ماشینکاری نوین با روش جت آب سایندهawj
ماشینکاری نوین با روش جت آب سایندهAWJ
پیمان محمدپور صومعه – بابک عبدالله زاده – رامین محمدپور شتربانی
دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز – عضو باشگاه پژوهشگران جوان
چکیده
تحقیقات و پیشرفتهای گوناگونی در دهه های اخیر برای فهم علم برش با جت آب ساینده انجام شده است که در اینجا مکانیزم های اصلی برداشت ماده توسط این روش توضیح داده می شود که بحثهای بیشتر روی بسیاری از جنبه های جت آب ساینده بعلاوه پردازش بعضی مواد ویژه مهندسی می باشد که این معیارها اغلب تحت عنوان معیارهای انجام برش یا کمیت های اجرای برش کاری شناخته می شوند که شامل نرخ برداشت ماده ، مشخصات شکاف ( شامل هندسه و شکل شیار ) ، کیفیت سطح ماشینکاری شده ، عمق برش ( یا عمق نفوذ جت ) ، جنس نازل و …. از آنجا که یک فاکتور اصلی در برش توسط جت آب ساینده نیست و بیشتر مطالعات روی سایش نازل و طرحهای نازل و جنس نازل برای کاهش نرخ سایش و نمایش دادن سایش نازل متمرکز است ، تمرکز این مقاله روی معیارهای دیگر اجرای برش است .
واژه های کلیدی : ماشین کاری نوین – جت آب – برداشت ماده – مواد ساینده
۱. مکانیزم های برداشت ماده
مکانیزم های برداشت ماده در AWJ می تواند به ۲ دسته تقسیم بندی شود ، میکرومکانیسم و ماکرومکانیسم. مطالعات پیشین مکانیسم ها در ارتباط با برداشت ماده توسط یک ذره بود ، در حالی که اخیرا روی فرایند ایجاد شیار تمرکز می شود.
۱-۱. مکانیزم سایش ذرات انفرادی
در حالت کلی ، برش AWJ بنظر می رسد که یک فرآیند میکروماشینکاری با استفاده از ذرات ساینده برای فرسایش سطح ماده است. ضربه ذرات جامد عمل اصلی برداشت ماده است. در مقابل فرآیندهای ماشینکاری ساینده سنتی مانند سنگ زنی ، برش AWJ ذرات معلقی را استفاده می کند که موقعیت شان بطور نامنظم تغییر می کند و ذرات ممکن است سرعت خطی و زاویه دار داشته باشند. بنابراین ، توضیح فرایند برش ذرات مشکل است. با این وجود در حالت کلی این عقیده وجود دارد که تئوری های سایش سنتی برای مواد ترد و مواد شکننده برای عمل برداشت ماده فرسایشی در برشکاری AWJ به کار می رود. بر اساس این تئوری های سایش فرسایشی خشک ، بعضی مدل های فرسایش ذرات برای برش AWJ برای مواد مختلفی توسعه داده شده اند. اکنون این تئوری ها و مدل ها بررسی می شود. (شکل۱)]۱[ و ]۲[
http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_1.jpg
شکل ۱ : فرسایش دو بعدی با استفاده از برش یک سطح شکننده
۲-۱. مکانیزم های سایش برای مواد شکننده :
۱-۲-۱. برشکاری در مقیاس میکرو :
تحقیقات مهم متعددی مکانیزم های سایش مواد شکننده را بررسی کرده اند ، که بسیاری از آنها از مدل برش میکروی فینی گرفته شده اند. تحلیل فینی از سایش ماده شکننده شامل نشان دادن حرکت یک ذره ساینده است که با سطح ماده برخورد می کند. حجم ماده برداشته شده ، به عنوان حجمی که توسط نوک ذرات جارو می شوند تعریف می شوند، که در اصل نتیجه یک تغییر شکل پلاستیک ماده در اثر ضربات ساینده است.
