमेरिकी एक्सबी-70 वाल्किरी के लिए मधुकोष पटल 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 एक्सबी-70 परियोजना के लिए प्रभावी नहीं थी, फिर भी यह मान्य थी और जलप्रधार कर्तन को विकसित करने के लिए आगे का शोध जारी रहा। 1962 में, यूनियन कार्बाइड के फिलिप राइस ने एक स्पंदनशील जलप्रधार का उपयोग करके 50,000 psi (340 MPa) धातुओं, पत्थर और अन्य सामग्रियों को काटने के लिए अन्वेषण किया। [7] एस.जे. द्वारा अनुसंधान 1960 के दशक के मध्य में लीच और जी.एल. वाकर ने पत्थर के उच्च दबाव वाले जलप्रधार काटने के लिए आदर्श चंचु आकार निर्धारित करने के लिए पारंपरिक कोयला जलप्रधार कर्तन पर विस्तार किया, [8] और नॉर्मन फ्रांज ने 1960 के दशक के अंत में प्रधार प्रवाह की एकजुटता में सुधार के लिए जल में लंबी श्रृंखला वाले बहुलक को घोलकर नरम सामग्रियों की जलप्रधार कर्तन पर ध्यान केंद्रित किया। [9] 1970 के दशक के प्रारम्भ में, जलप्रधार चंचु के स्थायित्व में सुधार करने की इच्छा ने बेंडिक्स कॉर्पोरेशन के रे चाडविक, माइकल कुर्को और जोसेफ कोरिव्यू को जलप्रधार छिद्र बनाने के लिए कुरूबिंद स्फटिक का उपयोग करने का विचार दिया, [10] जबकि नॉर्मन फ्रांज ने इस पर विस्तार किया और 0.002 इंच (0.051 मिमी) जितना छोटा छिद्र वाला एक जलप्रधार चंचु बनाया जो 70,000 पीएसआई (480 एमपीए) तक के दबाव पर संचालित होता था। [11] जॉन ऑलसेन ने फ्लो रिसर्च (बाद में फ्लो इंडस्ट्रीज) में जॉर्ज हर्लबर्ट और लुईस कैप्सकैंडी के साथ मिलकर जल प्रधार की व्यावसायिक क्षमता में और सुधार किया, यह दिखाकर कि जल का पहले से उपचार करने से चंचु का परिचालन जीवन बढ़ सकता है। [12]

जलप्रधार कर्तन यंत्र 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 यन्त्र सामान्य हो गए थे और पहला कुशल भाप से चलने वाला अग्निशमन यन्त्र चालू था। [13] सदी के अंत तक, उच्च दबाव विश्वसनीयता में सुधार हुआ, लोकोमोटिव अनुसंधान के कारण बॉयलर दबाव में छह गुना वृद्धि हुई, कुछ 1,600 पीएसआई (11 एमपीए) तक पहुंच गए। हालाँकि, इस समय अधिकांश उच्च दबाव वाले पंप लगभग 500-800 पीएसआई (3.4-5.5 एमपीए) संचालित होते थे।

उच्च दबाव प्रणालियों को विमानन, मोटर वाहन और तेल उद्योगों द्वारा आगे आकार दिया गया। बोइंग जैसे विमान निर्माताओं ने 1940 के दशक में द्रवचालित रूप से उन्नत नियंत्रण प्रणालियों के लिए मुद्रण विकसित की,[14] जबकि यांत्रिक अभिकल्पक ने द्रवचालित अलम्बन प्रणाली के लिए समान शोध का पालन किया। [15] तेल उद्योग में द्रवचालित प्रणाली में उच्च दबाव के कारण रिसाव को रोकने के लिए उन्नत मुद्रण और संपुटन का विकास हुआ। [16]

