عنوان :

پایان نامه دستگاه برش

تعداد صفحات :۱۳۶

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

تاریخچه استفاده ازنیروی آب به سالها پیش از آفرینش انسان بر می گردد.آب باران گرچه نرم و انعطاف پذیر است در طبیعت در فاصله بین ابر و زمین انرزی پیدا کرده ودر محل هایی که از خاک پوشیده شده اندخاک را جابجا کرده و یا کانال هایی در میان خاک برای عبور خود مهیا می سازد و شاید رود ها و حتی سیل هایی راپدید آورد.

درمدت زمان طولانی ترآب می تواند سخت ترین جنسها مثل انواع سنگ رااز کوه ها بتراشدوباعث پدید آمدن خاکهای نوشده وحاصلخیزی زمین رابه همراه  داشته باشد.

نیروی آب ازسالها پیش توسط انسان شناخته شده بودبطوریکه درادبیات فارسی نیز راجع به آن سخنانی به میان آمده است ولیکن استفاده ازنیروی آب سابقه طولانی تری دارد .

دستگاه برش با جت آب یکی از پیشرفتهای تکنولو‍‍ژی جدید است . فرآیند برش با آب که درآن ازجت باریک آب برای برش مواد استفاده می گردد یکی از فرآیند های نوین تولید است که می تواند بصورت مفید وکاملا اقتصای دربسیاری از صنایع مورد استفاده قرار گیرد .

اساس این فرآیند عبارت از رساندن آب به فشار بالا حدود۴۰۰۰ اتمسفر وسپس شتاب دادن به آن درنازل تا سرعتی حدود ۴۰۰ متر برثانیه می باشد .

وظیفه کلگی دستگاه برش با آب ایجادجتی باریک ومتراکم ازآب می باشد آب بافشار زیادوسرعت کم به کلگی (نازل) واردوازطرف دیگربه صورت یک جت باریک ( با قطربین ۷٫ تا ۵٫ میلی متر) که دارای سرعت زیادوفشاراتمسفراست خارج می گردد مهمترین عضواین مجموعه نازل می باشد. که درواقع عمل تبدیل فشاربه سرعت توسط این عضوصورت می پذیرد.

در این پروژه به توضیحی در باره عملکرد دستگاه وکاربردهای آن پرداخته ایم وبین این تکنولوژی وسایر روشهای ماشینکاری اعم از روشهای جدید مانند لیزر پلاسما و… وهمچنین روشهای سنتی مانند فرزکاری مقایسه ای انجام شده است .

درقسمت دیگر آن توضیحاتی در باره ساخت کلگی مطالبی آورده شده ونهایتا طراحی کلگی دستگاه برش با آب توضیح داده می شود .

واژه های کلیدی: دستگاه برش با آب، روش واتر جت ، فرزکاری، لیزر پلاسما،

فهرست مطالب

فصل اول
چکیده              ۱
مقدمه                 ۲
تاریخچه              ۴
مکانیزم برش           ۸
اصول فرآیند           ۹
تجهیزات وقسمت های مختلف دستگاه برش با آب             ۱۲
واحد پمپاژ              ۱۴
تشدید کننده              ۲۱
مداربازگشت           ۲۸
انباره                 ۲۹
شیرهای یکطرفه           ۳۱
فیلتر                 ۳۲
لوله های انتقال آب           ۳۴
شیر فطع ووصل           ۳۵
مجموعه کلگی دستگاه        ۳۶
گیرنده آب              ۴۴
مواد افزودنی              ۴۷
تانک آب              ۴۹
میز دستگاه              ۵۴
سیستم کنترل اتوماتیک        ۵۶
آب                 ۶۱