ذره در مسیر حرکتش بصورت زاویه ای تحت زاویه http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_2.png به سطح ماده ضربه می زند. این ضربه باعث تغییر شکل پلاستیک ماده یا عمل برش می شود. ملاحظه شده است که عمل برش یک ذره وقتی که حرکت افقی ذره در ماده هدف متوقف می شود ، و یا وقتی که نوک ذره سطح ماده را ترک می کند ، تمام خواهد شد.
برای تعیین مقدار برداشت ماده توسط یک ذره ، بنظر می رسد که یک ذره سخت و گوشه دار به یک سطح نرم تحت زاویه http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_3.png برخورد می کند ، ( همانگونه که در شکل ۳ (a) نشان داده شده است ) ، و مانند یک ابزار تیز در سطح فرو می رود. عبارات ریاضی برای ماده برداشت شده توسط یک ذره ، Q ، به ترتیب برای زوایای کم و زیاد برخورد بصورت زیر است :
(۱) http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_4.png
(۲) http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_5.png
که http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_6.png جرم یک ذره ساینده ، http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_7.pngسرعت ذره ساینده ،http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_8.png زاویه برخورد ذره ، http://engpedia.ir/wp-content/uploads/081113_0242_9.pngجریان فشار ماده هدف ، http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_10.pngنسبت نیروی عمودی به افقی، و http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_11.png است.
این مدل موانعی برای تاثیر فشار جریان ،عامل سرعت ذره ، و قابلیت اجرای مدل وقتی که زاویه برخورد نزدیک به http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_12.png است دارد. نکته بعدی تحلیل بالا بوسیله فینی و مک فارن ، تخمین های واقعی تری در مورد بر هم کنش نیروهای بین ذرات و سطح ماده که باعث افزایش سرعت ذرات از ۲ به ۵/۲ می شود را دارد. این متن بر اساس نظریه فینی است بخصوص در زوایای برخورد کم ( وقتی فرمول ۱ اعمال می شود ) ]۱[
۲-۲-۱. تغییر شکل- برش
در یک بررسی تجربی ، بیتر پیشنهاد کرد که سایش مواد شکننده شامل دو مکانیزم سایش است که همزمان اتفاق می افتند. اول سایش تغییر شکلی است که بوسیله تغییر شکل مکرر در برخورد با ذرات ایجاد می شود ، و منجر به جداسازی احتمالی ( نامنظم ) ماده می شود. دوم سایش برشی است که در اثر عمل برشی حرکت آزاد ذرات اتفاق می افتد. سایش تغییر شکلی در حقیقت به سرعت ذرات عمود بر سطح ماده بستگی دارد. در حالی که اجزای سرعت ذرات در جهت موازی با سطح ماده در سایش برشی تعیین کننده هستند.
بیتر سپس ۲ سوال را برای برداشت ماده تحت هر مکانیزم مطرح کرد. برداشت ماده نهایی مجموع هر دو حالت است. حجم ماده برداشته شده توسط سایش تغییر شکلی بصورت زیر است :
(۳) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_13.png
که http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_14.png فاکتور سایش تغییر شکل است ، و سرعت ذرات حیاتی بالا است که می تواند ماده را بردارد. سایر عوامل در فهرست اصطلاحات آمده است. متشابها ، حجم برداشت ماده توسط سایش برشی در فرمول زیر می آید:
(۴) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_15.png
که http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_16.png فاکتور سایش برشی است ، و Cیک پارامتر تجربی است.
۳-۲-۱. تغییر شکل با شیار دادن ( کندن )
بر اساس مشاهده یک اسکن الکترون میکروسکوپی (SEM) ، هوچینگ یک توضیح جایگزین برای فرآیند برش میکرونی در فرسایش ذرات جامد ارائه کرد. او پیشنهاد کرد که ضربه ذرات نا منظم می تواند به دو دسته تقسیم بندی شود ، که آنها را تغییر شکل با کندن و تغییر شکل برشی نامید. ( شکل ۲). روش تغییر شکل با کندن زمانی اتفاق می افتد که ذرات کروی یا یک بخش گرد از یک ذره نا منظم به ماده ضربه می زند.