मुद्रण 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 अन्तःक्षेप करने की आवश्यकता थी। [17] बैक्सटर स्प्रिंग्स, कैनसस में मेकार्टनी विनिर्माण कंपनी ने 1960 में पॉलीथीन उद्योग के लिए इन उच्च दबाव पंपों का निर्माण प्रारम्भ किया। [18] केंट, वाशिंगटन में फ्लो इंडस्ट्रीज ने 1973 में जॉन ऑलसेन के उच्च दबाव वाले द्रव गहनता के विकास के साथ जलप्रधार की व्यावसायिक व्यवहार्यता के लिए आधार तैयार किया। [19] एक अभिकल्पना जिसे 1976 में और अधिक परिष्कृत किया गया। [20] फ्लो इंडस्ट्रीज ने फिर उच्च दबाव पंप अनुसंधान को अपने जलप्रधार चंचु अनुसंधान के साथ जोड़ा और जलप्रधार कर्तन को विनिर्माण दुनिया में लाया गया।

अपघर्षक जलप्रधार

अपघर्षक जलप्रधार चंचु का विकास

जबकि नरम सामग्रियों के लिए जल से काटना संभव है, एक अपघर्षक जोड़ने से जल के प्रधार को सभी सामग्रियों के लिए एक आधुनिक मशीनन उपकरण में बदल दिया गया। यह 1935 में प्रारम्भ हुआ जब एल्मो स्मिथ द्वारा तरल अपघर्षक क्षेपण के लिए जल धारा में अपघर्षक जोड़ने का विचार विकसित किया गया था। [21] स्मिथ की अभिकल्पना को 1937 में हाइड्रोब्लास्ट कॉर्पोरेशन के लेस्ली टिरेल द्वारा और परिष्कृत किया गया, जिसके परिणामस्वरूप एक चंचु अभिकल्पना तैयार हुई जिसने गीले क्षेपण के उद्देश्य से उच्च दबाव वाले जल और अपघर्षक का मिश्रण तैयार किया। [22]

आधुनिक अपघर्षक जलप्रधार (एडब्ल्यूजे) कर्तन 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 जलप्रधार स्टील और कंक्रीट जैसी कठोर सामग्री को काटने में सक्षम हैं। यांत्रिक इंजीनियरी पत्रिका के मार्च 1984 अंक में एडब्ल्यूजे से काटे गए अधिक विवरण और सामग्री जैसे कि टाइटेनियम, एल्यूमीनियम, कांच और पत्थर दिखाए गए थे। मोहम्मद हशीश को 1987 में एडब्ल्यूजे बनाने के लिए एकस्वीकृत से सम्मानित किया गया था। [23] हशीश, जिन्होंने नया शब्द अपघर्षक जलप्रधार भी गढ़ा, और उनकी टीम ने कई अनुप्रयोगों के लिए एडब्ल्यूजे तकनीक और उसके हार्डवेयर का विकास और सुधार जारी रखा। एक महत्वपूर्ण विकास टिकाऊ मिश्रण निव्रात नलिका बनाना था जो उच्च दबाव वाले एडब्ल्यूजे की शक्ति का सामना कर सके, और यह बोराइड उत्पाद (अब केन्नामेटल) के मृत्तिका कृति टंगस्टन कार्बाइड मिश्रित निव्रात नलिका की रोक्टेक रेखा का विकास था जिसने एडब्ल्यूजे के परिचालन जीवन को काफी बढ़ा दिया था। [24] AWJ नोजल पर वर्तमान कार्य सूक्ष्म अपघर्षक जलप्रधार पर है ताकि 0.015 इंच (0.38 मिमी) व्यास से छोटे प्रधार के साथ काटने का व्यवसायीकरण किया जा सके।

इंगरसोल-रैंड जलप्रधार प्रणाली के साथ काम करते हुए, माइकल डिक्सन ने टाइटेनियम पटल को काटने का पहला उत्पादन व्यावहारिक साधन लागू किया - एक अपघर्षक जलप्रधार 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 अपघर्षी जलप्रधार हैं:

अपघर्षी जल अलम्बन प्रधार (एडब्ल्यूएसजे) कर्तन

अपघर्षी जल अलम्बन प्रधार (एडब्ल्यूएसजे) - जिसे प्रायः "पिच्छिल प्रधार" या "जल अपघर्षी अलम्बन (डब्लूएएस) प्रधार" कहा जाता है - एक विशिष्ट प्रकार का अपघर्षक जल प्रधार है, जिसका उपयोग जलप्रधार काटने के लिए किया जाता है। अपघर्षक जल अंतःक्षेपक प्रधार (एडब्लूआईजे) के विपरीत, अपघर्षक जल निलंबन प्रधार (एडब्ल्यूएसजे) [25] इसकी विशेषता यह है कि अपघर्षक और जल का मिश्रण चंचु से पहले होता है। इसका प्रभाव यह होता है कि, एडब्लूआईजे के विपरीत, प्रधार में केवल दो घटक होते हैं: जल और अपघर्षक।

