CryoJet /IceJet является производной от процесса обработки, называемого абразивной гидроабразивной (AWJ) обработкой . [ требуется цитата ] Технология CryoJet/IceJet использует частицы льда , полученные из воды, поступающей из проточной или пресноводной системы, для резки материала. Пока частицы льда режут материал, они тают и попадают в водяной бак машины. Напорная вода, действующая как режущая струя, может быть повторно использована при соответствующей фильтрации , создавая замкнутый водяной контур. [ требуется цитата ] Однако большинство пользователей не используют воду повторно. При более широком использовании CryoJet может привести к резкому сокращению количества абразивных отходов, которые в настоящее время производятся в процессе гидроабразивной резки , поскольку эта технология не использует минеральный абразив . [1]
Существует два различных подхода к образованию ледяных частиц.
По сравнению с другими технологиями резки, такими как плазменная резка или лазерная резка , традиционная технология водоструйной резки производит дополнительные отходы (в дополнение к самому материалу реза ). [2] Прежде всего, использование минеральных абразивов для улучшения производительности режущей струи становится все более проблемой. Во-первых, как потребитель , это самый значительный фактор стоимости процесса, а во-вторых, это составляет более 99% отходов, образующихся в процессе резки. Поэтому требуется сложная и дорогостоящая система управления отходами . Следовательно, исследователи обсудили несколько подходов к устранению необходимости в минеральных абразивах при сохранении их высокой производительности резки [ требуется ссылка ] .
Первые экспериментальные исследования, проведенные по технологии Ice Jet, относятся к 1982 году, когда первые частицы льда были созданы путем механического дробления более крупных частиц льда. Галецки и Викерс [Gal82] выполнили очистку и абразивную обработку поверхности с помощью техники струйной обработки льдом. Частицы льда были получены путем охлаждения 3-сантиметровых блоков, которые затем были перемещены в контейнер с жидким азотом , где кубики льда были дополнительно охлаждены, и, наконец, перемещены в механическую дробилку, где они были измельчены и впоследствии унесены в сопло .
Также в 1982 году Кшиштоф и др. показали, что одним из наиболее перспективных применений частиц льда является технология очистки. Водяной лед — легкодоступный, недорогой материал, который можно использовать в качестве зеленого производственного инструмента. Для изготовления этого инструмента, который можно производить точно в срок, требуются только вода, электричество и хладагент. Использование ледяных инструментов может практически предотвратить загрязнение и исключить загрязнение обрабатываемой детали .
С тех пор несколько исследователей разработали оборудование для получения ледяных частиц, в основном для целей очистки [Set98], полировки [His94] и дезактивации поверхности [Ges99]. Более новые исследовательские работы [Shan05] и [Klu05] показывают, что ледяные частицы могут использоваться для применения струи воды, такой как очистка, обезжиривание и резка, с его концепцией, основанной на конвективном теплообмене между холодным криогенным газом и распыленными каплями воды . Ледяные частицы образуются внутри системы путем передачи скрытой теплоты капель воды жидкому азоту. Клуз и др. показывают, что поток частиц воздух-лед может быть создан и применен для обработки биоматериалов и продуктов питания. Проведенные исследования показали осуществимость и эффективность использования тонкого ледяного порошка в качестве абразива, поскольку энергетическая эффективность процесса приемлема, а технология довольно проста. В любом случае, производительность процесса ниже, чем при использовании минеральных абразивных частиц.
Аналогичная технология — гибридная обработка струей воды, абразива и льда высокого давления. Такая технология основана на струе воды, абразива и воды высокого давления с добавлением гранул сухого льда CO2 . Борковски и др. [Bor03] показывают , что эффективность обработки поверхности гибридной струей зависит от качества частиц льда.