Вода камень режет или что такое гидроабразивная резка
В народе уже давно используется такая поговорка: «Вода камень точит». И это не просто абстрактное, но и прямое выражение. Дело в том, что не только мрамор, но и плотный гранит можно на самом деле точить при помощи направленной струи воды. Вот и возникает вопрос: а можно ли резать камень водой и если «да», то, как выполняется такая технология?
Вода камень режет
Сегодня на производстве используются несколько способов обработки разных материалов. Это касается как натурального, так и искусственного камня. Один из способов называется Water — Jet, поэтому становится понятно, что речь идет про воду, а точнее про струю воды. Хотя в народе этому методу дали другое название — «гидрорезка» или даже просто «водорезка». При помощи такой технологии любой камень не только обрабатывается по сторонам, но и режется.
Для этого используется струя воды под очень большим давлением, которое достигает 4100 атмосфер, и даже больше, в зависимости от используемого насоса. Используя такую технологию, из любого плоского материала удастся придать необходимую геометрию, потому что точность резки достигает 0,1 — 0,2 мм. Благодаря этому дизайнеры могут создавать декор из камня, как для интерьера, так и экстерьера. Ведь даже твердые породы минералов легко поддаются обработке, поэтому благодаря данной технологии, можно создавать различные художественные шедевры.
Технология гидрорезки камня
На самом деле, гидроабразивная резка камня, является более ускоренным природным явлением, которое каждый внимательный человек может наблюдать в природе. На пляжах часто можно находить камни с настолько гладкими и закругленными сторонами, что их приятно держать в руках. И про это позаботилась морская вода, столетиями обтачивая куски камней при помощи прибоев и приливов. И при этом внутренняя структура минерала не разрушается.
Но ведь в такой обработке камня используется не только вода, здесь обязательно присутствует и песок, выступающий в роли абразива. В данной технологии в воду добавляется абразив. Создается очень тонкая струя, которая может быть толщиной 0,5 – 1,1 мм. За счет высокого давления (4100 атм.), легко режется гранит, мрамор, травертин, кварцит. Такую технологию можно применять для резки керамической плитки , керамогранита или любого другого материала.
История появления технологии
Разработки такой технологии начались давно, еще со второй половины XX столетия. Причем, одновременно, как в СССР, так и в США. В этих странах задались вопросом, режется ли камень при помощи воды и как это выполнить правильно? Прототип насоса для гидрорезки был создан в 1970 году в Чикаго, а уже через 3 года начало выпускаться подобное оборудование для промышленного сектора.
В качестве абразива обычно берется гранатовый песок. Чтобы не происходило разрушение смесительного сопла станка, его изготовляют из карбид вольфрама, так называемых корундов, а водяные сопла, через которое подается струя воды, изготавливаются из промышленных алмазов или сапфиров.
Преимущества гидрорезки камня
На выходе из станка тонкая струя воды с абразивом достигает сверхзвуковой скорости — до 1200 м/сек. То есть, она в три раза превышает скорость звука. Ее направляют на обрабатываемый камень, где она образует линию разреза, которая может быть, как прямой, так и криволинейной. Важно и то, что сам поток не нагревает материал, и максимальная температура поверхности обрабатываемого материала не превышает +60 градусов по Цельсию. Ведь при нагревании любой камень способен разрушаться.
Можно назвать несколько очень важных преимуществ водоабразивной резки камня водой.
Таким способом удается разрезать любые породы камня.
Удается создавать не только прямой, но и криволинейный разрез.
Отсутствуют ударные нагрузки, так что обрабатываемый камень можно не закреплять.
Производить резку материала можно с любого места, даже с его средины.
К этому стоит добавить еще один очень важный момент: так как ширина разреза составляет от 0.8 до 1.5мм, практически нет ни каких отходов. Это важно, если происходит обработка дорогостоящего природного минерала. Поэтому, когда возникает вопрос, чем разрезать камень, нужно использовать этот метод.