चूँकि एडब्ल्यूएसजे में केवल 2 घटक (जल और अपघर्षक) होते हैं, जल द्वारा अपघर्षक कणों का त्वरण एडब्लूआईजे की तुलना में काफी बढ़ी हुई दक्षता के साथ होता है।[26] प्रणाली की समान द्रवचालित शक्ति के लिए अपघर्षक कण डब्ल्यूएआईएस की तुलना में डब्ल्यूएएसएस के साथ तीव्र हो जाते हैं। इसलिए, एडब्ल्यूएसजे के साथ तुलनात्मक रूप से अधिक गहरी या तीव्र कटौती की जा सकती है।

एडब्ल्यूएसजे कर्तन, नीचे वर्णित एडब्लूआईजे कर्तन प्रक्रिया के विपरीत, मशीनन की मांग वाली सामग्रियों के अतिरिक्त, मोबाइल कर्तन अनुप्रयोगों और जल के नीचे काटने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है। [27][28][25] उदाहरणों में बम निपटान सम्मिलित है [29] साथ ही अपतटीय प्रतिष्ठानों को नष्ट करना भी सम्मिलित है [30] या परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में प्रतिघातक दबाव पोत प्रतिष्ठानों को नष्ट करना। [31]

अपघर्षी जल अंतःक्षेपक प्रधार (एडब्ल्यूजे) कर्तन

एडब्लूआईजे [32] एक जल प्रधार द्वारा उत्पन्न होता है जो जल के चंचु से बाहर निकलने के बाद एक मिश्रण कक्ष (एक गुहा) से पारित है और मिश्रण कक्ष के बाहर एक संगमन निव्रात नलिका में प्रवेश करता है। मिश्रण कक्ष में जल के प्रधार का अंदर की हवा के साथ संपर्क नकारात्मक दबाव बनाता है, जल का प्रधार हवा के कणों में प्रवेश करता है। इस नकारात्मक दबाव का उपयोग कक्ष में अपघर्षक के वायवीय अभिगमन के लिए किया जाता है (अपघर्षक को एक नली के माध्यम से मिश्रण कक्ष के पार्श्व उद्घाटन (बोर) में ले जाया जाता है)।

जल के प्रधार के साथ मिश्रण कक्ष में अपघर्षक सामग्री के संपर्क के बाद, व्यक्तिगत अपघर्षक कण त्वरित हो जाते हैं और संगमन निव्रात नलिका 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 एडब्लूआईजे का हिस्सा बन जाती है, जिसमें अब तीन घटक (जल - अपघर्षक - वायु) होते हैं। संगमन निव्रात नलिका में, जो इस उद्देश्य के लिए अपनी लंबाई में अनुकूलित (होना चाहिए) है, अपघर्षक को और तीव्र किया जाता है (जल से अपघर्षक अनाज में ऊर्जा हस्तांतरण) और एडब्ल्यूआईजे आदर्श रूप से संगमन निव्रात नलिका को अधिकतम संभव अपघर्षक अनाज गति पर छोड़ देता है .

