The Effect of machining parameters of thin brass sheets using Abrasive Water Jetting technology on optimizing the cutting quality of products surfaces

Document Type : Original Article

Author

Association professor at Department of Applied Arts, Faculty of Architecture and Design, Jazan University, Kingdom of Saudia Arabia.

Abstract

This paper aims to study the effect of  both standoff distance (SOD) and cutting speed as a machining parameters between brass surface and Nozlle of Abrasive Water Jetting Cutting Technology (AWJCT), for optimizing cutting quality of metal product surfaces. High cutting quality for 0.8 mm thickness brass thin sheets using AWJCT by adjusting SOD and cutting speed are used in cutting with this technique.   And study used an experimental approach to machine 57 pieces for 0.8 mm thickness brass thin sheets size 100 x 150 mm by AWJCT for the path includes types of straight lines, absute, acute, square angle, curved line and a curved line corresponds to an arc in a single path. SOD and different cutting speeds were used. The used values for SOD& cutting speed were recorded and the results evaluated. Cutting quality was monitored by measuring kerf width at different locations of cutting path and investigated. Experiments results were presented graphically, in order to get the optimum results that give high cutting quality. The effect of both SOD and cutting speed were discussed on the kerf width of samples.   The major results are: SOD and cutting speed affected the kerf width at cutting path quality of samples. Using a higher SOD introduced maximum kerf width and low cutting quality, and to improve the cutting quality requires using lower SOD should be used. Increasing cutting speed decreases kerf width of cutting path and introduces high cutting quality, but decreasing cutting speed increased kerf width and introduced low cutting quality. Using of high cutting speeds with low SOD introduced higher cutting quality at samples surfaces. The higher speeds at the cutting path acute angels also resulted the widest kerf width at higher SOD used but, the kirf width in abtuse angle, sguare angle, curved line, a curved line corresponds to an arc and straight line is smaller.    The study has shown a considerable effect of the cutting speed on kerf width and surface quality. It was found that the use of SOD of 1 mm with the speed of 150 mm/min are the optimum values to obtain the quality of suitable cut, low cost and time used.




 
 

Keywords

Full Text

1-مقدمة  :Introduction

فی عام 1950م بدأ اهتمام الأقسام الهندسیة والصناعیة بالمؤسسات واضحاً فی الاتجاه نحو خفض تکلفة تشغیل المنتجات، وساهمت تقنیة القذف النفاث بالماء فی ذلک بإتاحتها العدید من السمات المنقطعة النظیر والتی یمکن أن تؤثر بدور کبیر فی تکلفة قطع أسطح المنتجات. ویُعد نورمان فرانز  Norman Franz أول من درس استخدام الضغط المرتفع للماء Water Ultrahigh- Pressure (UHP) کأداة للقطع [Walker, R. J. 1997. p. 455, 456]. فعلى مدی ما یقرب من ثلاثة عقود من نهایة القرن الماضی وخلال السنوات الأخیرة نُشرت العدید من الأبحاث التی تناولت تقنیة القذف النفاث بالماء والحبیبات، وتم استیفاء مجموعة کبیرة من التطبیقات الصناعیة. ومع مطلع القرن الحادی والعشرین شکلت هذه التقنیة دوراً بارزاً فی تشغیل المواد الحدیثة والتی کان من الصعب علی التقنیات التقلیدیة التعامل معها، وشاع استخدامها فی الصناعة وذلک فی ظل المتطلبات والتحدیات البیئیة. فالقذف النفاث بالماء تقنیة نظیفة یتم فیها إعادة تدویر الماء، ولا ینتج عنها غباراً، إلا أنها تحدث تلوثاً ضوضائیاً. لقد تحسنت موثوقیة المعدات المُستخدمة فی هذه التقنیة بإطراد، فیمکننا الآن مقارنة نظام ضغط الماء العالی بالتقنیات التقلیدیة. إن الدقة والتشطیب لأسطح القطع یعتمدان بشکل أساسی علی جودة القطع بالقذف النفاث وعلی عوامل التشغیل المتوقع تطورها فی السنوات المقبلة، هذا بالإضافة إلی کیفیة تنظیم تدفق الحبیبات الحاکة والتحکم فیها وجودة فوهة الخرج "النزل" [Mazurkiewicz, M. 2000 P. 112, 117, Wang, J. et al. 2002. P. 371]. أمکن لهذه التقنیة تشغیل المواد المعدنیة وغیر المعدنیة، لا سیما الخامات التی یصعب قطعها مثل السیرامیک والرخام، والمواد المرکبة من طبقات. وشمل التشغیل کلاً من القطع، والثقب، والتفریز. فبالمقارنة بطرق التشغیل التقلیدیة وغیر التقلیدیة فإن هذه التقنیة تمتلک عدداً من المزایا الواضحة، کإنعدام التشوه الحراری، وکفاءة التشغیل العالیة، والقدرة علی انتاج الخطوط الخارجیة "الکنتورز"، وجودة السطح الفائقة، والتوافق مع معدات التشغیل، والرایش فی الحد الأدنی [Liu, H. et al. 2004. P. 488]. ویُوضِح شکل رقم (1) الأجزاء المکونة لعملیة القطع بالقذف النفاث بالماء ]أبوزید، عبدالرحمن (2008) ص45 [ومشار إلی مکونات النظام والمسافة الفاصلة ضمن البیانات علی الشکل.