Такую методику можно применять для следующих целей:
создавать уникальные дизайн-проекты, которые используются для оформления интерьеров и экстерьеров;
точно подгонять элементы из разных материалов, например, скело + камень, камень + металл;
Методика Water-Jet применяется для резки не только камня, но также фарфора, керамики, графита, стекла, любых цветных сплавов металлов, которые по ряду причин, не возможно обработать другими способами.
Источник
Полезная информация по гидроабразивной резке
Гидроабразивная резка — это вид обработки и резки материалов,в которой вместо режущего инструмента используется струя чистой воды или смеси воды и абразивного материала (гранатового абразива), выпускаемая из режущей головы с большой скоростью и под высоким давлением.
Видео полного процесса гидроабразивной резки снятое нашей компанией:
Особенностигидроабразивной резки:
Используется обычная вода, как следствие во время обработки отсутствует пыль, загрязнение, токсины.
В отличии от лазерной резки, станок осуществляет резку без повышения температуры заготовки, физические и химические свойства разрезаемого материала остаются неизменными. Идеально подходит для резки термочувствительных материалов.
Гидроабразивный станок способен резать сложные и толстотелые материалы, сохраняя хорошее качество реза.
Станок можно подключать к любой компьютерной системе управления в качестве оборудования для системы автоматизированного проектирования, вырезать любые сложные формы, картинки и текст. Управлять такой системой удобно и просто.
Точность станка обеспечивается системой цифрового управления, серво системой, шарико-винтовыми парами и линейными направляющими.
Защитные кожухи обеспечивают чистоту и целостность прецизионных деталей даже в неблагоприятной среде.
Немалую часть себестоимости резки составляют расходы на гранатовый песок. Цена гранатового абразива на российском рынке составляет от 20 до 35 тыс. рублей за тонну в зависимости от производителя. Расход песка на станке составляет от 10 до 25 кг. в час в зависимости от интенсивности резки. Сэкономить на нем можно, если иметь четкое представление, какие материалы можно резать чистой водой, а какие только с добавлением абразива, для этого давайте обратимся к таблице ниже.
Материалы, пригодные для резки чистой водой:
Материалы для гидроабразивной резки:
Бумага, картон и гафрокартон
Металлы, стали и сплавы
Текстиль, войлок, кожа
Камень (мрамор, гранит, лимизит и пр.)
Бетон и железобетон
Стекло (в т.ч. пуленепробиваемое)
Уплотнительные материалы и материалы для тепло- и шумоизоляции
Чем отличается насос прямого действия от насоса мультипликаторного типа ?
На данный момент в сфере гидроабразивной резки используются два типа насосов высокого давления: линейный насос-мультипликатор и роторный насос прямого действия. Как мультипликаторные насосы, так и насосы прямого привода обеспечивают качественную резку в течении долгого времени, но давайте разберемся чем же они отличаются.
Насос прямого привода — это роторные насосы с прямым приводом используются примерно в 20% установленных в мире станков гидроабразивной резки. В отличие от насосов мультипликторного типа, роторные насосы с прямым приводом не имеют гидравлического насоса. В этих насосах, иногда называемых насосами-триплексами, для создания сверхвысокого давления воды используется электрический мотор, который вращает коленчатый вал с тремя поршнями.
Насос мультипликаторного типа — это насос, наиболее часто применяющейся в системах гидроабразивной резки. Насосы-мультипликаторы — самые технологически продвинутые из доступных насосов сверхвысокого давления, с номинальным давлением от 2 700 до 6 500 бар.
