کاربرد سرامیک ها درهوافضا

سرامیک ها در صنایع مختلف کابردهای فراوانی دارند که اغلب این کاربردها مربوط به خواص فیزیکی برجسته آنها از جمله تحمل دمای زیاد و مقاومت در مقابل سایش است . در صنایع هوافضا نیز به واسطه خواص و صفات مذکور سرامیک ها دارای کاربردهای زیادی هستند که از جمله انها میتوان به شیشه های ضد مه وضد یخ و پنجره هواپیماها اجزای مختلف موتور جت کاشی های شاتل فضایی قطعات با مقاومت داماهای زیاد اجزای الکتریکی – الکترونیکی فضایی و ناوبری و لنزهای تلسکوپ ها فضایی اشاره کرد . در این مقاله کاربرد سرامیک ها در سیستم های محافظت حرارتی شاتل بررسی کرد .

کلید واژه:

رانش – فیبر –سیلیکا-کامپوزیت –الاستمومرو ایزولاسیون

مقدمه :

فرض کنید برروی یک قله یک کوه با یک توپ جنگی , گلوله ای را پرتاپ می کنید . بدون درنظر گرفتن مقاومت هوا هر چه نیروی پرتاپ کننده بیشتر باشد سرعت گلوله در هنگام خارج شدن از لوله بیشترخواهد بود و گلوله مسافت بیشتری را طی خواهد کرد تا زمانیکه تحت نیروی جاذبه زمین سقوط کند . حال اگر سرعت پرتاپ به 9/7 متر بر ثانیه (حدود 28000 متر بر ساعت)برسد, گلوله دیگر به زمین سقوط نخواهد کرد و با همان سرعت دور زمین (در مدار دایره ای شکل )خواهد چرخید. در این حالت گلوله تبدیل به یک ماهواره می شود و اگر نیروی اصطحکاک هوا نباشدو گلوله تاابد در مدار زمین باقی میماند به دلیل وجود اصطحکاک هوا در ارتفاعات کم سرعت گلوله عملا کم میشود و در نهایت سقوط خواهد کرد . اگر سرعت پرتابه را افزایش دهیم مدار حرکت گلوله از حالت دایره ای به خالت بیضوی شکل تغییر خواهدکرد و با افزایش سرعت مدار حرکت بیضوی خاوده شد. مکانزییم قرارگرفتن ماهواره ها در مدار نیز دقیقا به همین شکل است. باکاهش سرعت ماهواره پس از پایان ماموریت ارتفاع آن کم می شود تا وارد جو زمین شود. از آنجا که سرعت گردش ماهواره در هنگام برخورد به مولکولهای هوای جو هنوز بسیار زیاد است , دمای سطح ماهواره آنقدربالا می رود که قطعات آن آتش میگیرند و می سوزند . در این جا نقش عایق حرارتی بسیار مهم است .

کاربرد سرامیک ها در شاتل فضایی

سیستم حمل ونقل شاتل فضایی بمنظور فراهم کردن روشی برای حمل بار وسرنشین در مدار کم ارتفاع زمین بوجود آمد .این سیستم شاتل شامل چهار عنصر اساسی است. راکت های بوسترسوخت جامد _ موتورهای اصلی شاتل فضایی _ تانکر و فضاهای خالی شاتل فضایی . این سیستم طوری طراحی شده است که میتواند با 29500 کیلوگرم به مدار برود و با 14500 کیلوگرم بازگردد.

زمان ورود فضاپیما به جو دمای زیر بدنه به 1260 درجه سانتیگراد و در لبه های فرار و نوک دماغه به 1490 درجه سانتیگراد می رسدودر ارتفاع تقریبا 47 هزار متری سرعت فضاپیما تا هشت برابر سرعت صوت کاهش می یابد و از بیشترین بازدهی حرارتی عبور می کند .در 156 هزار متری فضاپیما به محدوده پروازوارد می شود و می تواند بصورت آیرودینامیکی برای نشستن مانند گلایدر مانور دهد. برای رسیدن به کمترین وزن هواپیما 75 هزار کیلوگرم وزن خالص لازم است که برای این منظور از مواد سازه ای با بالاترین بازدهی استفاده می شود . همچنین برای رسیدن به حداقل وزن و هزینه ساخت سازه ی اصلی فضاپیما از آلومینیوم ساخته میشود. در بسیاری از قسمتها مانند درها و قسمتهایی از سیستم های مانوربمنظور دستیابی به کمترین وزن سازه از اپوکسی گرافیت استفاده میشود در این خالت آلومینیوم و گرافیت محدود به 175درجه سانتیگراد هستند تا کیفیت انها پایین نیاید .

سیستم محافظت حرارتی شامل مواد گوناگونکاربردی برای حفاظت پوسته در دماهای قابل قبول است. بعلاوه آنها قابلیت استفاده مجدد در 100 ماموریت را نیز در صورتی کهمجددا بازسازس شوند را دارا میباشند . همچنین این چنین مواد در محدوده دمایی 155-درجه تا دمای بازگشت به جوکه حدود 1650 درجه سانتیکراد است قابل استفاده هستند .به طور کلی tps از یک پوشش عایق تشکلیل شده است . ممکن است عایق ها از یم پوشش قابل انعطاف یا کاشی های قالب بندی شده باشند. بهر حال در برخی قسمتهای وسیله (مخصوصا لبه حمله) ممکن است گرما و فشار بسیار شدید باشد . بطوری که کاشی ها نتوانند محافظت کافی را فراهم اورند. در این قسمتها کامپوزیت های مقاوم دما بالا و محکم مستقیما با سازه های آیرودینامیکی بکار رفته انداین سطوح داغ نیروهای بالابرنده ای را به بدنه و بالها مانند یک نیروی عمود بر لبه حمله انتقال میدهدو بعلاوه از ضربه شدید هنگام ورود به جو جلوگیری می کند همچنان که ذکر شد tps سیستمی است که شامل مواد ویژای جهت پایداری در دماهای بالاست که این مواد بشرح زیرند:

عایق سطح قابل استفاده مجدد: این گروه شامل سه مادهو دورنگ هستند و بیشتر در قسمت بالها وچرخ های شاتل را پوشش می دهند. این سه ماده کامپوزیتهای هستند که که اکثرا از الیاف سیلیکا همراه با مواد افزودنی گوناگون دیگری ساخته شده اند.عملیات حرارتی در این روش شبیهبه پخت سرامیک هاستکه میتواند باشیش های سفید یا سیاه پوشانده شود.این کاشیها در دونوع lrsiو hrsi بشرح زیر می باند :

کاشی دمای پایین برای عایق کاری سطح : این کاشی ها برنگ سفید هستند و در قسمتهای معینی از جلو و وسطو عقب بنه,

اطراف اطاق خلبان] دم قائم,بالای بالها و پوسته استفاده میشوند. این کاشی ها مناطقی را که دما در انها زیر 650درجه سانتیگراد است پوشش می دهند و نور خورشید را نیز منعکس میکنند.این کاشی ها از ساختمان سیلیکا با درجه خلوص 8/99 درصد هستند که ضخامت آنهاتوسط برخورد بار گرمایی طی واردشدن به جو معین میگردد.

ادامه دارد............................محی الدین اله دادی

13 مورد استفاده از مایکروویو که نمی‌دانستید

بیشتر ما از مایکروویو تنها برای پختن غذا و یا گرم کردن آن استفاده می کنیم. اما آیا می دانستید که از این دستگاه استفاده های بیشتری نیز می توان کرد؟ ما در این مقاله به چند مورد از آنها اشاره می کنیم.

1- ضدعفونی کردن و دفع بوی بد اسکاچ ظرفشویی
اگر بعد از شستن ظرف ماهی، اسکاچ و اسفنج ظرفشویی تان بوی بد ماهی گرفت ، آن را دور نیندازید. اسکاچ را در یک ظرف آب و آبلیمو یا سرکه خیس کنید ، سپس آن را به مدت یک دقیقه در مایکروویو بگذارید. برای برداشتن اسکاچ از داخل مایکروویو حتما دستکش مخصوص آشپزی تان را به دست کنید. اسکاچ شما بوسیله حرارت مایکروویو کاملا ضدعفونی شده و بوی بد خود را از دست خواهد داد.

2- تمام مواد غذایی شام تان را تنها در 10 دقیقه بپزید
می توانید ماهی قزل آلا و سبزیجات و سیب زمینی تان را در مدت زمان بسیار کمی در این دستگاه برای شام آماده کنید. برای سرخ کردن ، پختن ، بخار پز کردن غذاهایتان از مایکروویو استفاده کنید. تنها باید برای هر نوع طبخ غذا مدت زمان دستگاه را تنظیم کنید.

3- تخته گوشت ( یا تخته خرد کن سبزی) را در مایکروویو ضدعفونی کنید
تخته گوشت را به خوبی بشویید ، یک لیمو تازه روی آن بمالید ، سپس به مدت یک دقیقه در مایکروویو بگذارید تا حرارت دستگاه به خوبی آن را ضدعفونی کند.

4- پختن سیب زمینی
درست است که مایکروویو نمی تواند سیب زمینی شما را کبابی و برشته کند اما می تواند آن را درمدت 4 دقیقه به خوبی بپزد. می توانید باقی غذاهایتان را نیز به طور همزمان در مایکروویو بپزید . با یک چنگال سیب زمینی را سوراخ کرده و به مدت دو دقیقه در دستگاه بگذارید. بعد از دو دقیقه آنها را بیرون آورده و باز به مدت 2 و یا 3 دقیقه دیگر در مایکروویو بگذارید . برای درست کردن پوره سیب زمینی ، قبل از اینکه شیرا را به سیب زمینی اضافه کنید کمی شیر را حرارت دهید. ( بعد از سرد شدن شیر و سیب زمینی آنها را با هم مخلوط کنید و بهم بزنید تا پوره سیب زمینی شما آماده شود).

5- نرم کردن شکر قهوه ای
شکر را در یک ظرف پلاستیکی بگذارید کمی آب به آن اضافه کنید ، و با حرارت متوسط 10 تا 20 ثانیه در مایکروویو بگذارید.

6- نرم کردن عسل
معمولا زمانیکه عسل را برای مدت زمان طولانی در یخچال می گذارید سفت و غیر قابل استفاده می شود. برای نرم کردن عسل می توانید آن را به مدت 30 ثانیه و یا یک دقیقه در مایکروویو گذاشته و بعد میل کنید.

7- حرارت دادن خمیر
می توانید خمیر نان و یا خمیر غذایتان را در حدود 15 دقیقه در مایکروویو بگذارید و بسرعت غذایتان را آماده کنید. خمیر را در یک کاسه بزرگ بگذارید و روی آن را با یک پلاستیک بپوشانید . 250 گرم آب در یک کاسه بریزید و در پشت کاسه خمیر بگذارید. حرارت مایکروویو را تا حد امکان کم کنید. (10 درصد قدرت مایکروویو). بمدت 3 دقیقه خمیر را حرارت دهید ، بعد بگذارید بمدت 3 دقیقه دیگر نیز در مایکروویو بماند. سه دقیقه دیگر هم آن را حرارت دهید ، بعد دوباره بگذارید 6 دقیقه دیگر نیز در دستگاه بماند. اکنون خمیر شما پف کرده و آماده است.