http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_17.jpg
شکل ۲ : کندن و شیار زدن با استفاده از ساینده ها
بنابراین یک زاویه انحراف منفی بزرگ برای برداشت ماده استفاده می شود. در مقابل ، تغییر شکل برشی برای لبه های تیز ، ذرات گوشه داری که زاویه انحراف مثبت دارند مهم است. هاچینگ همچنین روش تغییر شکل برشی را به ۲ نوع بر اساس جهت چرخش ذرات دسته بندی کرد. وقتی یک ذره به سمت جلو می چرخد ، یک لبه دهانه آتش فشانی مشخص ایجاد می شود ( برش نوع I ) ، در حالی که چرخش رو به عقب ذرات باعث برداشت براده می شود ( برش نوع II ). بنظر می رسد که تغییر شکل برشی و تغییر شکل با کندن بطور همزمان اتفاق می افتند ، هر چند تشخیص اینکه کدامیک اتفاق می افتد بسیار سخت است.
۳-۱. مکانیزم های فرسایشی برای مواد شکننده :
ثابت شده است که مکانیزم سایشی برای مواد شکننده با مواد ترد کاملا متفاوت است. در حالت کلی ، یک فرایند برداشت ماده در ماده شکننده از طریق ایجاد ، افزایش و برخورد میکرو ترکهای ایجاد شده بوسیله ضربه های ذرات اتفاق می افتد. مکانیزم های سایشی ایجاد شده با این فرایند ها به سه نوع تقسیم بندی می شوند. ]۳[
- ترک مخروطی ، بر این اساس که فرسایش در کل توسط گسترش ترک و برداده برداری ایجاد می شود.
- ترک نهایی ، بر این اساس که شرکت تغییر شکل پلاستیک در فرآیند ایجاد ترک و براده برداری سطح است و
- ترک بین دانه ای
۱-۳-۱. ترک مخروطی :
یک نمونه مکانیزم فرسایش ترک مخروطی توسط شلدون و فینی ارائه شده ، که در آن مواد کلاً توسط گسترش ترک و براده برداری برداشته شده است. بنظر می رسد که فرسایش در اثر فشارهای تماسی هرتزی ( منظم ) در حین ضربات ایجاد می شود. بنابراین مدل ارائه شده مدل ترک مخروطی هرتزی نامیده می شود. این فشارها باعث بزرگ شدن ترکهای حاصل از ترکهای پیشین در سطح هدف باری که در آن گسترش ترک ایجاد می شود، خواهد شد. توزیع ترکهای سطحی به احتمالات ویبل بستگی دارد. برداشت حجمی هر ضربه با عمق نفوذ ذرات و سطح ماده ترک خورده متناسب است.
- برداشت ماده ایجاد شده در حالتی که اندازه ذره ( شعاع ) ، R ، سرعت ذره http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_18.png و ثابت ویبل m است به صورت زیر است:
- (۵) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_19.png
که http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_20.png ثابتی است که توسط جنس هدف وذرات تعیین می شود و نماهایb,a به ترتیب در زیر داده شده است .
- ( برای یک ذره مدور ) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_21.png
( برای یک ذره گوشه دار ) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_22.png
( برای شکلهای دیگر ذرات ) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_23.png
اگر چه مدل ترک مخروطی یک توضیح مدلل برای فرآیند فرسایش در مواد شکننده تامین می کند، پایه فیزیکی آن مستلزم این مطلب است که ایجاد ترک هرتزی در مواردی به کار می رود که ایجاد ترک فاکتور اصلی در برداشت ماده در حین فرسایش است. ]۴[
۲-۳-۱. ترک نهایی :
اونس و دیگران فرآیندهای فرسایش را برای ضربه یک ذره در رفتار ترک بطور تجربی توضیح داده اند و تشکیل ترک نهایی را در تثبیت حجم ماده از دست رفته یا روش برداشته شده بررسی کرده اند. به نظر می رسد که نرخ فرسایش با مقدار ماده ای که توسط هر ضربه برداشته می شود متناسب است. آنها برداشت ماده توسط ضربه یک ذره را از عمق شکست نهایی و شعاع موثر http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_24.png ، تعیین کردند. فرمول حاصل بصورت زیر است:
(۶) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_25.png
که http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_26.pngچگالی ذره است ، http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_27.pngفاکتور شدت فشار بحرانی ، و H سختی ماده هدف است.