Насос мультипликаторного типа
Насос прямого привода
Неопровержимое преимущество мультипликаторных насосов заключается в максимальном диапазоне давления, до 6200 бар и более при сдвоенной системе насосов высокого давления. Насос прямого привода не в состоянии достичь подобных мощностей. Насос высокого давления с мультипликатором способен резать предельно твердые или толстые материалы, например, титан или толстые бетонные плиты. И в случаях, когда станок для гидроабразивной резки подвергается высоким нагрузкам – например, в сложном многосменном режиме работы – следует выбирать мультипликатор, поскольку это технология более прочная, а компоненты – долговечнее. А если высоконапорные насосы должны быть объединены в сеть, то насос прямого привода вообще не рассматривается, поскольку эта технология не допускает подобного объединения. И, наконец, следует упомянуть, что применение мультипликаторной технологии рекомендуется и в тех случаях, когда процесс резки включает в себя большое количество циклов переключения. Это чаще всего касается использования чистой воды, если должно быть произведено большое число деталей с высокой скоростью резания, например, при резке резиновых уплотнений или при применении в пищевой отрасли. При этом эксплуатационники мультипликаторного насоса используют то преимущество, что давление воды поддерживается даже при закрытом вентиле и, благодаря этому, имеется в распоряжении сразу же после открытия вентиля. Стоит добавить, что в случае выхода из строя мультипликаторного насоса, он проще поддается ремонту и замене частей вышедших из строя.
В нашем каталоге представлены станки гидроабразивной резки только с качественными насосами высокого давления на основе мультипликатора. Так же если Вам требуется новый мультипликатор для Вашего станка, его Вы так же можете приобрести его у нас, для этого посетите наш каталог с запасными частями.
Режущая головка для гидроабразивного станка:
С помощью насоса высокого давления вода сжимается до необходимого давления и затем подается в режущую головку по трубопроводу. Режущая головка обеспечивает преобразование энергии воды, сжатой под высоким давлением, в кинетическую энергию высокоскоростной водноабрзивной струи и ее окончательное формирование в качестве режущего инструмента.
Схема режущей головы:
Подвод воды под высоким давлением.
Сопло (водяная дюза).
Трубка подачи абразива.
Фокусирующая трубка.
Кожух.
Режущая струя.
Разрезаемый материал (заготовка).
Вариации режущих голов для гидроабразивного станка:
3-ёх осевая режущая голова.
Традиционный раскрой по трем направлениям. Входит в стандартную комплектацию большинства станков. В некоторых режущих головах присутствует система автоматической прочистки после резки.
5-ти осевая режущая голова с компенсацией конусности реза и возможностью отклонения.
Система динамической компенсации конусности. Благодаря наклону режущей головы конус смещается в сторону детали, формируя ровный срез под углом 90°. Данная опция убирает потребность постобработки материалов после резки. Идеально подойдет для резки стекла, керамического пано, паркетного пола и тд.
5-ти осевая режущая голова 3D с возможностью резки деталей в трёх проекциях, ось А ±45°, ось С ±540°
Позволяет вырезать сложные детали в 3D проекции. Угол поворота головы обычно составляет ±45°, угол наклона (Ось A): ±45°, угол поворота (Ось C — круговая): ±540°(или бесконечное).
Приобрести режущую голову для Вашего станка, Вы можете на нашем сайте в каталоге с запасными частями.
Требования к качеству воды для гидроабразивной резки:
Подача воды для насоса высокого давления должна соответствовать следующим требованиям. Высокая концентрация растворенных твердых веществ, особенно кальция, диоксида кремния и хлоридов, будет влиять на срок службы компонентов НВД. При плохом анализе (графа минимум) воды требуется доукомплектовать станок системой умягчения воды, что бы увеличить ресурс запчастей.
Параметр
Минимум
Хорошее
Лучшее
Диоксид углерода (мг/л)
Свободный хлор (мг/л)
Общее количество растворенных твердых веществ, T D S(mg/l)
Электрическая проводимость [μS/cm]
Общая жесткость в пересчете на CaCO3 (мг/л)
Систему умягчения воды можно заказать у нашей компании, свяжитесь с нами и мы подберем её под Ваш станок.
Для осуществления реза на гидроабразивном станке используются следующие материалы:
Гранатовый абразив (используется однократно).
Рубиновые сопла формируют струю воды (ресурс 20-30 часов).
Фокусирующие трубки для разгона частиц абразива (ресурс 130-200 часов).
Ремонтные комплекты клапанов, динамические уплотнения и т.д (ресурс зависит от загруженности станка).
Гидравлическое масло 200 литров (меняется каждые 1000-1500 часов).
Вода для резки в среднем 3.79 л/мин.