जलप्रधार नियंत्रण

चूंकि जलप्रधार कर्तन पारंपरिक विनिर्माण दुकानों में चली गई, इसलिए कर्तक को विश्वसनीय और सटीक रूप से नियंत्रित करना आवश्यक था। प्रारम्भिक जलप्रधार कर्तन प्रणाली ने जॉन पार्सन्स की 1952 एनसी पेषण यंत्र और संचालन जी कोड पर आधारित अनुरेखित्र और सीएनसी प्रणाली जैसी पारंपरिक प्रणालियों को अपनाया था। [33] जलप्रधार प्रौद्योगिकी में निहित चुनौतियों ने पारंपरिक जी-कोड की अपर्याप्तताओं को उजागर किया। सटीकता चंचु की गति को अलग-अलग करने पर निर्भर करती है क्योंकि यह कोनों और विवरणों तक पहुंचती है। [34] उन चरों को सम्मिलित करने के लिए प्रावेदन नियंत्रण प्रणाली बनाना 1990 के दशक के प्रारम्भ में अग्रणी जलप्रधार निर्माताओं के लिए एक प्रमुख नवाचार बन गया, ओमैक्स कॉर्पोरेशन के जॉन ऑलसेन ने जलप्रधार चंचु को सटीक स्थिति में लाने के लिए प्रणाली 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 जलप्रधार निर्माता, फ्लो इंटरनेशनल (फ्लो इंडस्ट्रीज का एक उपोत्पाद) ने उस प्रणाली के लाभों को पहचाना और ओमैक्स सॉफ़्टवेयर को अनुज्ञप्ति दी थी, जिसके परिणामस्वरूप दुनिया भर में अधिकांश जलप्रधार काटने वाले यन्त्र उपयोग में आसान, तीव्र और सटीक हैं। [37]

Large Water Jet Abrasive Cutting Machine
बड़ी जल प्रधार अपघर्षक कर्तक यंत्र

संचालन

सभी जलप्रधार एक चंचु द्वारा धरणी में केंद्रित उच्च दबाव वाले जल का उपयोग करने के समान सिद्धांत का पालन करते हैं। अधिकांश यन्त्र पहले उच्च दबाव वाले पंप के माध्यम से जल चलाकर इसे पूरा करती हैं। इस उच्च दबाव को बनाने के लिए दो प्रकार के पंपों; एक गहन पंप और एक सीधा चालन या अरालदंड पंप का उपयोग किया जाता है। एक सीधा चालन पंप काफी हद तक कार के यन्त्र की तरह काम करता है, जो अरालदंड से जुड़े निमज्जक का उपयोग करके उच्च दबाव वाले नलिका के माध्यम से जल प्रणोदन करता है। एक तीव्रताबोधक पंप एक छोटे छेद के माध्यम से जल को मजबूर करते हुए पिस्टन को स्थानांतरित करने के लिए द्रवचालित तेल का उपयोग करके दबाव बनाता है। [38][39] फिर जल उच्च दबाव वाले नलिका के माध्यम से जलप्रधार के चंचु तक जाता है। चंचु में, जल को एक जड़ित छिद्र द्वारा एक पतली किरण में केंद्रित किया जाता है। जल की इस किरण को चंचु से बाहर निकाला जाता है, जो मैक संख्या 3 के क्रम 2,500 ft/s (760 m/s) पर गति के प्रधार के साथ छिड़काव करके सामग्री को काटती है। [40] अपघर्षक जलप्रधार के लिए प्रक्रिया तब तक समान है जब तक जल चंचु तक नहीं पहुंच जाता। यहां याकूत और अल्यूमिनियम ऑक्साइड जैसे अपघर्षक को अपघर्षक प्रवेशिका के माध्यम से चंचु में डाला जाता है। फिर अपघर्षक एक मिश्रण निव्रात नलिका में जल के साथ मिल जाता है और उच्च दबाव पर अंत में बाहर निकाल दिया जाता है। [41][42]

लाभ

जल प्रधार का एक महत्वपूर्ण लाभ इसकी अंतर्निहित संरचना में हस्तक्षेप किए बिना सामग्री को काटने की क्षमता है, क्योंकि इसमें कोई ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र (एचएजेड) नहीं है। ऊष्मा के प्रभाव को कम करने से धातुओं को बिना विकृत किए, मृदुकरण (धातुकर्म) को प्रभावित किए बिना या आंतरिक गुणों को बदले बिना काटा जा सकता है। [43] नुकीले कोने, कोरतलन, छेददार छेद और न्यूनतम आंतरिक त्रिज्या वाली आकृतियाँ सभी संभव हैं। [44]

जल प्रधार कर्तक सामग्री में जटिल कटौती करने में भी सक्षम हैं। विशेष सॉफ्टवेयर और 3-डी मशीनन हेड के साथ, जटिल आकार तैयार किए जा सकते हैं। [45]

