CryoJet - CryoJet

Система IceJet с переохлажденной водой под давлением

CryoJet / IceJet - это производная от процесса обработки, называемого абразивная гидроабразивная обработка (AWJ).[нужна цитата ] Технология CryoJet / IceJet использует лед частицы воды, поступающие из проточной или пресноводной системы для резки материала. Пока частицы льда разрезают материал, они тают и попадают в резервуар для воды машины. Вода под давлением, действующая как режущая струя, может быть повторно использована при соответствующем фильтрация, создавая замкнутый водяной контур.[нужна цитата ] Однако большинство пользователей не используют воду повторно. При более широком использовании CryoJet может привести к значительному сокращению количества разливов абразивных отходов, образующихся в настоящее время во время гидроабразивная резка процесс, как не минерал абразивный используется этой технологией.[1]

Генерация льда

Есть два разных подхода к образованию частиц льда.

  • Частицы льда можно приготовить заранее с помощью генератора частиц льда, хранящего в резервуар и затем подается в обычную струйную головку с уносом.
  • Необходимость в генераторах ледяных частиц, охлаждаемых складских помещениях и транспортном оборудовании может быть устранена за счет формирования ледяных частиц на месте во время формирования водяной струи. Струя льда в этом случае создается либо за счет переохлаждения воды под давлением, либо за счет контролируемого фазового превращения во время релаксации давления в струе. сопло или путем фазового превращения за счет захвата холодных жидких газов, таких как жидкий азот (N2) (см .: Фазовая диаграмма воды ).

Преимущества

По сравнению с другими технологиями резки, такими как плазменная резка или лазерная резка, традиционный водоструйный резак технология производит дополнительные отходы (в дополнение к пропил сам материал).[2] Прежде всего, использование минеральных абразивов для улучшения характеристик режущей струи становится все более серьезной проблемой. Во-первых, как потребитель, это наиболее значительный фактор стоимости процесса, и, во-вторых, он составляет более 99% отходов, образующихся в процессе резки. Поэтому требуется сложный и дорогой управление отходами система. Следовательно, несколько подходов к устранению необходимости минеральная абразивные материалы, сохраняя при этом высокую производительность резания, обсуждались исследователями[нужна цитата ].

История

Первые экспериментальные исследования технологии Ice Jet относятся к 1982 году, когда первые частицы льда были созданы механическим способом. сокрушение из более крупных частиц льда. Галецки и Виккерс [Gal82] выполнили очистку и шлифование поверхности с помощью струйной обработки льда. Частицы льда были произведены охлаждение блоков 3 см, которые затем были перенесены в контейнер с жидкий азот где кубики льда были дополнительно охлаждены и, наконец, переданы в механическую дробилку, где они были измельчены и впоследствии захвачены в сопло.

Также в 1982 году Кшиштоф и др. показали, что одним из наиболее перспективных применений частиц льда является технология очистки. Водяной лед - это доступный недорогой материал, который можно использовать в качестве экологически чистого производственного инструмента. Для установки необходимы только вода, электричество и хладагент. изготовление этого инструмента, который можно произвести точно в срок. Использование ледовых инструментов может практически предотвратить загрязнение и устранить заготовку загрязнение.

С тех пор несколько исследователей разработали оборудование для производства частиц льда, в основном для очистки [Set98], полировки [His94] и обеззараживания поверхности [Ges99]. Новые исследования [Shan05] и [Klu05] показывают, что частицы льда могут использоваться для водоструйных применений, таких как очистка, обезжиривание и резка, с их концепцией, основанной на конвективном теплообмене между холодным криогенным газом и распыленной водой. капли. Частицы льда образуются внутри системы за счет передачи скрытой теплоты капель воды жидкому азоту. Kluz et al. показывают, что поток воздушно-ледяных частиц может быть создан и использован для обработки биоматериалов и пищевых продуктов. Проведенные исследования показали возможность и эффективность использования мелкозернистого ледяного порошка в качестве абразива при приемлемой энергетической эффективности процесса и технологии довольно просто. В любом случае производительность процесса меньше, чем при использовании минеральных абразивных частиц.

Похожая технология представляет собой гибридную водно-абразивно-струйную обработку под высоким давлением. Такая технология основана на использовании струи абразивной воды под высоким давлением с добавлением сухой лед пеллеты СО2. Borkowski et al. [Bor03] показывают, что эффективность обработки поверхности гибридной струей зависит от качества частиц льда.

использованная литература

  1. ^ «Абразивно-струйная обработка: темы сайта Science.gov». www.science.gov. Получено 2018-08-31.
  2. ^ «Лазерная резка или плазменная резка - стандартные процессы резки металла». www.teskolaser.com. Получено 2018-08-31.