ویدر هورن یک مدل ترک نهایی بر اساس یک تئوری الاستیک – پلاستیک برای تعیین فرسایش مواد پیشنهاد کرد. با در نظر گرفتن این که اندازه ترک نهایی با اندازه ترک شعاعی متناسب است و اینکه عمق ترک های نهایی با ماکزیمم نفوذ ذرات متناسب است ، سایش توسط یک ذره را بصورت زیر نشان دادند. (شکل۳)
می توان مشاهده کرد که فرمول (۷-۲) و (۶-۲) فقط در بعضی از مقادیر نماهای ترکیبی با هم متفاوتند زیرا تحت فرضیات مختلف ایجاد شده اند.
http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_29.jpg
شکل ۳ : ترک عمقی مواد ترد
۳-۳-۱. ترک بین دانه ای
با این فرض که عیوب ایجاد شده توسط یک ذره ضربه زننده به شکل ترکهای مرز دانه ای است، ریتر یک مکانیزم ترک بین دانه ای برای فرسایش مواد پیشنهاد کرد و مدل را توسعه داد. تحت این مکانیزم، انرژی همراه با ایجاد یک حفره روی سطح ماده انرژی شکست مرز دانه ای که با ایجاد تعدادی از دانه ها در هر حفره و مساحت هر دانه زیاد می شود ، که مساحت سطح هر دانه با متوسط قطر دانه ها، dc ، متناسب است. اندازه حفره با انرژی جنبشی ذره ، ke ، و حجم برداشت ماده در هر ضربه که بوسیله توان سوم قطر حفره حاصل می شود متناسب است.
فرمول نهایی برای برداشت ماده توسط یک ذره بوسیله فرمول زیر داده می شود:
(۸) http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_30.png
که E ضریب الاستیسیته ماده هدف ، d قطر متوسط دانه ها و kc فاکتور شدت فشار بحرانی است.
۴-۱. فرانید ایجاد شکاف
تئوری پذیرفته شده برای مکانیزم فرآیند برداشت ماده یا فرآیند تشکیل شکاف توسط هاشیش انجام شده است. هاشیش یک بررسی روی فرآیند ماشینکاری AWJ با استفاده از فیلم های سرعت بالا برای ثبت فرآیند برداشت ماده روی یک نمونه پلکسی گلاس انجام داد. او فهمید که فرآیند برداشت ماده در جهت جریان جت یک فرآیند نفوذ دوره ای است که شامل دو دستور یا ناحیه است که او آنرا « ناحیه سایش برشی » و « ناحیه سایش تغییرشکلی » با توجه به تئوری فرسایش بیتر نامید. هاشیش همچنین پیشنهاد کرد که در مورد بر هم کنش جت و ماده در جهت انتقال جت، فرآیند برش شامل سه مرحله است: مرحله ورودی ، مرحله برش دوره ای و مرحله خروجی. این مراحل بررسی نشده اند.
۱-۴-۱. ایجاد پله و نواحی برش
در مطالعه واقعی روی نمونه های پلکسی گلاس شفاف با فیلم های سرعت بالا ، هاشیش دریافت که یک حالت ثابت سطح مشترک بین جت و ماده قطعه کار از بالای شکاف تا عمق hc ( شکل ۲) وجود دارد. به همین خاطر ، پله هایی در ماده ایجاد می شود و بنظر می رسد که در زیر ضربه جت حرکت می کند تا جت به عمق نهایی h برسد. انحنای شکاف در hc ناگهان تغییر می کند ، و نشانه ای از تغییر حالت یک روش برداشت ماده به روش دیگر دارد .( شکل۴)
هاشیش به منطقه بالای عمق hc یعنی منطقه سایش برشی که بیتر تعریف کرده بود مراجعه کرد ، که ذرات ساینده در یک زاویه تمایل کم با در نظر گرفتن هندسه موضعی شکاف به قطعه ضربه می زند. در این ناحیه ، ماده در ابتدا بوسیله فرایند برشکاری میکرو برداشته می شود ، در فرآیند حالت ثابت که نرخ برداشت ماده برابر است با جابجایی ماده توسط حرکات جت.