कट की चौड़ाई, या चौड़ाई को चंचु 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 0.04 to 0.05 in (1.0–1.3 mm) होता है, लेकिन उतना ही संकीर्ण 0.02 inches (0.51 mm) हो सकता है। गैर-अपघर्षक कट सामान्यतः 0.007 to 0.013 in (0.18–0.33 mm) होते हैं , लेकिन 0.003 inches (0.076 mm) जितना छोटा हो सकता है, जो लगभग एक मानव बाल के बराबर है। ये छोटे प्रधार विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में छोटे विवरणों की अनुमति दे सकते हैं।

जल प्रधार 0.005 इंच (0.13 मिमी) तक सटीकता और 0.001 इंच (0.025 मिमी) तक दोहराव प्राप्त करने में सक्षम हैं। [45]

इसके अपेक्षाकृत संकीर्ण केर्फ़ के कारण, जल प्रधार काटने से उत्पादित क्षेप्य 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 प्रधार लगभग उपयोग 0.5 to 1 US gal (1.9–3.8 L) प्रति मिनट (कर्तन शीर्ष के छिद्र के आकार के आधार पर) करते हैं, और जल को एक बंद-परिपथ प्रणाली का उपयोग करके पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। अपशिष्ट जल सामान्यतः 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 सामान्यतः भराव क्षेत्र में निपटाया जा सकता है। जल प्रधार भी कम हवा में उड़ने वाले धूल के कण, धुआँ, धुआँ और प्रदूषक उत्पन्न करते हैं, [45] भयानक सामग्रियों के प्रति संचालक के जोखिम को कम करना। [46]

जलप्रधार तकनीक का उपयोग करके मांस काटने से तिर्यक् संदूषण का खतरा समाप्त हो जाता है क्योंकि संपर्क माध्यम को हटा दिया जाता है।

बहुमुखी प्रतिभा

धातु के उपकरण को कर्तक जल का प्रधार

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

सामान्यतः जल के प्रधार से काटी जाने वाली सामग्रियों में कपड़ा, रबर, फोम, प्लास्टिक, चमड़ा, सम्मिश्र, पत्थर, टाइल, कांच, धातु, भोजन, कागज और बहुत कुछ सम्मिलित हैं। [47] अधिकांश मृत्तिका कृति को अपघर्षक जल प्रधार पर भी काटा जा सकता है, जब तक कि सामग्री उपयोग किए जा रहे अपघर्षक की तुलना में नरम हो (मोह मापक्रम पर 7.5 और 8.5 के बीच)। [48] ऐसी सामग्रियों के उदाहरण जिन्हें जल के प्रधार से नहीं काटा जा सकता, वे हैं पायित कांच और हीरे। [46] जल सम्प्रवाहन 6 इंच (150 मिमी) धातुओं और 18 इंच (460 मिमी) अधिकांश सामग्रियों को काटने में सक्षम हैं [49], हालांकि विशेष कोयला खनन अनुप्रयोगों में [50], जल प्रधार 100 फीट (30 मीटर) 1 इंच (25 मिमी) तक चंचु का उपयोग करके काटने में सक्षम हैं।

विशेष रूप से अभिकल्पना किए गए जल प्रधार कर्तक का उपयोग सामान्यतः सड़क की सतहों से अतिरिक्त बिटुमेन (अवाष्पशील प्राकृतिक पदार्थ) को हटाने के लिए किया जाता है जो योजक सम्प्रवाहन का विषय बन गया है। सम्प्रवाहन गर्म मौसम के उपरान्त होने वाली एक प्राकृतिक घटना है, जहां गीले मौसम के उपरान्त बिटुमिनस योजक परत के साथ समुच्चय समतल हो जाता है, जिससे सड़क की सतह खतरनाक रूप से निर्बाध हो जाती है। [51]

उपलब्धता

वाणिज्यिक जल प्रधार कर्तन प्रणाली दुनिया भर के निर्माताओं के पास विभिन्न आकारों में और विभिन्न प्रकार के दबावों में सक्षम जल पंपों के साथ उपलब्ध हैं। विशिष्ट जल प्रधार काटने वाली मशीनों में कार्यशील आवरण कुछ वर्ग फुट जितना छोटा या सैकड़ों वर्ग फुट तक होता है। अत्युच्च दाब जल पंप न्यूनतम 40,000 पीएसआई (280 एमपीए) से लेकर 100,000 पीएसआई (690 एमपीए) तक उपलब्ध हैं। [45]