فصل دوم
پارامترهای فرآیند وتاثیر آنها برروی یکدیگر                ۶۲
کنترل جت مواد ساینده        ۶۶
موضوع ضخامت قطعه کار     ۶۹
عدم آسیب رسانی به محیط     ۶۹
افسانه ها وموهومات درمورد جت ساینده                ۶۹
عمر نازل برشکاری        ۷۰
تلرانس ها ودقت های قابل دست یابی   ۷۳
جنس قطعه کار          ۷۴
دقت میز کار             ۷۴
استحکام وپایداری میز کار       ۷۴
موارد کاربردها            ۷۵
پلیسه گیری با جت آب        ۷۹
برش با جت آب سنگ        ۸۰
مقایسه روش واتر جت با سایر روشهای ماشینکاری             ۸۲
مقایسه واتر جت با لیزر        ۸۲
مقایسه واتر جت با EDM     ۸۵
مقایسه واترجت با ECM       ۸۷
مقایسه واترجت با مشعل پلاسما     ۸۸
مقایسه واترجت با فرزکاری      ۹۱
مقایسه واترجت با روش مافوق صوت   ۹۲
ماشینکاری با جریان محلول ذرات ساینده                ۹۳
محاسن               ۹۴
معایب                   ۱۰۰
فرصتها                   ۱۰۱

فصل سوم
ترتیب مراحل ساخت     ۱۰۵
مونتاژ           ۱۰۶
ساخت نازل           ۱۰۶
ساخت پیچ نگه دارنده اریفیس                   ۱۰۸
ایجاد سوراخهای خاص       ۱۱۰
ساخت اریفیس         ۱۱۲

فصل چهارم
محاسبات مربوط به کلگی     ۱۱۴
پیچ نگه دارنده اریفیس     ۱۱۹
بدست آوردن جنس واندازه واشر                  ۱۲۲

فصل پنجم
نتیجه گیری وپیشنهاد     ۱۲۵
منابع

منابع:

روشهای ماشینکاری مدرن مترجم مهندس فرزاد بیغال

David . ASummer , water jetting technology

Asm  Hand book machining , volume 16

M . hanish . ” Drilling of small – diameter holes in sensitive materials. “

J .A . mc geough . ” Advanced methods of machining . “

Joseph  Edward shigley . ” mechnical enginee ring design .

مقدمه

شرحی برفرآیندبرش با آب:

بشرازابتدای خلقت خودبا قوه تدبیروتعقل همواره سعی دررفع احتیاجات خویش وساختن زندگی بهتروراحت تربرای خود نموده است.بدین منظوروی ازابتدابا ابزاروپس ازآن با ماشین آلاتی که درساخت این ابزاروامکانات رفاهی وی نقش مهمی داشته اندسروکارداشته است.

پیشرفت روزافزون بشر موجب پدیدآمدن محصولات٬ ماشین آلات وفرآیندهای متنوعی گردیده است هم اکنون فرآیندهای تولیدی به دودسته ئ عمده ئ فرآیندهای سنتی وغیرسنتی تقسیم بندی می شودآنچه موجب تفکیک این دوفرآیندازهم شده را نمی توان بطورکامل وروشن بیان داشت ولی بطوراجمال فرآیندهای سنتی آن فرآیندهائی راگویندکه درآنهانیروی مکانیکی که باعث باربرداری ازقطعه می گرددغالبا نیروهای ماکروسکوپی بوده ولی درفرآیندهای غیرسنتی غالبا مکانیزم با برداری مکانیکی نیست ودرصورت مکانیکی بودن نیروها میروسکوپی می باشند.البته اغلب موارد تحت پوشش این تعریف قراردارندولی شایدبتوان بندرت فرآیندی رایافت که غیرسنتی باشدولی دراین تعریف گنجانده نشود فرآیندبرش با آب زیرمجموعه ای ازفرایندهای برش با جت بوده وجزء فرآیندهای غیرسنتی محسوب می گرددلازم به ذکراست ازآنجا که اغلب ازآب برای برشکاری استفاده می گردددربسیاری ازمواردنام ماشینکاری با جت آب مترادف با برشکاری با جت آب بکاربرده می شودولی با همین جت می توان فرآیندهای ماشینکاری رانیزانجام داد.

