ウォータージェット加工専門、豊富なカット実績と 切断ノウハウでR&D小ロットから量産まで対応します
「ウォータージェット」とは、いわば水鉄砲の親分みたいなもので、超高圧に加圧され超高速に噴出された水流です。「ウォータージェット加工」とは、この超高圧高速水を活用して「切断(カット)または穴あけ・溝掘り・剥離・バリ取り・はつり・掘削・ショットピーニング・洗浄・撹拌」などの加工法です。
高圧水流:ウォータージェットは非常に高い圧力(通常は数万psi)で水を噴射します。この高圧水流は、多種多様な材料を精密に切断するのに十分な力を持っています。
研磨剤の添加:硬質材料(例:金属、石、ガラス)を切断する場合、水に研磨剤(通常はガーネット粉)を混ぜて使用します。これにより、切断能力が大幅に向上します。
幅広い材料への適用性:プラスチック、金属、セラミックス、石、ガラス、木材など、さまざまな材料に対応できる汎用性の高さがあります。
精密なカット:高精度で複雑な形状や細かいデザインも切断でき、余分な加工の必要が少なくなります。
環境に優しい:ウォータージェット加工は熱や有害なガスを発生させないため、環境に優しい加工方法とされています。
冷加工法:ウォータージェットは基本的に冷加工法です。高圧で噴射される水流は、材料を物理的に切断しますが、それに伴う熱発生が非常に少ないです。このため、加工中に材料が高温にさらされることがほぼありません。
ウォータージェット加工技術はさまざまな分野で広く活用されており、それぞれの分野での使用方法には特徴があります
建設と土木工事では、ウォータージェットは主に硬質材料の切断や形成に使用されます。道路、橋、ビルの建設でのコンクリートやアスファルトの切断、精密な造形、または古い構造物の解体にも利用されます。
ウォータージェットは手術用の精密な切断工具として使用されることがあります。例えば、骨やその他の硬い組織の切断に使用されることがあり、その際には熱損傷を最小限に抑えることができます。
工業分野でのウォータージェットは、金属、プラスチック、ガラス、石などの多様な材料を切断、形成するのに使用されます。自動車、航空宇宙、電子機器などの製造において、精密な部品の製造や形状加工に広く利用されています。
食品業界では、ウォータージェットは衛生的かつ高速で食品を切断する手段として使用されます。肉、魚、野菜、菓子などの切断に用いられ、食品の品質を損なうことなく、効率的に処理が行えます。
※上記の加工法以外にも、例えば船舶などにおいて推進装置としてウォータージェットが使用されます。これは、高圧の水流を噴射して推進力を生み出すシステムです。ウォータージェット推進は、高速船や特定の軍用船舶で好まれ、機動性や速度、浅い水域での運航能力の向上に寄与します。
米山製作所のウォータージェットは、工業分野のひとつです。
工業製品製造分野の一般的なウォータージェットシステムは、水道水をミクロンフィルターでろ過し、専用高圧ポンプで320MPa程度に加圧し、φ0.1~0.3mm前後の穴(ウォーターノズル)から速度マッハ2~3程度の細い高速水流を発生させます。のφ0.1~0.3mm前後の水流の噴出した先で研磨材(砥粒)を混合させて、その先に取り付けた φ1mm程度のノズル(ミキシングノズル)から噴出した水流でカット等を行う工法をアブレイシブ ジェット加工(通称 ウォータージェット加工、研磨材入り加工など)と呼びます。
アブレイシブジェット加工に対し、研磨剤を含まずφ0.1~0.3mm前後の細い水流でカット等を行う工法を ハイドロジェット加工(通称 ハイドロ加工、水のみ加工など)と呼びます。
ウォータジェットの「大きな2つの特性」により、工業分野でウォータージェット加工が選ばれるさまざまなメリットがあります。
上の特性により、次のメリットが生まれます。米山製作所では、これらのメリットを最大限活用できるよう、ご提案をいたします。
ウォータージェット加工は多種にわたります が、従来の加工法に置き換わるものではなく、それらとの組み合わせにより新たな製品、部品を生み出すための新しいツールの一つであり、それぞれ不得意である分野を 相互補完する工法です。
同じウォータージェット機を使った加工でも、必ずしも同じ仕上がりになるとは限りません。 米山製作所の加工は「ウォータージェット理論」にのっとった熟練技術師による匠のウォータージェット加工です。