8- گرم کردن محصولات آرایشی
ممکن است بعضی ها عادت داشته باشند کرم های آرایشی شان را در یخچال بگذارند. گرم شدن یک کرم آرایشی ممکن است پانزده تا بیست دقیقه از وقت شما را بگیرید. اما با استفاده از دستگاه مایکروویو براحتی می توانید این زمان را به حداقل برسانید. (البته قبل از زدن کرم روی صورت گرمی آن را با دست تان امتحان کنید تا صورت تان نسوزد. ) یا برای امتحان دقیق تر آن را با ساق پایتان بمالید و اگر هنوز سرد بود باز هم در مایکوویو گذاشته و حرارت دهید. برای اینکه دستگاه تان کثیف نشود می توانید کرم را داخل یک ظرف مخصوص مایکروویو بگذارید.

9- برشته کردن سیر
اگر بخواهید سیر را داخل یک ماهیتابه بریزید و روی گاز آن را سرخ کنید این کار در حدود 45 دقیقه وقت شما را می گیرد. اما اگر این کار را با دستگاه مایکروویو انجام دهید ، حداکثر 8 دقیقه طول می کشد. برای این کار سر سیر را ببرید تا حبه های سیر مشخص شوند. حبه ها را در یک ظرف کوچک و عمیق بگذارید ، آن را با فلفل ترکیب کنید و 2 قاشق غذاخوری روغن زیتون به مخلوط تان اضافه کنید. 2 قاشق غذاخوری آب ته ظرف بریزید و روی ظرف را با یک پلاستیک بپوشانید و در حدود 7 دقیقه درمایکروویو بگذارید ، بعد از اینکه 7 دقیقه تمام شد ، چند لحظه ای صبر کنید و بعد ظرف را از دستگاه بیرون بیاورید و باز هم برای برداشتن پلاستیک از ظرف چند لحظه ای صبر کنید.

10- کباب کردن غذاها
برای اینکه زمان پخت سبزیجات را کاهش بدهید ، می توانید هر کدام را به صورت جداگانه در مایکروویو بپزید و بعدا آنها را روی کباب پز طبخ کنید. سیب زمینی ها را به مدت 2 دقیقه در دستگاه حرارت دهید ، سپس فلفل دلمه ای ها را برای یک دقیقه در مایکروویو بگذارید. بعد از آن ، سبزیجات دیگر غذایتان را هم به طور جداگانه در دستگاه بگذارید . غذایتان زودتر آماده شد یا نه؟

11- از مرکبات تان آب میوه بیشتری بگیرید
آب میوه گرفتن از یک لیموشیرین یا لیمو ترش که تازه از یخچال بیرون آورده شده سخت است . اما برای اینکه کارتان راحت تر شود و بتوانید از آنها آب میوه بیشتری بگیرید آنها را تنها برای 20 ثانیه در مایکروویو بگذارید.

12- برشته کردن آجیل ، نان و نارگیل
برای برشته کردن مواد غذایی تان نیز می توانید از مایکروویو استفاده کنید ؛ برشته کردن آجیل و نان و ...با استفاده از مایکروویو زمان زیادی از شما نخواهد گرفت. در صورتیکه اگر بخواهید با استفاده از یک ماهیتابه این کار را انجام دهید باید سه برابر زمان بگذارید. آجیل یا نان و ... را در یک بشقاب بریزید و آنها را پراکنده کنید بطوریکه بهم نچسبند و برای 2 یا 3 دقیقه در مایکرویو بگذارید. هر یک دقیقه بشقاب را از دستگاه بیرون بیاورید و بشقاب را تکان دهید . به یاد داشته باشید که بعد از اینکه بشقاب را از دستگاه بیرون آوردید ، بگذارید مواد داخل آن برای یک دقیقه ای بمانند تا سرد شوند و بعد آنها را میل کنید.

13- پختن سبزیجات
آیا برای پختن سبزیجات به دنبال یک قابلمه آب هستید؟ آیا می دانستید که می توانید سبزیجات تان را در دستگاه مایکروویو بدون آب بپزید؟ اگر می توانید سبزیجات تان را بصورت یک لایه داخل یک بشقاب پهن کنید ، با پلاستیک بشقاب را بپوشانید و با حرارت بالا آنها را بپزید. البته زمان پخت سبزیجات مختلف ، متفاوت است ؛ اگر سبزیجات شما ترد هستند ، مانند اسفناج ، قارچ یا نخود فرنگی بعد از سی ثانیه آنها را از دستگاه بیرون بیاورید؛ اما برای سبزیجاتی مانند هویج این زمان 4 دقیقه می باشد.

با آرزوی سلامتی- محی الدین اله دادی

منبع : دنیای اقتصاد -

موفق باشید- محی الدین اله دادی

How do waterjets work?

Take ordinary tap water and pressurize it to 60,000 psi (4,000 bar) and force it through a very small hole. Mix the water with garnet abrasive and you have a very thin stream of water traveling very fast that will rapidly erode most materials. 

Some waterjets are "pure waterjets" and don"t add the garnet abrasive. These are used to cut softer materials, such as food, rubber, and foam. 

What can waterjets cut? What can"t they cut?

Waterjets can cut just about any material that can be made into a sheet and placed in front of them. 

The most popular materials are metals (especially aluminum, because it"s relatively soft and cuts quickly), because waterjets can cut intricate shapes to a high precision quickly and economically. Since metals are the most common material cut by machining shops, waterjets tend to cut a lot of metal.

