AI Summary & Key Takeaways
AI InsightOverall, 98 cutting experiments were conducted on seven rock types.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In this study, effects of multi-pass and forward-angled abrasive waterjet (AWJ) cutting strategies on the kerf geometry of natural stones were investigated. Overall, 98 cutting experiments were conducted on seven rock types. In the multi-pass experiments, the number of passes, abrasive flow rate, and water pressure were examined, whereas the jet impact angle was varied between 75° and 90° in forward-angled cutting. Kerf width and kerf taper angle were evaluated as performance indicators, and their relationships with physical and mechanical rock properties were investigated using Spearman’s rank correlation. Multi-pass cutting reduced kerf width by 0.7–20.3% in most rocks. The greatest improvement in kerf taper angle was obtained for R1, decreasing by approximately 67%, from 1.53° after one pass to 0.51° after four passes. Increasing the abrasive flow rate increased kerf width by 2–24% in most rocks, while increasing water pressure produced rock-dependent reductions of up to 26% or increases of up to 28%. In forward-angled cutting, the jet impact angle affected kerf taper angle more strongly than kerf width and provided reductions of 35–65% in some rocks. The mean kerf taper angle was positively associated with mineral grain density in multi-pass cutting. In forward-angled cutting, it exhibited strong negative correlations with water-absorption and pore-structure indicators and a strong positive correlation with P-wave velocity.
Özet
Bu çalışmada, doğal taşların aşındırıcılı su jeti (ASJ) ile işlenmesinde çok geçişli ve ileri açılı kesim stratejilerinin kerf geometrisi üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Beyaz mermer (R1), bej mermer (R2), traverten (R3), oniks (R4), bazalt (R5) ve iki farklı tüf (R6 ve R7) olmak üzere yedi kayaç üzerinde toplam 98 kesme deneyi gerçekleştirilmiştir. Çok geçişli deneylerde geçiş sayısının yanı sıra aşındırıcı besleme miktarı ve çalışma basıncı incelenmiş; ileri açılı kesimlerde jet temas açısı 75°–90° arasında değiştirilmiştir. Kesme genişliği ve kerf açısı temel performans göstergeleri olarak değerlendirilmiş, ayrıca bu parametrelerle kayaçların fiziksel ve mekanik özellikleri arasındaki ilişkiler Spearman sıra korelasyon analiziyle araştırılmıştır. Çok geçişli kesim, kayaçların çoğunda kesme genişliğini %0,7–20,3 oranında azaltmıştır. En belirgin kerf açısı iyileşmesi R1’de elde edilmiş; değer tek geçişte 1,53° iken dört geçişte 0,51°’ye düşerek yaklaşık %67 azalmıştır. Aşındırıcı besleme miktarının artırılması çoğu kayaçta kesme genişliğini %2–24 artırırken, çalışma basıncındaki artış kayaç türüne bağlı olarak %26’ya varan azalmalar veya %28’e ulaşan artışlar oluşturmuştur. İleri açılı kesimde jet temas açısının kesme genişliğinden çok kerf açısı üzerinde etkili olduğu ve bazı kayaçlarda %35–65 azalma sağladığı belirlenmiştir. Korelasyon sonuçları, çok geçişli kesimde ortalama kerf açısının mineral tane yoğunluğuyla güçlü pozitif ilişki gösterdiğini ortaya koymuştur. İleri açılı kesimde ortalama kerf açısı su emme ve gözeneklilik göstergeleriyle güçlü negatif, P-dalga hızıyla güçlü pozitif ilişkiler sergilemiştir.