http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_31.jpg
شکل ۴ : سایش برشی و سایش تغییر شکلی
وقتی ناحیه سایش برشی در عمق hc تمام می شود ، ناحیه تشکیل پله شروع می شود و جت با برداشتن پله در حین افزایش سرعت با افزایش عمق در ماده نفوذ می کند. این ناحیه ، ناحیه سایشی تغییر شکل است ، که در آن ذرات در زاویه های بزرگی به ماده برخورد کرده و باعث برداشت ماده می شود.
برداشت ماده در ناحیه سایش تغییر شکل بوسیله تغییر شکل پلاستیک و تشکیل ترک حاصل از بمباران ذرات تحت تاثیر قرار می گیرد. مکانیزم تشکیل پله توسط پاول و دیگران و مامبر و کووا چویچ مورد بررسی قرار گرفته است. پاول و دیگران پیشنهاد کردند که هنگامی ماده در عمق کار برداشته می شود ، زاویه تمایل بین ذرات ساینده و سطح ماده موضعی صفر می شود. در زاویه ضربه صفر ، برداشت ماده اتفاق نمی افتد. با این حال ، در اثر عبور ممتد جت ، پله های کوچک تشکیل می شوند ، چنین پله هایی باعث تغییرات ناگهانی در انحنای شکاف و زاویه ضربه می شود. در این مرحله ذرات به طور عمودی به کنار ضربه می زنند و بنابراین برداشت ماده در این جهت ها می تواند مانند تغییر شکل پلاستیک مدل شود.
بر اساس بررسی هاشیش ، مامبر و موواچویچ ، که پدیده تشکیل پله را از نقطه نظر نیروی بدنه جت تعریف می کنند، در ابتدای فرآیند برداشت ماده ، جت در جهت موازی با محورش به سطح مقطع کار برخورد می کند. با افزایش عمق برش ، زاویه برخورد موضعی افزایش می یابد. بدلیل استحکام بدنه بالای آنها ، ذرات ساینده نمی توانند دچار تغییرات ناگهانی زیادی در جهت جریان آب شوند ، و یک فرآیند جداسازی اتفاق می افتد. این فرآیند منجر به جمع آوری موضعی ضربات ذره می شود. نتیجه این فرآیند تشکیل پله موضعی است. شکل پله با انجام برداشت ماده تا زمانی که به یک شکل مناسب برسد تغییر می کند. این شکل مناسب توسط تشکیل پله موضعی است.
شکل پله با انجام برداشت ماده تا زمانی که به یک شکل مناسب برسد تغییر می کند. این شکل مناسب توسط یک ضربه با زاویه http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_32.png مشخص می شود. سپس فرآیند برداشت ماده به یک فرآیند سوراخکاری تبدیل می شود. وقتی که ذرات ساینده نتوانند ماده بیشتری را بردارند، مرحله نهایی فرآیند برش حاصل می شود.