Waterjets also commonly cut stone and glass, because the waterjet can get intricate shapes not possible using traditional machining methods. These materials are popular with artists who like to work with these materials and waterjets because it lets them create almost anything they can envision.

Among the very few materials that waterjets cannot cut are diamonds and tempered glass. Diamonds are too hard to cut (and there may be a few other very hard materials that can"t be cut). Tempered glass will shatter when it is cut with a waterjet (tempered glass is designed to shatter when it"s disturbed and is frequently used in windshields for this very reason). 

A few advanced ceramics are so hard that it"s not economical to cut them. Some composite materials (layers of different materials sandwiched together) can"t be cut because the water can seep between the layers and "delaminate" the material. Many composite materials cut just fine, though, and there are some techniques to cutting laminated materials.

What do they cost?

Waterjets typically come as complete systems, including the high-pressure water pump, a system to precisely position the waterjet nozzle, a tank to catch the waste water, and an abrasive feed system. Prices run from $50,000 to 300,000, with $150,000 being about average for a mid-range waterjet system.

Prices can run considerably higher than this for custom systems or very large waterjet cutting systems. 

Waterjet systems are not currently something for the home workshop. You"ll find them in use in machining shops and industrial workshops. Among other factors, you need industrial levels of electricity to power the pumps (which can pull as much as 50 amps; some pumps require 250 amps to get started).

For the hobbyist interest in waterjets, the more economical approach is to work with a job shop to make the parts. Most job shops can accept computer drawings you create to make exactly the part you want.

List of waterjet job shops by state and country

Basic waterjet principles

Waterjets are fast, flexible, reasonably precise, and in the last few years have become friendly and easy to use. They use the technology of high-pressure water being forced through a small hole (typically called the "orifice" or "jewel") to concentrate an extreme amount of energy in a small area. The restriction of the tiny orifice creates high pressure and a high-velocity beam, much like putting your finger over the end of a garden hose.

Pure waterjets use the beam of water exiting the orifice to cut soft material like diapers, candy bars, and thin soft wood, but are not effective for cutting harder materials.

Typical design of a pure waterjet nozzle

The inlet water for a pure waterjet is pressurized between 20,000 and 60,000 Pounds Per Square Inch (PSI) (1300 to 6200 bar). This is forced through a tiny hole in the jewel, which is typically 0.007" to 0.020" in diameter (0.18 to 0.4 mm). This creates a very high-velocity, very thin beam of water (which is why some people refer to waterjets as "water lasers") traveling as close to the speed of sound (about 600 mph or 960 km/hr).

An abrasivejet starts out the same as a pure waterjet. As the thin stream of water leaves the jewel, however, abrasive is added to the the stream and mixed. The high-velocity water exiting the jewel creates a vacuum which pulls abrasive from the abrasive line, which then mixes with the water in the mixing tube. The beam of water accelerates abrasive particles to speeds fast enough to cut through much harder materials.

(Left): A diagram of an abrasivejet nozzle. (Right): Photograph of the same nozzle, with the guard removed, cutting out some parts.

The cutting action of an abrasivejet is two-fold. The force of the water and abrasive erodes the material, even if the jet is stationary (which is how the material is initially pierced). The cutting action is greatly enhanced if the abrasivejet stream is moved across the material and the ideal speed of movement depends on a variety of factors, including the material, the shape of the part, the water pressure and the type of abrasive. Controlling the speed of the abrasivejet nozzle is crucial to efficient and economical machining.

(Left) A typical waterjet nozzle to the left of an abrasivejet nozzle.
(Right) An abrasive nozzle installed on a machine. The white tube protruding from the side of the abrasive nozzle brings the abrasive to the nozzle.

Waterjet nozzle fired into the air

In this video below, a waterjet nozzle is raised a few inches above the work surface, and fired for a few seconds into the air. Keep in mind that there is about 30 horsepower going through that little stream of water.

Cutting 1/2" aluminum at Westec trade show

This video was taken at the Westec trade show some years ago (1997 or so). The video shows cutting from various angles, with narration.

Cutting a foam mouse pad

A large mouse-pad, that is designed to wrap around a keyboard, is cut from foam.

"The reason I chose to film foam being cut is because it is fast enough that the video can be worth watching, and you can see a complete part from start to finish," said Carl Olsen. "I also used an abrasive nozzle, which was really unnecessary. I could have used a water-only nozzle which would have made a nicer edge finish, but I did not have one handy. Also, because this was foam, I could have cut it much faster, but I chose a slower speed so that I could have time to react, should it want to float away on me."

 سربلند باشید - محی الدین اله دادی

ماشین‌کاری با جت آب و ذرات ساینده

اگرچه سال‌هاست که از استفاده از تکنولوژی جت مواد ساینده و جت آب می‌گذرد و لیکن اخیراً این دو فرآیند در زمینه بازار ماشین ابزار جایگاه مناسبی پیدا کرده است. این موضوع مهم و قابل توجه است و تعدادی از نوآوران قدیمی با استفاده از جایگزینی و تکمیل فرآیندهای معمولی ماشین‌کاری خود با استفاده از این دو فرآیند (ماشین‌کاری با جت‌آب و جت مواد ساینده) سود فراوانی برده‌اند.

اخیراً بر طبق گزارش Frost و Sullivan که یک شرکت بازاریابی کار می‌کنند، اعلام نموده‌اند که abrasive waterjet به نحو چشمگیری رشد و گسترش قابل ملاحظه‌ای پیدا کرده است. رشد 1/9 درصد در فاصله سال‌های 2002-1997 برای بازار واترجت و جت مواد آینده پیش‌بینی می‌شود.
هم واترجت و هم لیزر قادرند فلزات و دیگر مواد را برش دهند. ولیکن دستگاه‌های واترجت ارزان‌تر از دستگاه‌های لیزر می‌باشند و عملاً دستگاه‌های واترجت برتر از ماشین‌های برش معمولی می‌باشند.
چرا تعداد زیادی از مردم به خرید دستگاه‌های واترجت روی آورده‌اند، زیرا: چون می‌توانند سریع برنامه‌ریزی کرده و در مدت کوتاهی پول‌دار شده و سود زیادی عایدشان شود. همچنین می‌توانند سریعاً دستگاه را تنظیم کرده و کل مجموعه تنظیمات دستگاه را تنظیم کرده و کل مجموعه تنظیمات دستگاه را چک کنند آنها از ابزار دستگاه خیلی تعریف می‌کنند. چونکه ابزار، هم در ماشینکاری اولیه و هم در ماشینکاری ثانویه (نهایی) یکی است و نیازی به تغییر ابزار نمی‌شود. سرعت ساخت قطعات بسیار بالا و خارج از تصور می‌باشد. این روش باعث ایجاد اثرات حرارتی روی قطعه نمی‌شود. آنها می‌توانند هزینه خرید دستگاه را در مدت کوتاهی تامین نمایند. شما قبلاً عبارات واترجت و جت مواد ساینده را شنیده‌اید، این مهم است که بدانید جهت مواد ساینده همان واترجت نمی‌باشد، اگرچه خیلی به هم شبیه هستند. تکنولوژی جت‌آب به حدود 20 سال پیش برمی‌گردد و جت مواد ساینده حدوداً 10 سال بعد به وجود آمد. اساس هر دو روش مبتنی بر افزایش فشار آب تا حد خیلی زیاد و خروج آب از یک روزنه کوچک به خارج می‌باشد. سیستم واترجت از یک باریکه آب استفاده می‌کند که از دهانه (orifice) خارج می‌شود و می‌تواند مواد نرمی از قبیل پارچه و مقوا را برش دهد و لیکن نمی‌تواند مواد سخت‌تری را برش‌کاری کند. آب در دهانه ورودی از 20 تا 55 هزار پوند بر اینچ مربع تحت فشار قرار می‌گیرد، سپس از دهانه (jewel) که قطر آن به طور نمونه 015/0-010/0 اینچ می‌باشد. با فشار خارج می‌شود و در سیستم جت مواد ساینده، مواد ساینده به جت‌آب افزوده شده تا بتواند مواد سخت‌تر را نیز برش دهد. سرعت خیلی زیاد جت آب باعث ایجاد خلاء شده و مواد ساینده را به داخل نازل مکش می‌کند. اغلب مردم زمانی که منظورشان جت ساینده است، به غلط اصطلاح واترجت را به کار می‌برند. یک مجموعه کامل نازل واترجت حدود 500 تا 1000 دلار می‌باشد در صورتی که نازل جت سازنده حدود 800 تا 2000 دلار هزینه در بر دارد. هزینه عملیاتی جت مواد ساینده به خاطر سایش تیوپ مخلوط‌کننده مواد ساینده با آب و همچنین به خاطر مصرف مواد ساینده نسبت به واترجت خیلی زیاد است.

تنها محدودیت جت‌آب نازل‌های آن می‌باشد و jewel دارای سوراخ بسیار ریزی بوده که آب با فشار از آن به بیرون پاشیده می‌شود. Jewel ممکن است ترک برداشته و یا در اثر رسوب در آن مسدود شدن دهانه یاقوتی نازل در اثر ورود مواد زائد و گرد و کثافت در دهانه ورودی آب (inlet water) می‌باشد و می‌توان براحتی و با استفاده از یک فیلتراسیون مناسب از بروز چنین مواردی جلوگیری نمود. رسوبات در اثر مواد معدنی موجود در آب نیز ممکن است پدید آید. Jewelها را می‌توان در مدت کوتاهی حدود 2 تا 10 دقیقه تعویض نمود. همچنین قیمت بالایی نداشته و حدود 5 تا 50 دلار می‌باشد، البته نازل‌های الماسه نیز وجود دارند ولیکن قیمت آنها حدود 200 دلار می‌باشد و همچنین ساخت آنها نیز مشکل‌تر از نازل‌های یاقوتی می‌باشد. ابعاد و شکل هندسی دهانه نازل در نحوه عملکرد آن تاثیر بسیار مهمی داشته و در مورد نازل‌های الماسی تامین این دقت و تلرانس کمی مشکل و هزینه‌بر می‌باشد.

محدودیت‌های موجود در مورد نازل‌های مربوط به جت مواد ساینده :
نازل‌های جت مواد ساینده علاوه بر طرح ساده‌ای که دارند گاه‌گاهی ایجاد مشکلاتی نیز می‌کنند. طرح‌های گوناگونی ساخته شده‌اند ولی همگی در بروز یکسری مشکلات مشترک هستند.
تیوپ مخلوط‌کننده یک قطعه و مجموعه گران‌قیمت بوده و به علت سایش در اثر مواد ساینده دارای عمر کوتاهی نیز می‌باشد. همانطوری که گفته شد، جت مواد ساینده قادر است هر چیزی را برش دهد و این توانایی بالایی فرسایش و در نتیچه آن برش مسیر عبور و تیوپ مخلوط‌کننده را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد و همین مسئله در افزایش قیمت نهایی قطعه تولیدی تاثیر می‌گذارد.
از دیگر مشکلات موجود در مورد دستگاه‌های جت مواد ساینده این است که تیوپ مخلوط‌کننده به همیشه بلکه گاه‌گاهی مسدود می‌شود. معمولاً علت این امر در اثر مواد زاید و کثیف (dirt) و همچنین دانه‌های مواد ساینده که از اندازه استاندارد بزرگ‌تر باشند نیز حاصل می‌شود.
مزایای ماشین‌کاری با جت مواد ساینده :
برنامه‌‌ریزی و تنظیم فوق‌العاده سریع
در این فرآیند نیازی به تغییر ابزار جهت کارهای مختلف نمی‌باشد، برعکس دیگر دستگاه‌های ماشین‌کاری که حتی برای تعویض ابزار نیر باید برای دستگاه برنامه‌ریزی کرد. تنها برنامه‌ریزی لازم برای انجام عملیات ارائه نقشه قطعه به دستگاه می‌باشد و اگر مشتری نقشه قطعه کار را روی یک دیسکت به شما تحویل دهد، نصف کار انجام شده است و این به این معنی است که شما در تولیدات کم و حتی تک‌سازی هم می‌توانید سود قابل توجهی ببرید.
برای اغلب کارها نیاز به فیکسچر خیلی کمی نیاز است
برای مواد تخت می‌توان پس از قرار دادن آنها روی میزکار با قراردادن دو وزنه 10 پوندی روی آن قطعه کار را فیکس نمود و برای قطعات کوچک می‌تواند با استفاده از رویندهای کوچک، کار را محکم نمود.
امکان ماشین‌کاری تقریباً هر قطعه (شکل) دو بعدی و برخی از قطعات (اشکال) سه بعدی
امکان ماشین‌کاری شعاع‌ها و گوشه‌های داخلی با شعاع کم، امکان ساخت فلانج کاربراتور با سوراخ‌ها و همه چیزهای لازم آن. برخی از دستگاه‌های فوق‌العاده پیشرفته قادر به ماشین‌کاری سه بعدی می‌باشند. ماشین‌کاری سه بعدی نیازمند و مستلزم دقت زیادی می‌باشد. به همین دلیل ماشین‌کاری سه بعدی صرفاً جهت کاربردهای خاص به کار می‌رود.
به هر حال ماشین‌کاری جت مواد ساینده دارای توانمندی فوق‌العاده در تولید اشکال دو بعدی است و لیکن در مورد اشکال سه بعدی دارای محدودیت‌هایی می‌باشد.
اعمال نیروی جانبی بسیار کم به قطعه حین ماشین‌کاری
بدین معنی که شما می‌توانید با اطمینان قطعاتی که ضخامت دیواره آنها به کوچکی 0025/0 اینچ باشد را به راحتی و بدون ترکیدگی و یا حتی لب‌پریدگی، ماشین‌کاری کنید. همچنین پایین بودن زیاد میزان نیروی جانبی برش این امکان را فراهم می‌کند تا بتوان اشکال لانه زنبوری و تو در تو تولید نموده و با این کار را از متریال حداکثر استفاده را کرد.
اغلب هیچ گونه گرمایی روی قطعه کار ایجاد نمی‌شود.شما می‌توانید قطعه کار را ماشین‌کاری کنید. بدون ایجاد افزایش دما و سخت شدن قطعه کار و بدون تولید دودهای سمی، بدون ایجاد پیچیدگی در قطعه کار، و بدون تولید دودهای سمی، و بدون ایجاد پیچیدگی در قطعه کار.
شما می‌توانید قطعاتی را که قبلاً سخت‌کاری شده‌اند و عملیات حرارتی بر روی آنها انجام شده است را به راحتی ماشین‌کاری کنید. در ایجاد سوراخ بر روی فولاد به ضخامت 2 اینچ حداکثر دمای قطعه کار به 120 درجه فارنهایت می‌رسد و لیکن ماشین‌کاری بر روی دیگر قطعات در دمای اتاق انجام می‌شود.
نیازی به ایجاد سوراخ اولیه نمی‌شود:
بر خلاف ماشین‌کاری با وایرکات که نیاز به ایجاد سوراخ اولیه می‌باشد در این روش نیازی به ایجاد سوراخ اولیه نمی‌باشد.
موضوع ضخامت قطعه‌کار :
محدودیت مشخصی برای ضخامت معلوم نمی‌باشد و لیکن سرعت برش تابعی از ضخامت قطعه کار می‌باشد.
عدم آسیب‌رسانی به محیط :
شما می‌توانید از مواد ساییده شده قرمز رنگ که از garnet بجای مانده است جهت تزئین باغچه استفاده کنید حتی اگر شما می‌خواهید قطعات زیادی از جنس مواد خطرناک از قبیل سرب و … را ماشین‌کاری کنید، این مهم است که مقدار خیلی کمی از ماده برداشته می‌شود. این خود در حفاظت محیط‌زیست موثر است.
باقی مانده مواد خام نیز قابل استفاده است
هنگام ماشین‌کاری قطعات گران‌قیمت از قبیل تییانیوم، باقی مانده ماده خام نیز ارزشمند است زیر عرض برش این فرآیند کوچک بوده و پس از تولید قطعه اصلی، می‌توان از مواد باقی مانده مجدداً قطعات دیگری تولید نمود.
تنها و تنها فقط به یک ابزار نیاز است
در این روش نیازی به تغییر ابزار نمی‌باشد و حتی نیازی به برنامه‌ریزی جهت تغییر ابزار نمی‌باشد. برنامه‌ریزی و تنظیم دستگاه و تمیز کردن نیز زمان زیادی نمی‌برد، از این رو در این روش سرعت تولید و بهره‌وری خیلی زیاد است.
افسانه‌ها و موهومات معمول در مورد جت مواد ساینده :

اوه! شما می‌توانید فولاد به ضخامت 6 اینچ را با آب ببرید!؟
خیر! اگر شما مشاهده می‌کنید که یک قطعه فولادی به ضخامت 6 اینچ در حال برش‌کاری است، بدانید که این واترجت نیست بلکه جت مواد ساینده است که این کار را انجام می‌دهد. وظیفه آب در اینجا فقط اعمال شتاب فوق‌العاده زیاد بر مواد ساینده است. و این مواد ساینده است که فولاد را می‌برد، نه آب!

عمر نازل برش‌کاری :
به اشتباه خیال می‌شود که عمر نازل خیلی مهم و حساس است و این در حالی است که عمر قسمت نازل دستگاه اهمیت آن چنانی ندارد و آنچه که مهم است عمر تیوپ مخلوط‌کننده مواد ساینده با آب است.
Orifice یا jewelها ارزان هستند و اصلاً قابل قیاس با تیوپ اختلاط نمی‌باشد. Jewelها (قسمت نازل یا دهانه خروجی آب است که از جنس لعل یا یاقوت می‌باشد) تقریباً ارزان و حدود 15 تا 50 دلار می‌باشند و این در حالی است که قیمت تیوپ مخلوط‌کننده 100 تا 200 دلار می‌باشد. Jewelها نوعاً در اثر رسوبات معدنی موجود در آب آسیب می‌بینند که البته این رسوبات قابل برداشت می‌باشند. Jewel از جنس یاقوت قرمز و آبی تقریباً یکسان هستند و تفاوتشان فقط در رنگشان است. علت رنگ قرمز rubyها به علت درصد بالای کرم موجود در آنها بوده و در مقابل sapphireها علت رنگ آبی، درصد بالای آهن موجود در آنها است ولیکن هر دو سنگ یاقوت معدنی می‌باشند. اما اگر هنوز عمر مفید نازل برای شما خیلی مهم است می‌توانید بجای نازل از جنس یاقوت قرمز یا آبی، از نازل الماسه استفاده کنید ولی بهتر است فعلاً از یک سامانه مناسب فیلتراسیون آب استفاده کنید.
مدت کارکرد مفید تیوب مخلوط‌کننده چقدر است؟
برای روشن شدن موضوع بدانید استفاده از یک تیوب مخلوط‌کننده کهنه و آسیب دیده در اثر کارکرد مانند بکارگیری یک تیغچه الماسه کند شده می‌باشد. این مشکل است که بگوییم چه وقت یک تیوب کاملاً آسیب دیده و قابل کاربرد نمی‌باشد. اما این مهم است که ساییدگی در تیوب باعث کاهش کارآیی ماشین‌کاری می‌گردد. برای کارهای دقیق بهتر است از یک تیوب جدید استفاده نمود.
عمر مفید تیوب به پارامترهای زیادی بستگی دارد، به عنوان مثال نوعاً از 20 تا 100 ساعت می‌تواند عمر مفید متوسط فرض شود. البته با توجه به شرایط ممکن است از این زمان سریع‌تر یا کندتر نیز سایش اتفاق بیفتد که البته باز به شرایط کاری بستگی دارد.

پس هزینه اصلی عملیاتی چه چیزی است؟
وقتی هزینه‌هایی از قبیل تیوب اختلاط و دهنه‌های نازل که قطعات گران‌قیمت و فرسایشی هستند را مورد توجه قرار می‌دهید بایستی هزینه کل عمیات را نیز در نظر گرفته و آن را با سودمندی و قدرت تولید دستگاه مقایسه کنید وقتی شما چنین مقایسه‌ای را انجام دهید خواهید دید که دستگاه جت مواد ساینده شاید سودآورترین دستگاه در کارگاه شما باشد.
توجه داشته باشید که قیمت ساعت کار دستگاه بین 20 تا 35 دلار متغیر است. البته کارگاه‌هایی نیز مشاهده شده‌اند که به علت انجام کارهای فوق‌العاده دقیق، ساعت کار دستگاهشان بین 500 تا 2000 دلار می‌باشد. البته کمی غیر عادی نیز می‌باشد و همچنین گاهگاهی کارگاه‌هایی نیز دیده می‌شوند که کارهایی انجام می‌دهند که انجام آنها با سایر روش‌ها یا تقریباً غیر ممکن و یا با استفاده از روش‌هایی که بتواند جایگزین جت مواد ساینده شود، خیلی گران می‌شود.

تلرانس‌ها و دقت‌های قابل دستیابی :
جهت تولید قطعات دقیق نیاز به دستگاه دقیق نیز می‌باشد. البته پارامترهای دیگری نیز وجود دارند که مهم و قابل توجه می‌باشند. یک میزکار دقیق در دقت کار تاثیر دارد. فاکتور اصلی در دقت و تلرانس، نرم‌افزار دستگاه است نه سخت‌افزار آن! تلرانس قابل دستیابی به مقدار زیادی به مهارت استفاده کننده بستگی دارد. اخیراً پیشرفت‌های مهمی در خصوص کنترل فرآیند جهت دستیابی به تلرانس‌های بالاتر صورت گرفته است. دستگاه 10 سال پیش دارای تلرانس کاری بین 060/0 تا 10/0 اینچ بوده است و لیکن امروزه دستگاه‌هایی تولید شده‌اند که قادرند قطعاتی با تلرانس 002/0 اینچ تولید کنند.
جنس قطعه کار :
مواد سخت‌تر نوعاً پس از برشکاری کمتر taper شده‌اند و این مسئله در تعیین میزان تلرانس قابل دستیابی، قابل توجه است.
ضخامت قطعه کار :
هنگامی که ضخامت قطعه کار افزایش می‌یابد، کنترل رفتار خروجی جت‌ ساینده در محلی که از قطعه کار خارج می‌شود، مشکل می‌گردد و هر چه ضخامت قطعه کار افزایش یابد، میزان شیب‌دار شدن و احتمال لب‌پریدگی افزایش می‌یابد.
دقت میزکار :
واضح است است دقت بالاتر وقتی حاصل می‌شود که حرکت میز دقیق‌تر و قابل کنترل‌تر باشد.
استحکام و پایداری میزکار:
ارتعاشات بین سیستم حرکتی و قطعه کار و ضعف در کنترل سرعت و تغییر ناگهانی در وضعیت دستگاه می‌تواند باعث بروز عیب در قطعه کار گردیده که اغلب witness marks نامیده می‌شود .