به عنوان مثال ترکیب جت آب بعنوان ابزاروحرکت دورانی قطعه می توان تراشکاری نمود دراین حالت جت آب تحت زاویه کمی نسبت به مماس برسطح قطعه عمل می نماید دراین صورت نام فرآیندماشینکاری با جت آب یا واتر جت  به آن اطلاق می گردداغلب موارد( به ویژه برای ماشینکاری یا برش فلزات )برای افزایش کارآیی این روش٬ذرات ساینده ای به جت آب افزوده می گردد که باعث به وجود آمدن روش جدیدی به نام ماشینکاری به همراه مواد ساینده شده است. مسیر رسیدن از تکنولوزی تولید جت آب مورد نظر به تکنولوزی تولید جت آب به همراه مواد ساینده مسیری ساده و سریع می باشد .

حال پس از ذکر تاریخچه ای مختصر در رابطه با اصول فرایند٬تجهیزات و قسمت های مختلف یک سیستم برش با آب و … معایب و محاسن وموارد کار برد بحث و بررسی صورت می گیرد .

تاریخچه

 تاریخچه استفاده ازنیروی آب به سالها پیش از آفرینش انسان بر می گردد.آب باران گرچه نرم و انعطاف پذیر است در طبیعت در فاصله بین ابر و زمین انرزی پیدا کرده ودر محل هایی که از خاک پوشیده شده اندخاک را جابجا کرده و یا کانال هایی در میان خاک برای عبور خود مهیا می سازد و شاید رود ها و حتی سیل هایی راپدید آورد.

درمدت زمان طولانی ترآب می تواند سخت ترین جنسها مثل انواع سنگ رااز کوه ها بتراشدوباعث پدید آمدن خاکهای نوشده وحاصلخیزی زمین رابه همراه  داشته باشد.

بدین ترتیب خداوند درچرخه پایداری٬ نیروی آب را برای فرسایش سخت ترین مواد قرارداده است .نیروی آب دارای دوخاصیت مهم می باشد :

الف- فرسایش                     ب- جابجا کردن مواد سائیده شده

نیروی آب ازسالها پیش توسط انسان شناخته شده بودبطوریکه درادبیات فارسی نیز راجع به آن سخنانی به میان آمده است ولیکن استفاده ازنیروی آب سابقه طولانی تری دارد دراسناد بدست آمده درمصر باستان روشی برای شستن خاک ونا خالصی هااز سطح مواد معدنی با ارزش توسط آب رودخانه توضیحاتی داده شده است .

در روم باستان نیز نیروی آب به صورت مصنوعی با ساختن مخازنی در میان تپه ها مورد استفاده قرار می گرفته است که با ازاد ساختن آب جمع شده مواد معدنی بر روی تپه ها و کوه ها شسته شده و درزیر پایه کوه جمع می شده بنابراین مشاهده می شود که اولین استفاده از نیروی آب سائیدن سنگ و ناخالصی ها در معادن بوده است روش مدرن جت آب برای استفاده در معادن

طلا و سایرمواد با ارزش از روسیه کمونیست به سراسر جهان انتشاریافت به این ترتیب که درسال ۱۸۶۷ برای استخراج طلا دراطراف محل Lake bay kalکاهش قیمتی معادل ۶۰% را نسبت به روشهای قدیمی داشته است . به طوریکه در سال ۱۹۱۴ به مقدار ۳۰% از کاربردهای استخراج معدن اختصاص به روش هیدرولیک گرفته ولی تا سال ۱۹۵۲ باز هم این روش به صورت کاملا اقتصادی در نیامد. در این حالت از آب در فشار۴۲ درتوان ۷۴% کیلو وات ساعت استفاده می شده است و قطر نازل  مورد استفاده ۵۰ میلی متر بوده است که جت آب فاصله ۲۰ متر را بین دستگاه و کوه طی می کرد. ولیکن نیروی فوق العاده زیاد آب تحت فشار توسط کارگران یک نیروگاه بخار مشاهده شد.