در مقابل کار هاشیش ، زنگ و کیم ، مدل فرآیند برش دو مرحله ای دیگری را توسعه دادند آنها ثابت کردند که پله های ایجاد شده باعث ضربات با زاویه زیاد می شود، و پیشنهاد کردند که ضربه مستقیم جت فقط قسمت بالای جلوی برش، زیر جایی که ضربات دوم و سوم جت کج شده اتفاق می افتد. آنها قسمت بالا یا مرحله اول را ناحیه ضربه مستقیم نامیدند، که در آن ذرات ساینده مستقیماً کل قسمت برش را تحت پوشش قرار می دهند. هنگامی که جت به جلوتر می رود و به ماده نزدیکتر می شود، ناحیه پشت قسمت جانبی جت آب ساینده در معرض یک ضربه ثانویه بوسیله ذرات ساینده کج شده قرار می گیرد که باعث یک تغییر ناگهانی منحنی جلوی برش می شود. کل پیشانی برش شامل چندین چرخه تشکیل پله می شود. ترکیب کلیدی مدل زنگ و گیم این است که فرآیند کلی برش با ضربات ذرات ساینده در زاویه های تمایل، بدون در نظر گرفتن جنس ماده هدف، همراه است. (شکل۵)
http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_33.jpg
شکل ۵ : مدل zengو kim برای ناحیه ضربه ۲ مرحله ای
۲. مراحل فرایند برش:
بعضی بررسی ها گزارش می دهد که فرآیند برش در مسیر انتقال جت انجام می شود. کارهای بیشتری که نشان داده شده مربوط به هاشیش است. او مطالعات واقعی و عملی را برای مواد شفاف مانند شیشه، لگزان و پلکسی گلاس انجام داد و گزارش داد که فرآیند برش در جهت انتقال در سه مرحله انجام شده است که عبارتند از یک مرحله ورودی ، یک مرحله برش و یک مرحله خروجی .(شکل۶)
http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_34.jpg
شکل ۶ : سه مرحله hasish
برای فرایند برش
در مرحله ورودی، مکانیزم های برش مختلفی تا زمانی که بیشترین عمق برش حاصل می شود پیش می روند. یعنی ضربات در هر دو حالت زوایای کم و زوایای زیاد اتفاق می افتد. در این مرحله جت وارد قطع کار می شود و باعث افزایش عمق می شود. در آغاز این مرحله، برش با استفاده از فرسایش نفوذ به طور کامل پیشرفت کرده است و یک انحراف رو به بالای جت بزرگی اتفاق می افتد.
مرحله دوم برش یک فرآیند برش چرخه ای است که تا زمانی که جت به انتهای ماده می رسد ادامه می یابد. در این مرحله ، یک حالت ثابت بر هم کنش وجود دارد که در محدوده سایش برشی که پله ها وجود دارند و در زیر ضربات جت تا جایی که به عمق نهایی می رسد حرکت می کنند.
مرحله خروجی مرحله ای است که فرآیند برش به انتها می رسد. وقتی که جت از لبه قطعه کار خارج می شود، یک مثلث بریده شده تشکیل شده است که با انحراف به جلوی جت همراه است. این اثر نشان می دهد که عمق محدوده سایش برشی تمام می شود، تقریباً موقعیت بالای مثلث را نشان می دهد.
۳. مشخصات شکاف
مشابه سایر روش های برش کاری با جت، AWJ شیارهایی تولید می کند که مشخصات یکنواختی دارد. شکل ۷ یک نمای شماتیک از شیار تولید شده بوسیله AWJ را نشان می دهد. در حالت کلی، شیار بوسیله یک ورودی پهن تر مشخص شده و پهنای آن وقتی جت وارد ماده می شود کم می شود، بنابراین یک شیار مخروطی تولید شده است. در لبه های بالایی شیار، یک گوشه کوچک گرد ممکن است در اثر تغییر شکل پلاستیک توسط بمباران جت تولید شود. وقتی یک برش طولانی تر در معرض واتر جت ساینده قرار می گیرد، گردی قسمت بالای برش مشخص تر می شود. گوشه های گرد هنگام برش مواد ترد بیشتر قابل تشخیص است تا مواد شکننده و سخت. هنگام برش مواد ترد، پره ها ( لبه های زائد ) ممکن است در خروجی برش تشکیل شوند زیرا موادی که تغییر شکل پلاستیک داده اند در زیر شکاف دور هم جمع می شوند.
سطح تولید توسط AWJ دو منطقه جدای متمایز دارد، که در شکل ۷ نشان داده شده، منطقه نرم بالایی که بوسیله زبری سطح مشخص می شود، و منطقه شیار دار که موجدار بودن مشخصه ترکیب این سطح است. اصطلاح عمق نرم برش اغلب برای نشان دادن عمق منطقه نرم بالایی استفاده می شود، که نفوذ جت معادل عمق برش است. در مورد برش چند مرحله ای که جتچند بار مسیر را می پیماید و همان شیار را می برد، مجموع نفوذ جت در همه پاسها عمق کلی برش را می سازد. بعلاوه، علائم موجی روی سطح قطعه کار زاویه های روبه عقب دارد، که با نفوذ جت به داخل ماده بیشتر می شود.
