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ウォータージェットのしくみ

ウォータージェットは、音速を超える超高圧水を生成・噴射し、材料を切削する加工方法です。硬質材料の場合は、そのジェット水流に研磨材を混入させ、研磨材の粒子で材料を切削をするため、あらゆる材質のものを切断加工することができます。ウォータージェットの特徴として、「一度の工程で切断できるため短期間で切断できる」「厚物が加工できる」「切断面をきれいなまま切断できる」「不溶性であれば、複合材などの複雑な素材の切断もできるといった」などが挙げられます。

ウォータージェットの基本技術

ウォータージェットの構造は非常にシンプルです:
Flow 60,000 psi intensifier

1

高圧水の生成

超高圧ポンプが、最大648Mpa (94,000 psi)の高圧水を生成します。日常的に見られる物と比較しますと、消防用のホースの水圧が2~8.4Mpa (390~1,200 psi) 程となります。

Waterjet cutting head cutting metal

2

圧力を速さに

ポンプで生成された高圧水は、微細なオリフィスを通って人の髪の毛程の細さの高速ジェット水流となります。

Hand with garnet flowing through above an abrasive hopper

3

研磨材の混入

より高度な加工を実現するために、超高圧なジェット水流に研磨材を混入させます。

混ざり合った水と研磨材は音速の4倍程の速さでカッティングヘッドから噴出され、300mm厚以上のスチール材を切断することも可能です。

ピュアウォータージェットとアブレイシブウォータージェット

ウォータージェット工法には、ピュアウォータージェットとアブレイシブウォータージェットの2種類があります。加工対象に応じてこの2つの技術を使い分けることにより、幅広い材質、形状、板厚でも切断加工をすることが可能です。
海の上の水滴

ピュア・ウォータージェット

ピュアウォータージェットは、ガスケット材、発泡材、プラスチック、紙、使い捨ておむつ、断熱材、セメント板、自動車内装材、カーペットや食品などの軟質材料の加工に適しています。

ウォータージェットホッパー内のガーネット研磨剤上の研磨剤アイコン

アブレイシブウォータージェット

アブレイシブウォータージェットの基本的な仕組みはピュアウォータージェットとほぼ同じですが、唯一違う点はカッティングヘッドに研磨材粒子を混入させジェット水流と共に噴出することです。これにより、金属、セラミック、石材、ガラス、複合材などの硬質材料も切断することができるのです。

Rendering of a waterjet cutting head cross section showing water and abrasive flow

ウォータージェットの構成製品

ウォータージェットは高圧水と研磨材の他にも、システムを正常運転させるために下記の基本構成製品で成り立っております:
Integrated image of 1. Flow waterjet pump 2. Flow waterjet system 3. Flow operator interface

1

超高圧システム

ポンプ、カッティングヘッド、配管など

2

本体

X, Y, Z軸テーブル、多軸カッティングヘッドリスト、キャッチャータンクなど

3

制御システム

プログラミングソフトウェア、オペレータインターフェイス、ドライブモーター、位置&速度に関するフィードバックシステム

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