חיתוך בסילון מים
חיתוך בסילון מים היא שיטה המנצלת סילוני מים בלחץ גבוה לצורך חיתוך חומרים. קיימות גרסאות בהן מעורבים המים בחומר גרגירי שוחק המשפר את יכולת החיתוך בחומרים קשים.
אופן הפעולה
חלקיקי המים מקבלים מהירות ותאוצה גדולים על ידי העברת כמות מים אדירה דרך דיזה בעלת פתח צר. הלחץ האדיר פוגע בחומר וחותך אותו. לחץ המים פוגע באזור קטן ביותר בחומר, בו מתפתחים סדקים קטנים. סילון המים שוטף את החלקיקים שנוצרים כתוצאה מהחיתוך והסדקים מתפתחים ומתקדמים בחומר עד לחיתוך החומר לגמרי.
גודל הדיזה ולחץ המים מאפשרים שליטה מדויקת במהירות וכיוון החיתוך. למכשיר החיתוך עצמו ניתן להוסיף מגביר לחץ - מ-20,000 עד ל-50,000 Psi, המאפשר לקבל לחץ גדול ושינוי לחץ כתלות בקושי החומר שאותו חותכים.
ישנן שיטות המשתמשות בסילון מים בלבד המתאים למתכות רכות או לחומרים שמתפתחים בהם סדקים במהירות (חומרים קרמיים). שיטות אחרות משתמשות בעירוב חומר אברזיבי (שוחק) במים (למשל זירקוניה או אלומינה) לפני ההסנקה לחיתוך חומרים בעלי קושי רב יותר. לרוב משתמשים בגרפיט או זכוכית לשם כך. לגרפיט יש חוזק רב והוא נשבר בצורה חלקה, זול יחסית ליהלום, הזכוכית קצת פחות חזקה מגרפיט אך היא זולה מאוד.
לשיטה תכונות ההופכות אותה לשימושית במגוון יישומים. ניתן לחתוך חומרים בעלי טווח רחב של קשיות ומתקבל חיתוך חלק. החיתוך עשוי להיות מהיר יחסית לעיבוד שבבי אך מהירות החיתוך מושפעת מאוד מעובי החיתוך ולכן לעיתים עיבוד שבבי יעיל יותר, רועש מאוד עקב הלחץ הגבוה בו המים יוצאים מראש ההתזה ואינו כרוך בשימוש בחומרים מסוכנים. בשיטה זו אין יכולת לשלוט בעומק החיתוך אלא ניתן לבצע חיתוך מלא בלבד. כמו כן, גאומטרית החיתוך מוגבלת ביותר יחסית לצורות עיבוד אחרות.
המכונות הנפוצות כיום הן ממוחשבות ואוטומטיות (CNC) וניתן לבצע חיתוך ישירות מתוך קובץ תכנון בעזרת מחשב (תיב"ם) במגוון פורמטים.
היסטוריה
מקור שיטה זו עוד בימים שעבדו במכרות פחם עם סילוני מים לסילוק הסלעים שנחצבו או פוצצו. ב-1930 רוסיה התקדמה בחקר סילון המים וניסתה לחתוך את הסלעים עצמם על ידי סילון מים רב עוצמה בלחץ 7000 PSI.
בשנות ה-70 פיתחה ארצות הברית מכשירי חיתוך בסילון מים בלחץ 40,000 PSI. היישומים התעשייתיים במכונות לחיתוך בסילון מים החלו בתחילת שנות השבעים עם שילוב של מערכות מים בלחץ כ-60,000 PSI, בהם סילון המים נע במהירות גבוהה פי שלושה ממהירות הקול.
ד"ר מוחמד חשיש (אנ') נחשב למפתח שיטת העיבוד בסילון מים.
שימושים
משתמשים בחיתוך בסילון מים לשימושים הבאים:
- חיתוך פלדות - על ידי סילון המים המעורבב עם חומר אברזיבי ניתן לחתוך פלדות כלים. לרוב לחיתוך זה משתמשים בשיטות המקובלות (חריטה, כרסום וקידוח) אך אותן שיטות גורמות לחום רב בתהליך, דבר הפוגם הן בחומר המעובד והן במיכשור. בחיתוך על ידי סילון לא נוצר חום זה.
- חיתוך עץ - בעזרת סילון מים וחומר אברזיבי ניתן לחתוך ולעבד כמעט כל עץ. החומר האברזיבי משאיר את פני השטח חלקים לחלוטין.
- חיתוך מזון - בעזרת סילון מים ניתן לחתוך בקלות וביעילות מזון. האוכל לא נמעך ונחתך בצורה יפה ונקייה.
- חיתוך מעגלי חשמל - בעזרת סילון דק במיוחד ומדויק ניתן לחתוך חלקים עדינים במעגל חשמלי, ואין בזבוז רב של חומר.
- חיתוך מתכת בסביבה נפיצה - החיתוך איננו יוצר ניצוצות או חום ולכן היישום מאוד חשוב בסביבה של בארות נפט.
יתרונות
- אין היווצרות חום שפוגע בחומר.
- לא מייצר אבק או שבבים שמסוכנים לעובד.
- החתך שנוצר הוא דק מאוד.
- התהליך יכול להיות אוטומטי.
- לא משאיר קצוות חדים.
חסרונות
- לעיתים זמן החיתוך ארוך יחסית לצורות עיבוד אחרות.
- לפעמים תהליך יקר (גם בגלל שימוש בחומר אברזיבי) יחסית לצורות עיבוד אחרות דוגמת עיבוד שבבי.
- אם החומר עבה ייתכן שלא יחתך או שיחתך בצורה לא אחידה.
- גאומטרית החיתוך מוגבלת.
- לעיתים נדרש עיבוד משלים לחתך שנוצר.
ראו גם
קישורים חיצוניים
שגיאות פרמטריות בתבנית:יוטיוב
'סוג: סרטון בערוץ Applied Science' אינו ערך חוקי
Waterjet cutter built with a cheap pressure washer, סרטון בערוץ Applied Science באתר יוטיוב (אורך: 21:05) (באנגלית)