 

شکل رقم (1) یوضح الأجزاء المکونة لعملیة القطع بالقذف النفاث بالماء.

لقد أجریت مقارنة بین تقنیات التشغیل بالقذف النفاث والتشغیل باللیزر فی قطع المواد المرکبة وتم دراسة خصائص القطع لاثنین من المواد هما مخلق کربونی وألیاف البلاستیک المقوی، وأوضحت الدراسة أنه علی الرغم من امکانیة استخدام طرق تشغیل عدیدة إلا أن القطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات یعد الأفضل عن غیره فی هذه الحالة  [Shanmugam, D.K. et al. 2002. P. 289, 296]. أیضاً القطع بالقذف النفاث بالماء فعال فی تشغیل المواد السیرامیکیة الحدیثة. [Hocheng, H. et al. 1994 P. 287, 303]. وقد تم تطویر نموذج تحلیلی لمعرفة عمق القطع للخامات الکریستالیة الهشة المشغلة بالقذف النفاث بالماء والحبیبات وتم الأخذ بعین الاعتبار لشکل وحجم الحبیبات الحاکة [Paul, S. et al. 1998. P. 210]. وتم بحث تأثیر القطع متعدد الأشواط بالقذف النفاث بالماء والحبیبات علی کفاءة قطع السیرامیک الصناعی، وتبین أن استخدام القطع متعدد الأشواط یحسن من الأداء التکنولوجی مقارنة بالقطع فی شوط واحد [Wang, J. et al. 2002. P.371, 376, 377]. کما تم بحث ظاهرة تآکل الکریستالات السیرامیکیة المرتبطة بالقطع بالقذف النفـاث بالماء. .[ Zeng, J. et al. 1996 P. 207, 215] وفی دراسة للثقب الدقیق بالقذف النفاث بالماء والحبیبات لزجاج البوروسلیکات، تم تناول العوامل التی تؤثر بالتشویه أثناء عملیات ثقب زجاج البوروسلیکات[Schwartzentruber, J. et al. 2015. P. 143, 153].

کما أجریت دراسة تجریبیة لبحث منع التآکل بالصطدم بالقذف النفاث بالماء وبیان مدی تأثر خواص الخامات المعدنیة ووُجد أن البنیة المجهریة للخامات المعدنیة خالیة من شروخ الکلل [Mann, B.S. et al. 2002. P. 650, 660]. أیضاً تم تطویر طریقة بدیلة لتقییم قطع حدید الزهر الرمادی واُستخدمت لتقدیر حجم حطام وتآکل حبیباته الناتجة أثناء القطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات [Momber, A. W. et al. 1997 P. 65, 71]. کما تم تطویر نموذج لشکل القطع للخامات القابلة للسحب[Paul, S. et al.1998 P. 191, 197] . أیضاً تم فحص تأثیر سرعة القطع علی جودة السطح لعینات من الاستانلیس ستیل 316L سمک 10مم بالقذف النفاث بالماء والحبیبات. وتم أخذ صور للأسطح المقطوعة. وتم الحصول علی اختلافات بین البنیات الهندسیة للسطح وتم مناقشتها. وقد أظهرت الدراسة تأثیراً کبیر لسرعة القطع علی جودة السطح بوجود علامات بالقطع. وکان هذا التأثیر محلوظاً خاصة فی الأجزاء السفلیة من قطع الأسطح المفحوصة [Löschner, Piotr. et al. 2016. P. 276].

وفی دراسة لنمذجة إزالة الخامة فی عملیات التشغیل المتقدمة تم تقییم الأداء لعملیات التشغیل من حیث معدل التشغیل وتشطیب السطح المُشغل[K. Jain, Neelesh. et al. 2001. P. 1573, 1630, 1633] . وفی دراسة لتأثیر اختلاف القطع بالقذف النفاث علی تشغیل الخطوط الجانبیة للسطح فی القذف النفاث بالماء والحبیبات تم فحص أسطح القطع لخامات مختلفة وأوضحت الدراسة تأثیر توزیع الحبیبات الحاکة بالقذف النفاث علی الخطوط الجانبیة لسطح القطع [Chen, F. L. et al. 2003. P. 1, 4].

وفی دراسة لعملیة التشغیل بالقذف النفاث بالماء والحبیبات لمرکب الایبوکسی/ الزجاج تم بحث نسبة خلوص القطع، ومن أهم النتائج التی تم التوصل الیها اعتبار الضغط الهیدرولیکی للقذف ونوع الحبیبات للمواد الحاکة "العقیق وأکسید الألومنیوم" عاملان هامان مؤثران [Azmir, M.A. et al. 2009. P. 6173] .  وفی دراسة کان الهدف منها هو الکشف عن آلیة فصل مرکبات الإیبوکسی/ جرافیت إلی صفائح تحت التشغیل بالقذف النفاث بالماء والحبیبات، تم فصل المرکب عملیاً الی طبقات بالقطع. ووُجد أن الفصل إلی صفائح بُدأ بتأثیر موجة الصدم من القذف بالماء فی مرحلة القطع الأولیة عندما تم استهداف سطح الخامة[Shanmugam, D.K. et al. 2008. P. 923, 928] . کما تم فحص خصائص القطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات للمواد المرکبة من طبقات وقدم البحث فحص لزاویة خلوص القطع، وأهمیة قیاس کفاءة القطع الناتجتان عن تقنیة القذف النفاث بالماء لتشغیل نوعین من المواد المرکبة: الایبوکسی الجرافیتی والایبوکسی الزجاجی[Shanmugam, D.K. et al. 2009. P. 3887] .

أیضاَ تم دراسة عوامل قطع المواد فی القذف النفاث بمعلق الماء والحبیبات. وتم مناقشة العوامل المثلی لتحسین عملیة القطع باستخدام طریقة البورجیت التی تسمح بتقنیة القذف النفاث بمعلق الماء والحبیبات. وأظهرت النتائج المثلی للفحص إمکانیة وضع معاییر لخفض تکالیف کلاً من استهلاک الحبیبات الحاکة وعملیة القطع[Borkowski, J. et al. 2009. P. 5,12,13] . أیضاً تم استخدام المنهج التجریبی فی فحص جودة القطع بالقذف النفاث بالماء وأمکن تحدید قوی القطع من خلال مقارنة نتائج التجربة التی ثبت أنها صالحة لحساب زاویة إمالة رأس القطع وسرعة القطع وتغییراتها[Hlavac, L.M. et al. 2009. 6194] .              
وفی دراسة للقطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات لسبائک التیتانیوم تم بحث تأثیر التشکیل بالحبیبات علی التیتانیوم وخواصه المیکانیکیة وجودة القطع[Boud, F. et al. 2010. P. 2197, 2204] . کما تم فحص تأثر شکل وصلادة الحبیبات عند تشغیل سبائک التیتانیوم 6A14V بالقذف النفاث بالماء والحبیبات المعروفة بأکسید الألومنیوم علی خواص السطح [Fowler, G. et al. 2009. P. 613, 619].

وفی دراسة بعنوان التشکیل البارز بالقذف النفاث بالماء تم تقدیم طریقة مبتکرة للتشکیل ثلاثی الأبعاد لخامات مختلفة باستخدام الضغط العالی للقذف النفاث[Borkowski, P. 2011. P. 267, 274]. وفی دراسة بعنوان القذف النفاث بالماء الموجه باللیزر کبدیل للتشغیل بالتفریغ الکهربی للثقب الدقیق لفوهات حاقن الوقود "دراسة مقارنة للأسطح المشغلة". أثبتَت الدراسة أن القذف النفاث بالماء الموجه باللیزر الثاقب بدیلاً جیداً عن التشغیل بالتفریغ الکهربی[Rashed, C.A.A. et al. 2013. P. 524, 528, 531] .

أیضاً تم دراسة قطع سبائک الألومنیوم AA5083-H32 بالقذف النفاث بالماء والحبیبات، من خلال تغییر زوایا اصطدام القذف النفاث والحجوم الشبکیة للحبیبات. وأوضحت النتائج أن تأثیر التغیرات فی زوایا اصطدام القذف، والحجوم الشبکیة للحبیبات أنتج حالة سطح جیدة بمساعدة النیتروجین السائل[Yuvaraj, N. et al. 2016. P. 18]. وفی دراسة هدفت إلی تحدید متطلبات تصمیم الشکل الدقیق لحافة القطع باستخدام التشغیل بالقذف النفاث بالحبیبات الرطبة أوضحت النتائج أنه یمکن عن طریق التشغیل بالقذف النفاث بالروبوت إعداد حافة قطع فی مدی واسع، وتم التأکد من أن سرعة القطع بالقذف النفاث وزاویة میل القذف النفاث ذا تأثیر کبیر علی متوسط ناتج تقریب حافة القطع وعامل الشکل[Biermann, Dirk. et al. 2016. P. 195, 198] .

وفی دراسة تم تقییم تغییرات البنیة المجهریة لسطح النحاس الأصفر CW614N بعد القطع بالقذف النفاث بالماء. وأشارت النتائج إلی الحاجة لاجراء فحص بعد تفکیک الخامات بالقذف النفاث بالماء، واستخدام عوامل تکنولوجیة مختلفة وتأثیرها علی أشکال الفوهات ولیس فقط الخامات المعدنیة [Lehocká, Dominika. et al. P. 236, 243]. کما تم دراسة تأثیر عوامل تشغیل الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0,8مم بالقطع بقوس البلازما لضبط جودة قطع أسطح المنتجات المعدنیة، واستخدمت الدراسة المنهج التجریبی فی تغییر قیم کلا من الأمبیر المستخدم وسرعة القطع علی عینات من النحاس، کما بینت مدی تأثیر کل عامل تشغیل علی عرض مسار القطع وصلادة السطح والبنیة المجهریة لحبیبات النحاس، ومن أهم النتائج الحصول علی قطع مثالی عند استخدام القیمة 30 أمبیر مع سرعة 1500سم/دقیقة [Abouzaid, A. et al. P. 13]. وتهدف الدراسة الحالیة إلی ضبط جودة قطع أسطح المنتجات المعدنیة المصنعة من الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0.8 مم بالتشغیل بالقذف النفاث بالماء وبیان مدی تاثیر کلاً من المسافة الفاصلة وسرعة القطع علی عرض القطع.          

مشکلة البحث  Statement of the problem:

- لا توجد دراسة توضح تأثیر عوامل تشغیل الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0.8 مم بالقذف النفاث بالماء والحبیبات علی جودة قطع الأسطح فی المنتجات المعدنیة.  

هدف البحث Objective:

- دراسة تأثیر عوامل تشغیل الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0.8 مم بتقنیة القذف النفاث بالماء والحبیبات لضبط جودة قطع الأسطح فی المنتجات المعدنیة.

- وضع القیم المثلی لعوامل تشغیل الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0.8 مم بالقطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات لضبط جودة قطع الأسطح فی المنتجات المعدنیة.

أهمیة البحث Significance:

- معاونة الباحثین بتوفیر بحوث فی مجال القطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات مرتبطة بتخصص المنتجات المعدنیة.

- یمکننا تزوید الطلاب وأعضاء هیئة التدریس بالأقسام ذات الصلة بالخبرات العملیة التی تمکنهم من استخدام تقنیة القطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات.

- یمکن الإستفادة فی نقل الخبرة العلمیة لاستخدام تقنیة القطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات الی قطاع الصناعة.


Exp./ sample. (No.)

S.O.D Standoff distance (mm)

abrasive size

(mesh)

Water Pressure

(psi)

Cutting Speed mm/min.

0- 4

0

80

1400

50- 5 - 10 – 15- 20

5- 12

1

 

 

5- 10- 15- 20- 150- 120- 90- 60

13-16

2

 

 

150- 120- 90- 60

17&19- 22

15

 

 

150 & 150- 120- 90- 60

18

10

 

 

150

23- 29

5

 

 

120- 90- 60- 30- 20- 10- 5

30- 34

4

 

 

135- 100- 70- 35- 5

35- 39

3.5

 

 

135- 100- 70- 35- 5

40- 44

3

 

 

135- 100- 70- 35- 5

45- 49

2.5

 

 

135- 100- 70- 35- 5

50- 54

1.5

 

 

135- 100- 70- 35- 5

55- 57

1

 

 

150

جدول رقم (1) یوضح قیم عوامل التشغیل المستخدمة فی تجارب التشغیل بالقطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات علی عینات من الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0.8 مم.


فرض البحث Hypothesis:

- إستخدام قیم مثلی لعوامل التشغیل بالقطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات للألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0.8 مم یحقق جودة قطع عالیة لأسطح المنتجات المعدنیة.

منهج البحث Methodology:

- یستخدم البحث المنهج التجریبی فی دراسة تأثیر عوامل تشغیل القذف النفاث بالماء والحبیبات علی قطع الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0,8مم لأسطح المنتجات المعدنیة.

الدراسة التجریبیة Experimntal Study:

اُستخدمت "ماکینة WaterJet فی التشغیل بالقذف النفاث بالماء والحبیبات [https://www.onejetwaterjet.cn].  فی قطع عدد 57 عینة من الألواح الرقیقة من النحاس الأصفر سمک 0.8 مم مقاس 100× 150مم. و یوضح جدول رقم (1) قیم عوامل التشغیل المُستخدمة فی تجارب القطع، رقم التجربة (العینة)، والمسافة الفاصلة بین نزل القطع والسطح، وحجم الحبیبات بالمـ Mesh، وضغط الماء بالباسکال لکل بوصة مربعة، وسرعة القطع بالمم/ دقیقة لجمیع العینات.

وبتحلیل الترکیب الکیمیائی لخامة العینات التی اُستخدمت فی القطع وجد أنها تتکون من ما نسبته 62.26% (Cu)، و 37.7% (Zn)، و 0.02% (Fe). ویوضح شکل رقم (2) تصمیم مسار القطع المُستخدم فی تشغیل العینات والنقاط المقترح عندها قیاس عرض القطع [Abouzaid, A. (2018). P. 3, 4)] وقد اشتمل المسار علی الخط المستقیم، وکلاً من الزوایا القائمة، والمنفرجة، والحادة، وزاویة تقابل الخط المستقیم مع القوس، هذا بالإضافة إلی الخط المنحنی. 

  

 

شکل رقم (2) یوضح تصمیم مسار القطع المُستخدم فی تشغیل العینات ونقاط قیاس عرض القطع.

وتشیر الملاحق أرقام (أ) و (ب) فی نهایة الدراسة إلی قیم عوامل التشغیل المستخدمة فی قطع عینات التجارب. بعد الانتهاء من تشغیل العینات تم تقییم جودة القطع من خلال أخذ قراءات عرض مسار القطع عند النقاط الموضحة علی خط القطع لکل عینة، وراعت الدراسة أن تغطی النقاط معظم المواضع التی یتعرض لها تصمیم القطع بدایة من الخط المستقیم والزوایا بأنواعها وتقابل الخط مع القوس وانتهاءً بالخط المنحنی، وأخذت کل نقطة رقماً.

 

شکل رقم (3) یوضح منظر وجهی للجهاز المُکبر المُستخدم فی قیاس عرض القطع.

تم تسجیل متوسط القراءات لعدد 9 نقاط وذلک عن طریق قیاس عرض مسار القطع للسطح باستخدام جهاز التکبیر الـProjector المبین فی شکل رقم (3). تم إدراج القراءات فی جدول (راجع ملحق رقم جـ) وتم تمثیل نتائج القیاس بیانیاً فی الأشکال أرقام من 17 -6. ولم یؤثر التشغیل بالقطع بالقذف النفاث بالماء والحبیبات علی کلاً من البنیة المجهریة والصلادة للعینات راجع [B.S. Mann et al. 2002. P. 660] ص (3).

یوضح شکل رقم (4) مقارنة لعینتین تظهران خلفیة مسار القطع للعینات أرقام 20، و10 عند استخدام مسافة فاصلة 15مم بین نزل القذف النفاث للماء والحبیبات وسطح العینة النحاس بسرعة قطع 120مم/د، فأنتج ذلک عرض مسار قطع فی الحد الأقصى وکان 22.321µm عند النقطة رقم 7 والتی یمثلها الزاویة الحادة 30 درجة، أما العینة رقم 10 عند استخدام مسافة فاصلة 1مم ونفس سرعة القطع 120مم/د أنتج ذلک عرض مسار قطع فی الحد الأدنی وکان 2.525µm عند نفس النقطة رقم 7 والتی یمثلها نفس الزاویة الحادة 30 درجة، وهذا یبین أن العلاقة طردیة بین عرض القطع الناتج والمسافة الفاصلة فکلما زادت المسافة الفاصلة المستخدمة کعامل تشغیل فی القذف النفاث بالماء والحبیبات زاد عرض مسار القطع وبالتالی قلت جودة القطع، والعکس کلما قلت المسافة الفاصلة قل معها عرض مسار القطع وبالتالی زادت جودة القطع.

 

10نتائج البحث Results:

   8-1- عرض مسار القطع وجودة القطع:-

  

شکل رقم (4) یوضح مقارنة لعینتین تظهران خلفیة عرض مسار القطع عند سرعة قطع 120مم/د واستخدام مسافة فاصلة 10 و 1مم.

 

أما عند النقطة رقم 3 ویمثلها الزوایة القائمة فکان عرض مسار القطع أقل للعینتین 9.033، و 2.222 µm علی التوالی، ویؤکد هذا أیضاً النقطة رقم 5  ویمثلها أیضاً الزاویة القائمة فنجد القیم متقاربة تماماً 9.699، و2.298 µm. وعند النقطة رقم 6 ویمثلها الزاویة المنفرجة فکان عرض مسار القطع 8.885، و2.18 µm. بینما عند النقطة رقم 2 ویمثلها الخط المستقیم کان عرض مسار القطع 6.971، و1.728 µm وتعد أقل قیم لعرض مسار القطع، أما عند النقطة رقم 8 ویمثلها تقابل الخط المستقیم مع القوس علی مسار القطع فکانت القیم 9.85، و2.525 µm، وعند النقطة رقم 9 ویمثلها منتصف الخط النصف دائری علی مسار القطع فکانت القیم 7.777، و1.852 µm، أما النقطة رقم 1 ویمثلها نقطة بدایة القطع علی الخط المستقیم لمسار القطع فکانت القیم 10.77، و2.533 µm ویمکن مراجعة القیم التی تم الحصول علیها من جهاز قیاس عرض مسار القطع فی ملاحق الدراسة.

أیضاً شکل رقم (5) یوضح مقارنة لعینتین تظهران خلفیة مسار القطع للعینات أرقام 5، و55 عند مسافة فاصلة 1مم وسرعة قطع 5مم/د و 150مم/د علی التوالی، وقد أوضحت نتائج القیاس لعرض مسار القطع عند النقطة رقم 7 ویمثلها الزاویة الحادة أن القیم کانت 6.428، و4.636 µm، هذا بالإضافة إلی باقی نتائج القیاس لباقی النقاط فإن عرض مسار القطع یزداد عند السرعة الأقل وبالتالی تقل جودة القطع، ویقل عرض المسار عند استخدام السرعة الأقصى وتزداد جودة القطع وتکون العلاقة عکسیة.

 

  

شکل رقم (5) یوضح مقارنة لعینتین أرقام 5، و55 تظهران خلفیة عرض مسار القطع عند مسافة فاصلة 1م وسرعة قطع 5مم/د و150مم/د علی التوالی.


   8-2- التمثیل البیانی لنتائج قیاسات عرض مسار القطع:


   

شکل رقم (6) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 0 مم وسرعات قطع 5،10،15،20، و50 للعینات أرقام 4،3،2،1، و0.

 

شکل رقم (7) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 1 مم وسرعات قطع 5،10،15،20، 60، 90،120، و150 للعینات أرقام 5،6،7،8،12،11،10، و9.
 

 

 

 

 

 

 

 

شکل رقم (8) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 1.5 مم وسرعات قطع 5،35،70،100، و135 للعینات أرقام 54،53،52،51، و50.

شکل رقم (9) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 2 مم وسرعات قطع 60،90،120، و150 للعینات أرقام 16،15،14، و13.
   

شکل رقم (10) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 2.5 مم وسرعات قطع 5،35،70،100، و135 للعینات أرقام 49،48،47،46، و45.

شکل رقم (11) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 3 مم وسرعات قطع 5،35،70،100، و135 للعینات أرقام 44،43،42،41، و40.
   

شکل رقم (12) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 3.5 مم وسرعات قطع 5،35،70،100، و135 للعینات أرقام 39،38،37،36، و35.

شکل رقم (13) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة  4مم وسرعات قطع 5،35،70،100، و135 للعینات أرقام 34،33،32،31 و30.
   

شکل رقم (14) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 5 مم وسرعات قطع 5،35،70،100، و135 للعینات أرقام 54،53،52،51، و50.

شکل رقم (15) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 10 مم وسرعة قطع 150 للعینة رقم 18.
   

شکل رقم (16) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 15 مم وسرعات قطع 60،90،120،150، و150 للعینات أرقام 22،21،20،19، و17.

شکل رقم (17) یوضح التمثیل البیانی لقیاسات عرض القطع عند نقاط مختلفة لمسار القطع عند مسافة فاصلة 1 مم وسرعات قطع 150،150، و150 للعینات أرقام 55،56، و57.


کما أن استخدام المسافة الفاصلة 0  مم مع سرعة قطع 50مم/د للعینة رقم ZERO أنتج أیضاً عرض قطع فی الحد الأدنی بقیمة 4.761 µm عند النقطة رقم 7 علی مسار القطع وبالتالی أثر علی جودة القطع إلی الأفضل شکل رقم ((18.

 

شکل رقم (18) یوضح خلفیة عرض مسار القطع فی الحد الأدنی للعینة رقم Zero عند مسافة فاصلة 0 م وسرعة قطع 50مم/د.

الخلاصة  Conclusion:

أظهرت الدراسة التجریبیة تأثیراً لکلاً من المسافة الفاصلة (بین خرج "نزل" القذف وسطح القطع) وسرعة القطع کعوامل تشغیل للقذف النفاث بالماء والحبیبات علی عرض مسار القطع، وبالتالی علی جودة الأسطح المقطوعة والمشغلة من ألواح النحاس الأصفر سمک  0.8مم المستخدمة فی المنتجات المعدنیة وعلی زاویا القطع المتعددة سواء الحادة أو القائمة او المنفرجة والقطع المستقیم والمنحنی وزاویة تقابل الخط المستقیم مع القوس، حیث تم استخدام قیم متغیرة لکل من سرعة القطع والمسافة الفاصلة. وذلک للحصول علی أفضل قیم والتی تمکننا من نتائج قطع مثالیة من عرض قطع فی الحد الأدنی وسلبیة قطع ضیقة وقد تبین الآتی:.

- کلاً من المسافة الفاصلة وسرعة القطع تؤثران علی عرض مسار القطع وبالتالی تؤثران علی جودة القطع للعینات.

-  استخدام مسافة فاصلة أکبر أدی إلی إنتاج عرض قطع فی الحد الأقصى للعینات ولتحسین جودة القطع فإن ذلک یتطلب استخدام سرعات قطع أعلی مع مسافة فاصلة أقل وأنتج ذلک عرض مسار قطع فی الحد الأدنی.

- أیضاً تبین أن العلاقة طردیة بین کل من المسافة الفاصلة وبین عرض القطع فکلما زادت المسافة الفاصلة بین نزل القطع وسطح النحاس الأصفر زاد عرض القطع وکلما قلت المسافة الفاصلة قل عرض القطع.

-  استخدام سرعات قطع أقل ومسافة فاصلة أقل أنتج عرض مسار قطع أکبر.

- تبین أن العلاقة عکسیة بین کل من سرعة القطع وعرض القطع فکلما زادت سرعة القطع قل عرض مسار القطع.

- أیضاً استخدام سرعات عالیة لقطع الزوایا الحادة مع مسافة فاصلة أعلى أدی إلی إنتاج عرض مسار قطع أکبر.

- استخدام مسافة فاصلة 1مم مع سرعة قطع 150مم/ دقیقة تعد بمثابة القیم المثلی للحصول علی جودة قطع عالیة فی وقت أقل وبالتالی تکلفة تشغیل أقل.

References

[1]  أبوزید، عبدالرحمن (2008مـ)، "معاییر استخدام التکنولوجیا المتقدمة ومدی أثرها علی المنتج المعدنی"، رسالة دکتوراه غیر منشوره، کلیة الفنون التطبیقیة، جامعة حلوان، القاهرة، ص 43 -45.
[1] Abouzaid, A., Newishy, M., & AlQotari, I. (2018). The effect of machining parameters on 0.8 mm thickness brass thin sheets using plasma arc technique for optimizing cutting quality of metal products. The  5th international conference of Applied Arts [CD ROM]: International Design Journal.
[2] Azmir, M.A., & Ahsan, A.K. (2009). A study of abrasive water jet machining process on glass/epoxy composite laminate. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (209), 6168– 6173, from ScienceDirect database.
[3] Biermann, Dirk., Aßmuth, Robert., Schumann, Sebastian., Rieger, Michael., & Kuhlenkötter, Bernd. (2016). Wet abrasive jet machining to prepare and design the cutting edge micro shape Procedia CIRP, Vol. (45) 195– 198, from ScienceDirect database.
[4] Borkowski, J., & Borkowski, P. (2009). Criteria of effective materials cutting with suspension abrasive-water jet. Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. IX (2), 5- 14.
[5] Borkowski, P. (2011). Hydro-jetting method of bas-relief shaping. Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. XI (2), 267- 276.
[6] Boud, F., Carpenter, C., Folkes, J., & Shipway, P.H. (2010). Abrasive waterjet cutting of a titanium alloy: The influence of abrasive morphology and mechanical properties on workpiece grit embedment and cut quality. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (210), 2197–2205. Received 11 May 2010, received in revised form 3 August 2010, accepted 6 August 2010, from ScienceDirect database.
[7] Chen, F. L., & Siores, E. (2003). The effect of cutting jet variation on surface striation formation in abrasive water jet cutting. Journal of material processing technology, Vol. (135), 1-5. Accepted 8 March 2001, from Elsevier database.  
[8] Fowler, G., Pashby, I.R., & Shipway, P.H. (2009). The effect of particle hardness and shape when abrasive water jet milling titanium alloy Ti6Al4V. Wear, Vol. (266), 613–620. Received 29 May 2007, received in revised form 6 June 2008, accepted 17 June 2008, available online 10 December 2008, from ScienceDirect database.
[9] Hlavac, L.M., Hlavacova, I.M., Gembalova, L., Kalicinsky, J., Fabian, S., Mestanek, J., Kmec, J., & Madr, V. (2009). Experimental method for the investigation of the abrasive water jet cutting quality. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (209), 6190–6195, from ScienceDirect database.
[10] Hocheng, H., & Chang, K.R. (1994). Material removal analysis in abrasive waterjet cutting of ceramic plates. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (40), 287-304. Recived Agust 8, 1992; accepted March 10, 1993, from Elsevier database.
[11] K. Jain, Neelesh., & K. Jain, Vijay. (2001). Modeling of material removal in mechanical type advanced machining processes: a state-of-art review. International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. (41), 1573–1635. Received 15 March 2000, received in revised form 28 November 2000, accepted 8 January 2001, from Pergamon database.
[12] Lehocka, Dominika., Klich, Jiří., Foldyna, Josef., Hloch, Sergej., Hvizdoš, Pavol., Fides, Martin., Botko, František., & Cárach, Ján. (2016). Surface integrity evaluation of brass CW614N after impact of acoustically excited pulsating water jet. Procedia Engineering, Vol. (149), 236– 244, from ScienceDirect database.
[13] Liu, H., Wang, J., Kelson, N., & Brown, R. J. (2004). A study of abrasive waterjet characteristics by CFD simulation. Journal of materials processing technology, Vol. (153–154), 488–493, from Elsevier database.
[14] Löschner, Piotr. Jarosz, Krzysztof. Niesłony, Piotr. (2016). Investigation of the effect of cutting speed on surface quality in abrasive water jet cutting of 316L stainless steel. Procedia Engineering, Vol. (149), 276– 282, from ScienceDirect database.
[15] Mann, B.S., & Arya, Vivek. (2002). An experimental study to correlate water jet impingement erosion resistance and properties of metallic materials and coatings. Wear, Vol. (253), 650–661. Received 12 November 2001, received in revised form 10 April 2002, accepted 1 May 2002, from Elsevier database.
[16] Mazurkiewicz, M. (2000). A manufacturing tool for a new century. Journal of Material Processing Technology, Vol. (106), 112- 118, from Elsevier database.
[17] Momber, A. W., Kovacevic, R., & Kwak, H. (1997). Alternative method for the evaluation of the abrasive water- jet cutting of grey cast iron. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (65), 65-72. Recived 18 May 1995; reviced 30 October 1995, from Elsevier database.
[18] Paul, S., Hoogstrate, A.M., Van Luttervelt, C.A., & Kals, H.J.J. (1998). Analytical and experimental modelling of the abrasive water jet cutting of ductile materials. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (73), 189–199. Received 24 February 1996, from Elsevier database.
[19] Paul, S., Hoogstrate, A.M., Van Luttervelt, C.A., & Kals, H.J.J. (1998). Analytical modelling of the total depth of cut in the abrasive water jet machining of polycrystalline brittle material. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (73) 206–212. Received 24 February 1996, from Elsevier database.
[20] Rashed, C.A.A., Romoli, L., Tantussi, F., Fuso, F., Burgener, M., Cusanelli, G., Allegrini, M., & Dini, G. (2013).Water jet guided laser as an alternative to EDM for micro-drilling of fuel injector nozzles: A comparison of machined surfaces. Journal of Manufacturing Processes, Vol. (15) 524–532. Received 15 April 2013, received in revised form 24 June 2013, accepted 2 August 2013, available online 17 September 2013, from ScienceDirect database.
[21] Shanmugam, D.K., Chen, F.L., Siores, E., & Brandt, M. (2002). Comparative study of jetting machining technologies over laser machining technology for cutting composite materials. Composite Structures, Vol. (57), 289–296, from Elsevier database.
[22] Shanmugam, D.K., & Masood, S.H. (2009). An investigation on kerf characteristics in abrasive waterjet cutting of layered composites. Journal of materials processing technology, Vol. (209), 3887–3893, Received 13 February 2008, received in revised form 30 August 2008, accepted 2 September 2008, from Elsevier database.
[23] Shanmugam, D.K., Nguyen, T., & Wang, J. (2008). A study of delamination on graphite/epoxy composites in abrasive waterjet machining. Composites, Part A (39), 923–929. Received 17 January 2008, received in revised form 22 March 2008, accepted 5 April 2008, from ScienceDirect database.
[24] Walker, R. J. (1997). Modern Metal Working. Tinley Park. Illinois. The Goodheart. Willcox Company. INC. Publishers. Pp: 455- 456.
[25] Schwartzentruber, J., & Papini, M. (2015). Abrasive waterjet micro-piercing of borosilicate glass. Journal of Materials Processing Technology, Vol. (219), 143–154. Received 16 September 2014, received in revised form 4 December 2014, accepted 7 December 2014, Available online 15 December 2014, from ScienceDirect database.
[26] Wang, J., & Guo, D.M. (2003). The cutting performance in multipass abrasive waterjet machining of industrial ceramics. Journal of material processing technology, Vol. (133), 371- 377. Recived 4 July 2000, recived in reviced from 12 Febrauary 2002, accepted 12 November 2002, from Elsevier database. 
[27] Yuvaraj, N., & Kumar, M. Pradeep. (2016). Cutting of aluminium alloy with abrasive water jet and cryogenic assisted abrasive water jet: A comparative study of the surface integrity approach. Wear, Vol. (362-363), 18– 32. Received 12 February 2016, received in revised form 7 May 2016, accepted 9 May 2016, available online 13 May 2016, from ScienceDirect database.
[28] Zeng, J., & Kim, Thomas J. (1996). An erosion model of polycrystalline ceramics in abrasive waterjet cutting. Wear, Vol. (193), 207-217. Recived 28 July 1994; accepted 22 June, 1995, from Elsevier database.
[29]https://www.onejetwaterjet.cn/PRODUCTS.html?gclid=EAIaIQobChMIufzuuIeN4wIVCgHTCh1roQinEAAYASAAEgLfBPD_BwE

Files

Share

How to cite

Statistics