کارگران متوجه شدند بخارآبی که از یک مجرا به صورت یک خط بخار فشار بالا نشست می کرد٬دارای قدرت کافی برای بریدن سریع و تمیز موادی مانند دسته چوبی جاروب می باشد به این ترتیب بود که اولین ماشینهای ساخته شده با جت بخار آب کار می کردندو البته ماشین های ساخته شده در ژاپن _ چین و کانادا دارای مزایای بیشتری بودند در ان زمان کار برد واتر جت منحصربه تمیز کردن قطعات می شد . با مرور زمان و ساخته شدن پمپ های قوی ترروند ساخت آب سرد در پیش گرفته شد که نتیجه آن استفاده از جت آب برای برش مواد شد.مشاهده بعدی که باعث تعمق دربکارگیری آب به عنوان یک وسیله برش شد. خرابی هایی بود که بوسیله قطرات باران روی سطح هواپیماهای جنگنده که با سرعت بالا (۱۵۰تا ۱۸۰) متر بر ثانیه حرکت می کردند ایجاد شده بود در این خرابی ها اصطلاحا خورندگی بارانی نامیده شدند به عنوان یکی از مشکلات مهم در صفت هواپیما مطرح بودند در سال ۱۹۶۰ نورمن فرانس برای تولید جت پیوسطه آب با سرعت زیاد تکنیکی را اختراع کرده و به ثبت رساند. دکتر نورمن فرانتزپدرواترجت است . اواولین شخصی بود که استفاده ازآب با فشاربالارا به عنوان یک ابزاربرشی مطالعه نمود . فشاربالا به فشار بیش از ۳۰۰۰۰ پوند براینچ مربع اطلاق می گردد . دکترفرانتز به عنوان یک مهندس جنگل می خواست راهی جدید برای برش تنه درختان بیابد . دردهه ۱۹۵۰ واوایل دهه ۱۹۶۰ فرانتز اول روزنه های سنگین رادر ستونهای آب تا آب ازطریق یک دهانه کوچک عبور کند . با فشارهای خیلی بالابدست آورد وقادر شد تا درخت وسایر مواد را ببرد . مطالعات بعدی اودیگر جریانهای پیوسته آب بود . اما اوفهمید که رسیدن به فشارهای بالا بصورت پیوسته مشکل است . این اختراع که بر اساس برش با آب امروزی قرار گرفت (این روش با فشار حدود ۴۰۰۰ بار انجام می شد) طی سالهای دهه ۱۹۶۰تکمیل و در سال ۱۹۷۲ یک ابزار برش جدید (  اریفیس  خاص ) به صنعت  معرفی شد و برای برش مواد نرم مورداستفاده قرار گرفت یکی از تحولات بزرگ در این روش ابداع برش مخلوط آب و مواد ساینده می باشد که در سال ۱۹۸۰توسط مهندسین سیالات بریتانیا معرفی شد .

کم کم با توسعه روز افزون صنعت روبوتیک .   روش برش با آب بخاطر همخوانی فراوانی که با این صنعت داشت توسعه چشمگیری یافت. یکی از دلایل مناسب بودن روش  واتر جت  برای صنعت روبوتیک  سبک بودن وهمچنین نیروی بسیار کم عکس العمل آب برکلگی درآن می باشد که البته کلگی در صورتی که مواد ساینده وجود نداشته باشد به مراتب سبک تر است .

در سال ۱۹۸۴ اولین مرکز فروش بزرگ و تجاری روش abrasive water jet  برگزار شد. درسال۱۹۸۶ ازمیان ۱۶۴ میلیون دلار  ۱۱ درصد آن مربو به فروش ماشینهای

High technology  بوده است .

در سال ۱۹۹۰فروش این روش تا سقف ۷ میلیون دلار تخمین زده شد .استقبال روز افزون از این روش احتمالا به خاطر امکان برش مواد بسیار سختی همچون تیتانیوم و سرامیک می باشد .امروزه در دنیا تعداد محدودی شرکت مبادرت به ساخت این گونه دستگاهها می نمایند که عبارت اند از:

  اینگرسول – رند wa(   وا ) kent  کنت  ( Flow ) فلو

واینباکستراسپرنیگز ( Ingersoll_ rend )

مکانیزم برش:

بدلیل جدید بودن این فرآیند و نوپا بودن تحقیقات انجام شده در ارتباط با آن مکانیزم براده برداری در این فرآیند هنوز کاملا روشن نیست و تحقیقات در این رابطه هنوز ادامه دارد.