وقتی که واتر جت قادر به بریدن ماده نیست، یک حفره بزرگ در زیر شکاف ایجاد می شود که در شکل ۸ نشان داده شده است. که این اثر چن و دیگران را راهنمایی کرد که شکاف را به ۳ منطقه برش تقسیم کنند. دو منطقه اول مشخصه هایی یک برش سراسرای را داراست، اما ناحیه سوم یک گودال پیچیده با شکل نامنظم در زیر یک برش غیر طولی است.
http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_35.jpg
شکل ۷ : نمای شیار سرتاسری
بر اساس مکانیزم های فرسایش ذرات که توسط بیتر و فینی ، پیشنهاد شده ، هاشیش بررسی کرد که مکانیزم های برش در دو محدوده اول مانند سایش برشی و سایش تغییر شکلی ، با توجه به اینکه ، وقتی چن و دیگران فرآیند برش را بررسی کرده اند در منطقه سوم که توسط سایش فرسایشی در زوایای حمله ذرات بزرگ کنترل شده اند و نیز توسط انحراف رو به بالای جت.
http://engpedia.ir/wp-content/upload...13_0242_36.jpg
شکل ۸ : نمای یک برش ناقص
در حالت کلی، این نکته واضح است که افزایش فشار آب و نرخ جریان جرمی ساینده و کاهش سرعت انتقال جت و فاصله بین نازل و سطح قطعه کار باعث افزایش عمق برش و عمق برش نرم، و کاهش مخروطی شدن شکاف و زبری سطح می شود. همچنین این قضیه روشن است که فشار آب و سرعت انتقال جت تاثیر بیشتری بر عمق برش و عمق صیقلی برش دارد تا نرخ جریان جرمی ساینده و فاصله نازل تا قطعه کار.
۳. نتیجه گیری
در این فرآیند از انرژی بصورت مستقیم آن برای برداشت ماده از قطعه کار استفاده می شود. دامنه کاربرد فرآیندهای جدید ماشینکاری توسط خواص قطعه کار، مانند هدایت الکتریکی و حرارتی، دمای ذوب، معادل الکتروشیمیایی و … تعیین می شود. این روشهای جدید می توانند نقاطی از قطعه کار را ماشینکاری نمایند که دسترسی به آن نقاط با روشهای سنتی ماشینکاری امکان پذیر نیست. استفاده از این روشها در کارگاهها افزایش چشمگیر و مطلوبی داشته است. اهمیت این فرآیندها با توجه به انجام ماشینکاری دقیق و یا فوق دقیق بسیار بیشتر می شود. برخی از محققان به این نتیجه رسیده اند که که این دقت های بالا را نمی توان با روشهای قراردادی بدست آورد، زیرا در آنها ماده به شکل براده برداشته می شود. با وجود این، چنین دقت هایی را می توان با استفاده از برخی روشهای پیشرفته ماشینکاری بدست آورد که در آنها ماده به شکل اتم های جدا یا مولکولهای جدا و یا گروهی از اتم ها و مولکولها برداشته می شود.
مراجع
[۱] B. Jurisevic, K.C. Heiniger, K. Kuzman, M. Junkar, Incremental sheet metal forming with a high-speed water jet, Proceedings of the IDDRG Congress 2003, Bled, Slovania, 11–۱۵ May 2003, pp. 139–۱۴۸.
[۲] International Patent WO 00/16926–PCT/US99/21890, 20 September 1999, Ball Corporation (US).
۳- ایگور پوپوف ، ترجمه شاپور طاحونی “مقاومت مصالح” ، چاپ اول، انتشارات سایول، تهران، ۱۳۶۳.
۴- جزوه اصول و قوانین شکل دهی فلزات ، دکتر محمد رضا آسف
۵- محمد رضا خویی و محمدرضا افضلی “ماشین کاری و ماشین های ابزار ” چاپ اول ۷۸
منبع طراحي مدرن و آموزش نرم افزار PTC Creo & Pro/E