प्रक्रिया

जल प्रधार कर्तन की छह मुख्य प्रक्रिया विशेषताएं हैं:

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

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

किनारे की गुणवत्ता

वॉटरजेट-कट भागों के लिए अलग-अलग किनारे के गुण


जल प्रधार काट भागों के लिए किनारे की गुणवत्ता को गुणवत्ता संख्या क्यू1 से क्यू5 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, क्यू1 की काटने की गति में अंतर क्यू5 की गति से 3 गुना अधिक तीव्र हो सकता है। मोटी सामग्रियों के लिए, क्यू1, क्यू5 से 6 गुना तीव्र हो सकता है। उदाहरण के लिए, 4 इंच (100 मिमी) मोटा एल्यूमीनियम Q5 0.72 इंच/मिनट (18 मिमी/मिनट) होगा और Q1 4.2 इंच/मिनट (110 मिमी/मिनट) होगा, जो 5.8 गुना तीव्र होगा। [54]

बहु-अक्ष कर्तन

Main article: बहु-अक्ष मशीनन
File:5-Axis-Waterjet-Cutting-Head.jpg
एक 5-अक्ष जलप्रधार कर्तक शीर्ष
File:5-Axis-Waterjet-Part.jpg
एक 5-अक्ष जलप्रधार भाग

1987 में, इंगरसोल-रैंड जलप्रधार प्रणाली ने 5-अक्ष शुद्ध-जल जलप्रधार कर्तन प्रणाली को प्रस्तुत किया, जिसे यंत्रमानववत् जलप्रधार प्रणाली कहा जाता है। प्रणाली एक शिरोपरि गैन्ट्री अभिकल्पना थी, जो समग्र आकार में एचएस-1000 के समान थी।

हाल की प्रगति के साथ नियंत्रण और गति प्रौद्योगिकी में, 5-अक्ष जल प्रधार कर्तन (अपघर्षक और शुद्ध) एक वास्तविकता बन गई है। जहां जल सम्प्रवाहन पर सामान्य अक्षों को Y (पीछे/पीछे), X (बाएं/दाएं) और Z (ऊपर/नीचे) नाम दिया गया है, 5-अक्ष प्रणाली आम तौर पर एक A अक्ष (लंबवत से कोण) और C अक्ष (Z-अक्ष के चारों ओर घूर्णन) जोड़ेगी। कर्तक शीर्ष के आधार पर, ए अक्ष के लिए अधिकतम काटने का कोण 55, 60, या कुछ स्तिथियों में ऊर्ध्वाधर से 90 डिग्री तक कहीं भी हो सकता है। इस प्रकार, 5-अक्ष कर्तक से अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला खुलती है जिसे जल सम्प्रवाहन कर्तन यंत्र पर मशीनीकृत किया जा सकता है।

5-अक्ष कर्तन अक्ष 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 झाल तैयारी जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकता है, जहां एक हिस्से के सभी किनारों पर एक कोरतलन कोण को काटने की आवश्यकता होती है जिसे बाद में जोड़ दिया जाएगा, या क्रमसूक्ष्मण क्षतिपूर्ति उद्देश्यों के लिए जहां केर्फ़ कोण को अपशिष्ट सामग्री में स्थानांतरित किया जाता है - इस प्रकार सामान्यतः क्रमसूक्ष्मण को समाप्त कर दिया जाता है जल प्रधार-कट भागों पर पाया गया। 5-अक्ष वाला शीर्ष उन हिस्सों को काट सकता है जहां Z-अक्ष भी अन्य सभी अक्षों के साथ घूम रहा है। इस पूर्ण 5-अक्ष कर्तन 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 परत से मुक्त करने के लिए अतिरिक्त कटौती की आवश्यकता हो सकती है। उचित राहत कटौती के बिना किसी जटिल हिस्से को पटल से गंभीर कोण पर खिसकाने का प्रयास करना कठिन हो सकता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ About waterjets, archived from the original on 2010-02-26, retrieved 2010-02-13.
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बाहरी संबंध

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