برای توصیه نحوه براده برداری از محل برخورد جت سیال به قطعه کار باید به تمام قوانین مکانیکی -شیمیایی -حرارتی و فیزیکی توجه داشت زیرا مثلاگاهی اوقات مشاهده شده دو سیال با جنس متفاوت بدلیل واکنش شیمیایی که با قطعه کار انجام می دهند دارای نرخ بار برداری متفاوتی می باشند و یکی از سیال ها برای برش ماده مورد نظر مناسب تر می باشد.

از این روست که استفاده از روغن های صنعتی برای برش سرامیک های پخته نشده اپتیمم می باشد . آنچه در اینجا بیشتر مد نظر می باشد ارزیابی مکانیزم براده برداری از دیدگاه مکانیکی است .

در ماشینکاری با جت آب و یا جت آب به همراه مواد ساینده انرژی جت روی ناحیه کوچکی از قطعه اعمال می گردد.برخورد جت در این ناحیه با قطعه کار به صورت ضربه باعث بالا رفتن تنش های موضعی در محل برخورد می گردد میزان این تنش ها توانایی غلبه بر پیوند بین ملکولی ماده مورد نظر را داشته و موجب پرتاب این ذرات از روی ناحیه برخورد به فضای اطراف می گردد.

محل مورد حمله جت به صورت مخروطی خواهد بود که در مرکز جت ماکزیمم نفوذوجود خواهد داشت. میزان زاویه این مخروط با فرض ثابت نگاه داشتن پارامترهای مربوط به جت بستگی به جنس قطعه کار خواهد داشت .

اصول فرآیند

فرایند برش با آب فرآیندی است که در آن آب با سرعت کم و فشار زیاد (بین۳۰۰تا۱۰۰۰ اتمسفر) از یکطرف به نازلی همگرا وارد شده و از طرف دیگر آن با سرعت زیادی معادل ۲۴۰تا۱۴۰۰ متر بر ثانیه (که گاهی اوقات معادل ۴ برابرسرعت صوت در هواست.) فشار اتمسفرو سطح مقطع بسیار کوچک (با قطر ۵٫ تا ۷٫ میلی متر که به ندرت تا ۱ میلی متر نیز ممکن است برسد .)خارج میگردد لازم به ذکر است در این پروژه فشار مورد نظر برای طراحی ۴۰۰۰ اتمسفر می باشد که اغلب دستگاههای مورد استفاده در سراسر جهان با توانایی تولید و به کارگیری این فشار ساخته و فروخته شده اند .

برخورد این جت آب باریک با سطح قطعه کار موجب برداشته شدن ذرات از ماده مورد نظر و برش آن می شود هدایت نازل جت آب بر روی سطح قطعه کار در مسیرهای دلخواه موجب برش قطعه کار به شکل مورد نظرخواهد شد .

با استفاده از یک سیستم کنترل مناسب –   توانایی تولید اشکال دو بعدی و سه بعدی با سرعت زیاد وجود خواهد داشت فرآیندبرش با آب یکی ازفرآیندهای برش با جت می باشدکه می توانندازدیدگاه های گوناگونی دسته بندی شوند.

الف – براساس عملکرد . ازاین نظرکه جت سیال برای کدامیک ازعملیات برش ورق – برش شیار – برش اشکال پیچیده – ایجا دسوراخ وماشینکاری سطح مورداستفاده قرار می گیرد .