真円度により切断面の精度が異なります。 ノズル経の管理が必要です。
加工素材ごとに適切な速度があります。
1mm~2mmで設定しています。 離れすぎると水流が広がり精度に反映します。
水圧でカットするウォータージェットなので、安定した圧力でカットする必要があります。
自動車産業では、ウォータージェット加工が内装材から金属パネルまで幅広い部品に活用されています。例えば車内のカーペットや断熱材は、研磨剤を含まないジェットで素早く裁断することで繊維のほつれを抑え、寸法精度を安定して保つことができます。金属パネルやシャーシ部分については、研磨剤混入ジェットを用いることで高強度や高機能な複合材および積層材の加工が容易となります。また、レーザーなどの熱加工と異なり熱歪みやバリが発生しないため、仕上がりの品質と安全性にも優れています。結果として、高効率な生産と高い製品クオリティの両立が実現し、自動車部品メーカーの工程改善や軽量化ニーズにも応えられる技術として注目されています。
航空機や宇宙関連の部品では、軽量かつ高強度な素材(チタン合金や複合材など)の精密加工が欠かせません。ウォータージェットなら、熱の影響を与えずに高硬度材料を切断できるため、素材の特性を損なわずに仕上げることが可能です。特にジェットエンジンやロケット関連部品は厳密な精度管理が求められます。切断面にバリや焼けが出ないウォータージェット加工は、後工程の研磨や検査工程も短縮します。また、複雑な曲面形状や厚手の複合材も一貫して加工できるため、製品開発や小ロット試作にも柔軟に対応できます。こうした特長が、航空・宇宙・防衛分野での採用を後押ししています。
エレクトロニクス製品では、プリント基板や各種センサー、シリコンウェハーなど、熱や振動に敏感な部品が多く存在します。ウォータージェット加工は、非接触でありながら精密な切断が可能なため、これらデリケートな材料を傷つけにくい点が強みです。また、切断による熱変形や微小クラックのリスクが少ないことから、製品歩留まりの向上や信頼性確保にも寄与します。さらに研磨剤を使う場合は硬質ガラスやセラミックスなどにも対応できるため、幅広い素材を一括で処理可能です。産業に多様化により、特殊機能かつ小ロット部品の生産にはウォータージェット加工は有効です。
医療分野でのウォータージェット加工は、インプラントや人工関節、医療用フィルムなどの製造に活用されています。特に高機能金属(チタンなど)や極薄の樹脂フィルムの切断では、ウォータージェットなら熱を与えず加工変質も最小限で済むため、製品の性能を損なわない仕上がりが実現します。インプラントなど体内に埋め込む部品は高い安全性が求められるため、材料特性を変えないウォータージェットのメリットは大きいです。さらに、切断面がきれいなため後処理工程を削減できることもコスト面で有利に働きます。こうした理由から、医療機器の高品質化に欠かせない加工技術の一つとして注目されています。
CFRPとアルミ合せ板の複合素材の加工事例です。
ダイヤモンドホイール:ダイヤ層8t+アルミ台座40t×φ450 スリット3…
板厚3.0t×外形φ290,1-φ50センター穴,6-φ50(PCDφ150)[mm]…
元板サイズ900×900mm×20mm厚製品サイズ 約L1750×H700mm…
水を使用しているため、加工製品が濡れます。そのため濡れることで変質してしまう紙製の物は加工できません。
ウォータージェット加工は精度の高い加工はできますが、超精密機械加工までの精度な加工は実現できません。
水での加工の都合切断面にテーパーが発生します。特別な機器や角度を調整することで誤差を減らすことは可能です。
加工材の材質を問わず多くの素材に適合します。軟質材・硬質材、単質材・複合材、金属・非金属、通電材・非通電材といっ た違いに関わらず加工が可能です。 特に難削、脆弱、複合、積層といっ た要素を含む機能材や新素材の加工に適しています。
ウォータージェットは、ノズルから水流を噴射して上から下にカットしますが、加工できる厚みはこの噴射口からテーブルまでの高さとなります。通常ウォータージェットは約150~200mmです。米山製作所の6号機は、噴射口の高さが300mmあり、治具や下敷きを考慮すると約290mmまでの厚さのカットが可能です。
ウォータージェットQ&Aの一覧
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