شکل زیر قطعات تولید شده توسط این روش را نشان میدهد.

کنترل جت مواد ساینده :
چون اساساً ابزار برشی یک جریانی از آب پر فشار همراه با مواد ساینده است . هنگام خروج از قطعه کار حالت اریبی شکل بوجود می‌آید، لذا جهت حصول تلرانس و دقت لازم بایستی این عقب‌افتادگی با کنترل مناسب جبران گردد.


این مسلئه عقب‌افتادگی (lag) می‌تواند در موارد ذیل بروز اشکال نماید :
الف- در اطراف منحنی‌ها
هنگامی که جت می‌خواهد از یک مسیر منحنی شکل عبور نماید، lag باعث شیب‌دار شدن می‌گردد، بنابراین برای جلوگیری از این امر بایستی سرعت حرکت خطی مسیر برش را پایین آورد و اجازه داد که قسمت انتهایی جت و قسمت ابتدایی آن که این دو مابین محل ورود جت و محل خروج آن از قطعه کار قرار دارد در یک راستا قرار گرفته و از شیب‌دار شدن آن جلوگیری گردد.
ب- گوشه‌های داخلی
هنگامی که جت وارد یک گوشه داخلی از مسیر برش می‌گردد بایستی سرعت پیشروی را پایین آورد تا عقب‌افتادگی قسمت انتهایی جت جبران شده و مسیر برش صاف و بدون شیب‌دار شدن تولید شود در غیر این صورت احتمال افزایش شعاع گوشه وجود خواهد داشت. همچنین پس از اتمام ماشینکاری گوشه‌ها و رسیدن به خط مستقیم نبایستی سرعت پیشروی یکمرتبه افزایش یابد زیرا این عمل باعث پس زدن ناگهانی جت و آسیب‌دیدگی قطعه کار می‌گردد.
ج- میزان پیشروی
هنگامی که سرعت پیشروی کاهش داده می‌شود، عرض مسیر برش قه مقدار اندکی افزایش می‌یابد.
د- شتاب
هر گونه حرکت ناگهانی از قبیل تغییر در میزان پیشروی به طور ناگهانی باعث آسیب‌دیدگی قطعه کار می‌گردد. لذا بایستی برای کارهای فوق‌العاده دقیق، شتاب به خوبی کنترل گردد.
هـ- فاصله نازل تا قطعه کار
برخی از نازل‌ها نسبت به برخی دیگر باعث شیب‌دار شدن بیشتری در مسیر برش می‌گدرد. نازل‌های بلندتر معمولاً شیب کمتری ایجاد می‌نمایند، کاهش فاصله نازل تا سطح قطعه کار باعث کمتر شدن شیب می‌گردد.
و- عرض برش
عرض برش که همان قطر یا عرض پرتو جت می‌باشد، مشخص می‌کند که تا چه حد شما می‌توانید گوشه‌هایی تیز و با حداقل شعاع گوشه تولید نمایید. تقریباً کوچکترین قطر پرتو جت تولید عرض برشی به پهنای 030/0 اینچ می‌نماید. دستگاه‌هایی با قدرت عملیاتی بالاتر نیازمند نازل‌های بزرگتری می‌باشد زیرا حجم آب و مواد ساینده نیز بیشتر خواهد بود.
ز- ثبات فشار پمپ
تغییرات در فشار پمپ واترجت می‌تواند باعث ایجاد اثراتی بر روی قطعه نهایی گردد. بنابراین لازم است که در حین انجام عملیات طوری برنامه‌ریزی گردد که تغییرات فشار پمپ به حداقل رسیده تا از ایجاد اثرات نامطلوب بر قطعه کار جلوگیری شود و این موضوع بخصوص در مواردی که تلرانس مورد نظر در حدود 005/0 اینچ باشد، رعایت این مسئله الزامی است پمپ‌های قدیمی‌تر اغلب بیشتر باعث بروز چنین مشکلاتی می‌شدند ولیکن پمپ‌هایی که با استفاده از سیستم میل‌لنگ کار می‌کنند باعث توزیع فشار یکنواخت‌تر و منظم‌تر می‌گردند.
ح- تجربه اپراتور
با توجه به فاکتورهای ذکر شده سیستم جت مواد ساینده قادر است قطعات را با تلرانسی از 020/0 اینچ تا 001/0 اینچ تولید نماید. امتیاز و برتری یک دستگاه جت مواد ساینده نسب به نوع مشابه خود، در سهولت دستیابی به تلرانس‌های مذکور می‌باشد در صورتی که نازل بتواند در هر موقعیت لازم نسبت به محورهای x و y با تلرانس 01/0 اینچ قرار گیرد، بنابراین شما می‌توانید قطعه‌ای با ضخامت 5/0 اینچ را با تلرانس 002/0 اینچ تولید نمایید. علاوه بر مطالب فوق، تجربه اپراتور نیز حائز اهمیت می‌باشد.

سربلند باشید - محی الدین اله دادی