워터젯 절단 압력의 기본

적절한 워터젯 절단 압력은 펌프 마력, 노즐 및 오리피스 직경의 조합에서 비롯됩니다. 물론 최적의 압력을 설정하는 것은 시작점일 뿐입니다.

거의 50년 전 워터젯 기술이 시작된 이래로 어떤 압력과 힘의 조합이 최적의 절단 성능을 가져오는지에 대한 지속적인 논쟁이 있어 왔습니다. 숫자가 클수록 절단 속도가 더 좋아지거나 빨라지나요? 주어진 응용 분야에 가장 적합한 압력, 마력 및 노즐 어셈블리의 조합은 무엇입니까? 이 모든 것이 실제로 무엇을 의미합니까?

논의의 틀을 잡기 위해 증압기 대 직접 구동 펌프 논쟁을 제거해 보겠습니다. 워터젯 시스템 구입을 조사해 본 적이 있다면 아마도 각각의 장점을 보여주는 엄청난 양의 마케팅 및 판매 데이터를 접했을 것입니다. 유압 강화 펌프는 에너지 집약적인 유압 시스템을 사용하는 대신 매우 높은 압력을 제공할 수 있습니다. 다른 사람들은 기계식 크랭크샤프트 펌프를 사용하는 직접 구동 시스템을 옹호했습니다(참조:그림 1).

지난 수십 년 동안 이러한 기술들 사이에는 상충관계가 존재했습니다. 강화 펌프는 특히 고압에서 유지 관리가 더 쉽고 저렴한 것으로 간주되었으며 직접 구동 시스템은 더 높은 에너지 효율성을 제공했습니다. 기술은 발전했고 수년에 걸쳐 장단점도 바뀌었습니다.

그럼에도 불구하고 워터젯 절단의 기본 원칙은 변경되지 않았습니다. 노즐/오리피스 조합은 100분의 1인치 크기의 구멍을 통해 고압 배관에서 물을 짜낼 때 물의 압력을 가하는 데 도움이 됩니다. 물은 작은 직경의 오리피스를 통과하면서 응집력 있는 물줄기를 형성한 후 벤추리 노즐을 통과하며, 여기서 계량된 양의 입상 연마재가 물 흐름으로 흡입됩니다. 물과 연마 입자의 혼합물은 특수 세라믹 혼합 튜브를 통과하고, 생성된 연마재/물 슬러리는 매우 빠른 속도로 이동하는 연마 입자의 일관된 절단 흐름으로 노즐에서 나옵니다.

연마재는 재료에 성공적으로 도달한 경우에만 절단됩니다. 막힘을 방지하려면 연마재의 메시 크기가 오리피스에 맞는 크기여야 합니다. 80메시 가넷은 노즐 크기에 따라 가장 보편적인 반면, 50메시 가넷은 훨씬 더 거칠고 일반적으로 0.022 또는 0.020인치와 같은 더 큰 직경의 오리피스에 사용됩니다. 50메시 가넷과 함께 더 좁은 노즐을 사용하면 막힐 가능성이 높아집니다. . 0.014인치 또는 0.010인치와 같은 고정밀 응용 분야에 사용되는 더 작은 노즐의 경우. 노즐의 경우 메쉬 120 이상이 최적입니다.

노즐 크기가 특정 용도에 이상적인 메쉬 크기를 결정하는 유일한 요소는 아닙니다. 사포와 마찬가지로 더 미세한 표면 마감에는 더 높고 더 미세한 메쉬 크기가 필요합니다. 220메시 가넷은 특히 얇은 재료를 절단할 때 80메시보다 부드럽고 정확한 마감을 제공합니다.

압력은 펌프에 의해 노즐 구멍을 통해 밀려나는 물의 양에 의해 결정됩니다(참조:그림 2 ). 오리피스가 작을수록 압력은 높아집니다. 가정적으로 100HP 펌프와 넓은 오리피스를 사용하면 30,000PSI에서 워터젯의 성능을 극대화할 수 있지만 효과적이지 않기 때문에 이와 같은 제품을 판매하는 OEM은 없습니다. 논쟁의 반대편에서는 5HP 펌프로 60,000PSI를 달성하는 것이 가능하지만 적용 분야가 심각하게 제한되어 있고 구멍이 터무니없이 좁을 것입니다.

전력은 압력 x 체적 유량에 비례합니다(P = kp × V). 주어진 펌프 출력에 대해 압력 증가는 체적 유량의 비례적인 감소와 일치해야 합니다. 이는 더 높은 압력의 펌프가 더 작은 오리피스를 가진 노즐을 사용해야 함을 의미합니다. 예를 들어, 0.014인치의 50HP 증압기 펌프가 있습니다. 60KSI의 노즐 오리피스는 0.010인치로 제한됩니다. 90 KSI의 오리피스.

연마재 없이 순수 워터젯 작업을 수행하는 경우 압력을 더 많이 가하면 절단 속도가 빨라질 수 있습니다. 실제로 고압 시스템에서 나오는 제트의 직경이 작을수록 식품이나 발포 고무와 같은 물 전용 절단 응용 분야에서 더 효과적일 수 있습니다. 그러나 연마재 워터젯 절단 시스템에서는 물이 아닌 연마재가 절단을 수행합니다. 대신, 물은 절단되는 재료를 침식할 수 있는 일관된 흐름의 작은 연마 입자를 가속화합니다.