ب – براساس جنس ماده تحت ماشینکاری . ازاین نظرکه جت سیال برای ماشینکاری کدامیک ازمواد نرم (مانند کاغذ- مقوا- پارچه-لاستیک – چوپ چرم ویا … ) موادپلیمری ( پی وی سی های صلب ) فلوروپلاستیک – آرکلیک پلاستیک- رزین های تقویت شده – پلاستیک های تقویت شده توسط الیاف شیشه ای و… پلاستیک های تقویت شده با الیاف فلزی مانند پلاستیک سلولی ویا مواد سخت ( مانند کارپیت ها – سرامیک های شیشه ای- موادمغناطیسی و… ) مورد استفاده قرار می گیرد.

ج – بر اساس جنس سیال – جنس سیال می تواند روغن -گلیسرول- الکل-آب خالص باضافه مواد افزودنی قابل حل در آن و یا آب به همراه مواد ساینده باشد که البته در این پروژه جنس سیال عامل آب خالص می باشد .

د- بر اساس نحوه عملکرد جت روی قطعه – ماشینکاری می تواند با یکی از طرق جت پیوسته (که ار طریق فشار ثابت تولید می شود ) ماشینکاری به همراه ارتعاش و یا جت پالسی انجام می شود .

ر – بر اساس موقعیت جت نسبت به ماده تحت عمل – جت سیال می تواند در سه حالت جت ضربه ای -جت مایل و یا مماس مورد استفاده قرار گیرد .آب خالص عمدتا برای برش مواد غیر فلزی و نرم مانند چوب – کاغذ- چرم و …

پلیسه زدایی و تمیز کاری مورد استفاده قرار می گیرد . برای برش مواد مختلف از فشارهای گوناگونی استفاده می گردد .

مواد نرم تر به فشار کمتری نیاز دارند به عنوان مثال فشار در حدود ۲۰۰۰ اتمسفر برای برش مواد چرمی و مشابه آن لاستیک – مقوا-تخته و تخته چند لا مورد استفاده قرار می گیرد .

فشار های ۲۰۰۰تا ۵۰۰۰ اتمسفر برای برش فولاد مورد استفاده قرار می گیرند  در صورت افزوده شدن مواد ساینده به آب فشار های بسیار کمتری برای برش مورد نیاز خواهد بود . به عنوان مثال می توان از فشار ۲۵۰۰ اتمسفر برای برش فلزات سخت استفاده کرد .

تجهیزات وقسمت های مختلف دستگاه برش با آب :

همان طور که در شکل زیر دیده می شود به طور کلی یک دستگاه برش با آب از قسمت های زیر تشکیل شده است .

الف- واحد پمپاژ : وظیفه دریافت آب لوله کشی شده به دستگاه افزایش فشار و سپس رساندن آب به لوله های انتقال آب را به عهده دارد . این واحد خود دارای اجزای متعددی است که توضیح داده می شود .

ب – لوله های انتقال آب : آب فشار بالا توسط این لوله ها از واحد پمپاز به شیر قطع و وصل و سپس به مجموعه کلگی و نازل سیستم می رسد.

ج – شیر قطع و وصل : باعث قطع و وصل جت آب خروجی می گردد.

د – مجموعه کلگی : در این مجموعه فشار زیاد آب به سرعت بالا تبدیل می گردد.

ر – گیرنده آب : آب خارج شده از قطعه که حاوی ذراتی از قطعه نیز هست را که گرفته و به تانک مربوط هدایت می کند . بخش های فوق قسمت های اساسی یک دستگاه برش با آب می باشند در اکثر موارد از یک سیستم اتوماتیک دو یا سه بعدی برای حرکت مناسب و دقیق کلگی (نازل)استفاده می گردد .این قسمت کنترلی می تواند یک میز در محدوده  CNC   و یا اپتیکی برای برش اشکال دو بعدی یا یک ربات که مجموعه کلگی و نازل در آن نصب گردیده است باشد این سیستم های کنترلی مشابه سیستم های دیگری است که در بسیاری از فرآیندهای دیگر مانند لیزر – پلاسما -اکسی استیلن و … مورد استفاده قرار می گیرد و خاص فرآیند برش با آب نیست.

واحد پمپاژ:

120,000 ریال – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .