Su Jeti

Su jeti, sıvı haldeki suyun yüksek basınç altında dar çaplı bir nozuldan geçirilerek çok yüksek hızlara ulaştırılması sonucu oluşan jetin; malzeme yüzeyine çarparak erozyon etkisi ile talaş kaldırması prensibine dayanan, modern ve temassız bir kesme teknolojisidir.

Endüstriyel anlamda kesme, delme, frezeleme ve yüzey sertleştirme gibi çeşitli işlemler için yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu yöntem, geleneksel talaşlı imalat süreçlerine alternatif olarak, özellikle yüksek hassasiyetin ve ısısız işlem gereksiniminin ön planda olduğu üretim ortamlarında tercih edilir.

Su Jeti Türleri

1. Saf Su Jeti (Pure Water Jet - SJ)

Saf su jeti yöntemi, aşındırıcı partiküller içermeksizin yalnızca suyun kullanıldığı sistemdir. Özellikle sünger, kağıt, tekstil, conta, plastik, karton, ince kauçuk, bebek bezi, sünger gibi yumuşak ve gözenekli malzemelerin hassas kesiminde kullanılır.

Kesme işlemi sırasında su, genellikle safir uçlu nozuldan geçirilerek yaklaşık 3000–4000 bar basınca ulaşır. Eğer suyun malzemeye teması sakıncalıysa (örneğin hidrofilik plastikler), kesme sıvısı olarak bitkisel yağ veya alkol gibi alternatif sıvılar da kullanılabilir.

2. Aşındırıcılı Su Jeti (Abrasive Water Jet - ASJ)

Aşındırıcı su jeti, sert ve geleneksel yöntemlerle işlenmesi zor olan malzemelerin (çelik, titanyum, seramik, cam, granit, karbon fiber vb.) işlenmesini mümkün kılar. Bu yöntemde suya garnet, bor karbür (B4C), silisyum karbür (SiC) veya alüminyum oksit (Al₂O₃) gibi abrasif maddeler karıştırılır. Aşındırıcı partiküller suyun taşıdığı yüksek kinetik enerjiyle hızlanarak, malzeme yüzeyinde mikro çatlaklar oluşturur ve talaş kaldırır.

Çalışma Prensibi

Su jeti sistemlerinde çalışma, enerjinin iki aşamalı dönüşümüne dayanır: potansiyel enerjinin oluşturulması ve kinetik enerjiye çevrilmesi. Özel olarak tasarlanmış pistonlu veya fazlı güçlendiriciler yardımıyla su, yaklaşık 4000 bar'a kadar sıkıştırılır. Bu yüksek basınçlı su, 0.1–0.6 mm çapında safir, seramik veya elmas uçlu bir nozuldan geçirilerek ses hızının 2.5–3 katı olan 700–900 m/s hızlara ulaşır.

ASJ sisteminde, su jeti ve aşındırıcı malzeme önce ayrı kanallardan geçerek karıştırma odasında buluşur. Burada kinetik enerjinin %0.3'ü abrasif parçacıklara aktarılır. Bu karmaşık momentum geçişi sayesinde yüksek enerjili aşındırıcı parçacıklar elde edilir ve kesme işlemi gerçekleşir.

Kesilebilen Malzemeler

Saf Su Jetiyle Kesilebilen Malzemeler:

• Kağıt, mukavva
• Sünger, tekstil ürünleri
• Kauçuk, plastik (PE, PVC, POM, polipropilen)
• Yumuşak conta ve sızdırmazlık elemanları
• Ahşap, bebek bezi gibi hassas malzemeler

Aşındırıcı Su Jetiyle Kesilebilen Malzemeler:

• Takım çelikleri, paslanmaz çelik, karbon çeliği
• Titanyum, pirinç, alüminyum, bakır
• Cam, kurşun geçirmez cam, seramik, kompozitler
• Granit, mermer, taş, zırhlı metal
• Karbon fiber, epoksi ve termoplast bazlı kompozitler

Sistem Bileşenleri

• Pompa / Basınç Arttırıcı (Intensifier): Sistemin çekirdeği olup suyu yüksek basınca çıkarır.
• Nozul (Orifis): Genellikle safir, elmas veya seramikten üretilir.
• Karıştırma Odası: Aşındırıcı parçacıkların su ile buluştuğu bölgedir.
• Kesme Tablası (CNC Kontrollü): İş parçasının ve kesici başlığın hareketini sağlar.
• Filtre, hortum, silolar ve kontrol yazılımları: Sistemin verimliliğini ve ömrünü artırır.

Avantajlar

• Isıl Etki Yok: Kesme sırasında yüksek sıcaklık oluşmaz; malzeme deformasyonu, çarpılma veya renk değişimi görülmez.
• Her Türlü Malzemeye Uygunluk: Saf su jeti yumuşak; aşındırıcılı su jeti sert malzemeleri işleyebilir.
• Hassasiyet ve Temizlik: Kesim kenarları pürüzsüzdür; çapak oluşmaz, yüzey işleme ihtiyacı azalır.
• Çevre Dostu: Gaz, talaş, toz veya kimyasal kirlilik oluşmaz. Gıda ve medikal sektörlerde bile kullanılabilir.
• Takım Aşınması Yok: Temassız kesim sayesinde nozul dışında başka parça aşınmaz .

Dezavantajlar

Her ne kadar su jeti teknolojisi birçok avantaj sunsa da, bazı teknik ve ekonomik sınırlamaları da beraberinde getirmektedir. Bu sınırlamalar, özellikle sistem maliyeti, bakım gereksinimi ve işlem sınırlamaları bağlamında değerlendirilmektedir:

• Yüksek İlk Yatırım Maliyeti: Tipik bir aşındırıcılı su jeti sistemi, pompa, kontrol ünitesi, CNC kesim tablası ve aşındırıcı besleme sistemleri ile birlikte oldukça yüksek maliyetli olabilir. Örneğin, ABD'de tam donanımlı bir sistemin fiyatı 100.000 $ seviyelerindedir.
• Aşındırıcı Maliyeti ve Tüketimi: Garnet gibi abrasif malzemelerin temini, düzenli olarak yenilenmesi ve atık yönetimi ek maliyet yaratır. Kesim sürecinde kullanılan aşındırıcı malzemelerin çevresel etkileri olmasa da, atık yönetimi doğru yapılmalıdır.
• Nozul ve Contaların Sık Aşınması: Yüksek basınç ve abrasif partiküller nedeniyle lüle ve conta gibi parçaların ömrü sınırlıdır. Örneğin, 200 MPa basınçta conta ömrü 700–800 saat iken, 380 MPa'da bu süre 150–200 saate düşmektedir.
• Yüksek Gürültü Seviyesi: Kesim işlemi sırasında ortaya çıkan gürültü 80–100 dBA düzeyindedir. Bu nedenle, operatörlerin kulak koruyucu ekipman kullanması zorunludur.
• Kalın Malzemelerde Kesim Hızı Düşer: Aşındırıcı su jeti kalın ve çok sert malzemeleri işleyebilir, ancak malzeme kalınlığı arttıkça kesme hızı ciddi oranda düşmektedir. Bu durum, üretim süresini uzatabilir ve verimliliği azaltabilir .
• Kesim Başlangıç Noktasında Delik Açma Gereksinimi: Özellikle sert malzemelerde kesim işlemine başlamadan önce su jeti ile delik açılması gerekebilir. Bu da işlem süresini uzatır ve ek enerji tüketimi doğurur

Uygulama Alanları

• Otomotiv Endüstrisi: Motor bloğu, contalar, iç dekor parçaları.
• Havacılık ve Uzay: Titanyum alaşımlar, karbon fiber parçalar.
• Cam ve Seramik Endüstrisi: Kurşun geçirmez cam, dekoratif seramik.
• Savunma Sanayi: Zırh kesimi, mühimmat parçaları.
• Gıda Sektörü: Dondurulmuş gıda kesimi, ekmek dilimleme.
• Elektronik ve Tıp: PCB kartları, hassas plastik cerrahi ekipmanları.

Su jeti teknolojisi, modern imalat süreçlerinde sağladığı yüksek hassasiyet, çevreci yapı ve çok yönlü kullanım olanakları ile geleneksel kesme yöntemlerine güçlü bir alternatif sunmaktadır. Saf su jeti, yumuşak ve hassas malzemelerin düşük maliyetli kesiminde öne çıkarken; aşındırıcılı su jeti, sert, çok katmanlı ve karmaşık malzemelerin işlenmesinde benzersiz bir çözüm sağlamaktadır. Temassız işlem özelliği sayesinde takım aşınması ortadan kalkmakta, yüksek basınçlı suyun ve abrasiflerin kontrollü kullanımıyla istenen geometri ve yüzey kalitesi elde edilebilmektedir. Endüstriyel otomasyon sistemleriyle entegrasyonu kolay olan su jeti sistemlerinin; otomotiv, havacılık, savunma, cam-seramik, elektronik ve gıda gibi birçok sektördeki kullanımı her geçen gün artmaktadır. Tüm bu özellikleri göz önüne alındığında, su jeti kesme teknolojisi, gelecekte de imalat sanayisinin vazgeçilmez üretim yöntemlerinden biri olmaya devam edecektir.