واترجت با ترکیب آب فوقفشار (بیش از ۴۰۰۰ بار) و دانههای ساینده سخت (معمولاً گارنت) کار میکند. این آب با سرعتی فراتر از صوت از یک نازل جواهر (مانند یاقوت یا الماس) خارج شده و در یک محفظه اختلاط، با ایجاد اثر ونتوری، دانههای گارنت را به درون مکش میکند. مخلوط آب و ساینده سپس از یک نازل فوکوسکننده (لوله مخلوطکن) خارج شده و یک جت باریک و فوقمخرب ایجاد میکند که مانند یک “اسکنه مایع” عمل کرده و مواد را از طریق سایش میبرد. این یک فرآیند برش سرد است که هیچ ناحیه تأثیر حرارتی ایجاد نمیکند.
جدایش دانههای گارنت از پودر سنگ
در عمل صنعتی، معمولاً دانههای گارنت استفادهشده از پودر سنگ (لاشه برش) جدا و بازیافت نمیشوند. دلایل اصلی این امر عبارتند از:
· خرد شدن ساینده: دانههای گارنت در اثر برخورد با قطعه کار، عمدتاً خرد و به پودر ریزتری تبدیل میشوند و خاصیت سایندگی مؤثر خود را از دست میدهند.
· وضعیت مخلوط و مدیریت آن: ساینده مصرفشده، پودر سنگ بریدهشده و آب، یک دوغاب (اسلاری) تشکیل میدهند. این دوغاب در یک حوضچه رسوب جمعآوری میشود. روش متداول این است که این دوغاب به عنوان پسماند صنعتی غیرخطرناک دفع میشود، مشروط بر اینکه در تستهایی مانند تست TCLP، آلایندههای خطرناک نشان ندهد.
· چالشها و امکان جدایش: از نظر تئوری، میتوان جامدات (مخلوط گارنت خردشده و پودر سنگ) را از آب با روشهایی مانند تهنشینی، فیلتراسیون یا سانتریفیوژ جدا کرد. اما جداسازی مجدد گارنت خردشده از پودر سنگ، به دلیل شباهت چگالی و اندازه ذرات، از نظر صنعتی دشوار و مقرون به صرفه نیست. بنابراین، اکثر کاربران واترجت، مستقیماً مخلوط ساینده مصرفشده را دفع میکنند.
شاخص مصرف برای سنگ مرمریت
در زیر پارامترها و شاخصهای مصرف معمول برای برش سنگ مرمریت به ضخامت ۳ سانتیمتر با واترجت آمده است:
پارامترهای اصلی برش
· فشار آب: ۳۴۰۰ تا ۳۸۰۰ بار (۵۰،۰۰۰ تا ۵۵،۰۰۰ PSI)
· دبی ساینده گارنت: ۰.۳۶ تا ۰.۴۵ کیلوگرم در دقیقه (۰.۸ تا ۱.۰ پوند بر دقیقه)
· سرعت برش: ۲۰ تا ۳۰ سانتیمتر در دقیقه (۸ تا ۱۲ اینچ در دقیقه)
شاخصهای کلیدی مصرف
· مصرف ساینده: این بزرگترین قلم هزینه است. با پارامترهای فوق، مصرف گارنت حدود ۲۲ تا ۲۷ کیلوگرم در ساعت خواهد بود.
· مصرف آب: حدود ۲ تا ۶ لیتر در دقیقه (۰.۵ تا ۱.۵ گالن بر دقیقه) که با سیستمهای چرخش آب میتوان آن را به شدت کاهش داد.
· مصرف برق: عمدتاً ناشی از پمپ فوقفشار است و بخشی از هزینههای جاری مداوم محسوب میشود.
· برآورد هزینه عملیاتی: با احتساب تمام مواد مصرفی (ساینده، آب، برق، استهلاک قطعات) و استهلاک دستگاه، هزینه راهاندازی واترجت معمولاً در حدود ۲۵ تا ۴۰ دلار در ساعت است.
نکته: این اعداد یک مرجع کلی هستند. مقادیر واقعی بسته به سختی و بافت خاص مرمریت و نیز کیفیت لبه مورد نظر میتوانند تغییر کنند. برای سنگهای ضخیمتر، نیاز به کاهش سرعت برش یا افزایش فشار و دبی ساینده است. همچنین استفاده از ساینده ریزتر (مانند مش ۱۲۰) میتواند برای دستیابی به لبهای صافتر روی مرمریتهای با بافت ظریف مفید باشد.
جمعبندی
فناوری واترجت با ترکیب قدرت آب فوقفشار و عمل سایشی گارنت، امکان برش با دقت بالا و آسیب حداقلی را فراهم میکند. دانههای گارنت پس از انجام ماموریت برش، عمدتاً به دلیل خرد شدن، به صرفه بازیافت نمیشوند. برای پردازش سنگ مرمریت، کنترل دقیق فشار آب، دبی ساینده و سرعت برش، کلید دستیابی به کیفیت مطلوب و کنترل هزینه است.
