GELENEKSEL OLMAYAN YAPIM YÖNTEMLERİ WJM (HDM) BASINÇLI SU İLE İŞLEME

WJM Önceleri madencilikte uygulanan bir yöntemin geliştirilerek yapım endüstrisine uygulanmasıdır. Madencilikte kayaları parçalamak ve kömür v.b. Sert madenlerin üretiminde hafif işler için 0,1-0,4 k bar dolaylarında basınç ve 20-30 mm çaplarda su jeti kullanılmaktadır.

Yapım endüstrisinde ise su basıncı 400 k Pa dolaylarına ve daha yüksek değerlere ulaşmıştır. Su jeti çapı 0,05-0,5 mm dolaylarındadır. Tipik olarak su jetinin hızı 2,8 Mach değerlerine ulaşır. Bu hızda bir su jetinin sert bir yüzeye çarpması ve çok kısa bir sürede hızını tümüyle kaybetmesi sonucu, suyun kinetik enerjisibasınç enerjisine dönüşür.

Suyun yüzeye ilk temasından birkaç milisaniye sonra malzeme yüzeyinde normal stagnasyon basıncından birkaç kez daha büyük geçici basınç dalgaları oluşur. Bu basınç dalgaları iş malzemesinin dayanımını aşarak malzemenin işlenmesini sağlar.

WJM ile malzeme kesmede gözlenen başlıca 4 kesme mekanizması vardır. 1) Yerel yüksek statik basıncının yaratttığı gerilmeler. 2) Su jetinin temas noktasından çevreye doğru hızla akan suyun yarattığı kayma gerilmeleri.

3) Malzeme içindeki gerilme dalgalarının yarattığı yansıma ve kesişmeler sonucu malzeme parçacıklarının kopması ve yüzeyden sıçraması 4) Malzeme çatlaklarının ilerlemesi.

Bu yöntem ile özellikle yüksek (690 kPa) basınçlarda ince metal folyoları bile kesmek mümkündür. Endüstride uygulanan 300-400 kPa basınç değerlerinde ise metal olmayan bir çok malzeme şekilli olarak (profil) kesilmektedir.

Bütün plastikler, cam-fibercam, kumaş ve tekstil kökenli ürünler, deri, keçe, ağaç ve ağaç kökenli malzemeler, tuğla vb. malzemeler, yiyecekler (balık, et, kek, çukulata vb.) asbest malzemeler WJM ile kesilebilmektedir.

Su çapı çok küçük ve su hızı yüksek olduğu için kesilen malzeme ıslanmamakta ya da çok az oluşan ıslaklık ise, açığa çıkan ısı nedeniyle kaybolmaktadır. K-Kesme sırasında toz oluşmamakta, bu durum asbest türünden malzemelerin WJM ile işlenmesi için büyük üstünlük sağlamaktadır.

Metal olmayan malzemelerin çok katlı olarak kesilmesi mümkündür Metal olmayan malzemelerin çok katlı olarak kesilmesi mümkündür. Özellikle robot teknolojisinin gelişmesi ile bilgisayar denetimli WJM tezgahları gelişmiştir. Bu tezgahlar şekilli kesmede yaygın olarak kullanılmaktadır. Tipik kesme hızları 15 m/dak olabilmektedir.

Kullanılan su normal çeşme suyu olabildiği gibi, daha ince su jeti elde etmek için su içine polimer malzeme de karıştırılabilir. 400 kPa dolaylarındaki su %12 oranında sıkıştırılabilir özelliğe sahiptir. Bu özelliğin tezgah tasarımında dikkate alınması gerekir. Tipik su debileri 300-400 Litre/saattir.

Yine yüksek basınç nedeniyle su içinde eriyen havanın bir anda açığa çıkması ile işleme sırasında çok yüksek ( 80-105 DB, bazen 130 DB) gürültü oluşur. Bu nedenle özel önlemler alınması gerekir. Kesme lülesinin karşısına ve kesilen levhanın altında susturucu ve su toplama sistemi konulması gerekmektedir.

Lüle ile iş malzemesi arasındaki uzaklığın 25 mm dolaylarında olması en iyi kesme koşullarını sağlar. Su basınç birimi (pompa sistemi) ile lüle arasındaki uzaklık ise 100 mm den de fazla olabilir. Bu uzaklık kesme performansını etkilemez.

Lüle malzemesi olarak tungsten karbür, elmas, çelik alaşımları ve yaygın olarak yapay ya da doğal safir kullanılır. Lüle çapları 0,05-0,5 mm dolaylarındadır. Genellikle konik girişte 6-20 derece(en iyi olarak 13-14 derece) bir açı bulunur. Düz silindirik kısmının boyu ise çapın 2-4 katı olabilir. Tipik lüle ömürleri 50-200 saattir. Lüle iç çeperlerinin düzgün ve çok iyi parlatılmış olması gerekir.

WJM için yüksek basınç değerleri, özel hidrolik sistem ve basınç odası ile sağlanır. Tezgahın tüm elemanlarının ve boru sisteminin yüksek basınca dayanıklı olarak yapılması gereklidir.

WJM yönteminin diğer kesme yöntemlerine göre başlıca üsütünlükleri

1) WJM tümüyle tozsuz bir yöntemdir. (Asbest, kumaş, deri, tuğla kesme) 2) Kesme işlemi su ile sağlandığından, sağlık koşullarına tümüyle uygundur. (yiyecek kesme) 3) Karmaşık ve köşeli şekiller rahatlıkla kesilebilir. (örnek: deri ya da lastik ayakkabı taban profilleri)

4) Tümüyle çapaksız kenarlar elde edilebilir. 5) Kesme işlemine malzeme kenarından başlama zorunluluğu yoktur. 6) Bıçak değiştirme ve bıçak bileme işlemleri yoktur. Lüleler ultrasonik temizlemeden sonra tekrar kullanılabilir.

7) Kesme aralığı çok ince olduğu için malzeme kaybı çok azdır. 8) Kesilen malzeme bıçak takılması vb. nedenlerle yıpranmaz ve zarar görmez. 9) Kesme kuvveti çok az olduğu için çok ince ve zayıf dayanımlı malzemeler kesilebilir, kenarlar sıyırma yapılabilir.

10) Diğer yöntemlerde oluşan sıcaklık nedeniyle malzemenin zarar görmesi ve tekrar kaynaması sorunları yoktur.

Yöntemin en önemli zayıflıkları ise ; Aşırı gürültü Yüksek basınç olarak sıralanabilir. Suya karşı hassas olan bazı malzemelerde de kullanılmaz.