Электроэнергия (+/- 23кВт в час).
Словарь терминов гидроабразивной резки:
Зернистость абразива.
Значения зернистости не соответствуют точному размеру частиц, а означают то или иное распределение частиц различного размера. Абразив с зернистостью 80 будет включать какое-то количество более крупных и более мелких частиц, чем те, что точно соответствуют ситу с ячейками размером 80. Зернистость обычно определяется в результате прохождения абразива через ряд сит, размер ячеек которых уменьшается сверху вниз. При обработке материалов системами абразивной гидроабразивной резки обычно используются абразивы с зернистостью от 220 до 50, чаще всего- 80 и 120. Чем больше значение зернистости (номер сита), тем мельче частицы.
Насос-мультипликатор.
Насос-мультипликатор изначально использовался для гидроабразивной резки и является наиболее распространенной технологией. Насосы-мультипликаторы создают давление воды, используя принцип умножения давления. Принцип умножения давления или соотношения реализуется за счет разницы площади сечения поршня и плунжера, позволяющей повышать давление. Гидравлическое масло под низким давлением действует на поршень, площадь сечения которого в 20 раз больше, чем площадь сечения плунжера, который создает давление воды. Следовательно, давление увеличивается (умножается) в двадцать раз. Например, в случае соотношения площади поперечного сечения поршня и плунжера 20:1 давление масла 207 бар обеспечивает давление воды 4100 бар.
Обратный клапан.
Обратные клапаны применяются в насосах систем гидроабразивной резки. Они обеспечивают прохождение среды, в данном случае воды, только в одном направлении. Например, вода под небольшим давлением поступает по обычному шлангу низкого давления в насос для создания давления. После создания давления обратный клапан низкого давления не позволяет воде проходить обратно, так как это сразу приведет к разрыву шланга низкого давления. Вместо этого открывается другой обратный клапан, позволяющий воде под большим давлением безопасно поступать по стальным патрубкам высокого давления к режущей головке.
Режущая головка.
Режущая головка гидроабразивной резки преобразует давление воды в скорость при прохождении через сопло из драгоценного камня. В случае резки с помощью гидроабразивной резки с абразивом режущая головка также имеет смесительную камеру и трубку. Иногда говорят о наличии на режущей головке запорного клапана. Этот клапан находится перед соплом и позволяет оператору открывать или перекрывать поток воды.
Скорость потока.
При гидроабразивной резке повышение давления повышает скорость струи воды с абразивом. При выходе потока из сопла все зависит от скорости. После прохождения водой сопла в потоке не остается давления. В случае абразивной гидроабразивной резки по мере повышении скорости потока ускоряется процесс резки. Чем меньше диаметр струи, тем меньше требуется абразивного материала.
Фокусирующая трубка (смесительная трубка).
Используемая в гидроабразивной резке смесительная трубка является конечным элементом режущей головки. Наиболее часто используются смесительные трубки с внутренним диаметром 1,016 мм и длиной 101,60 мм. С такими трубками обычно используется абразив зернистостью 80. При обычной резке смесительная трубка из высококачественного материала (композитный карбид с очень малым количеством вяжущего вещества для обеспечения максимальной стойкости износу) изнашивается со скоростью увеличения диаметра примерно на 0,025 мм за 6 — 8 часов работы, при этом износ происходит концентрически.
Водяное сопло.
Для создания потока, давление воды необходимо преобразовать в скорость. Это преобразование происходит при прохождении воды через мельчайшее сопло из драгоценного камня. Отверстие в сапфире, рубине или алмазе имеет диаметр от 0,08 до 0,51 мм (обычно 0,36 мм). Чем больше диаметр сопла, тем больше воды и энергии требуется для поддержания давления.
Диаметр сопла не определяет максимальное давление воды — максимальное давление определяется только мощностью и конструкцией насоса. Чтобы обеспечить целостность потока, верхняя поверхность сопла имеет очень острую кромку. Неровная или скругленная кромка будет создавать неровную, турбулентную струю, которая может иметь угловую траекторию, что недопустимо. Сопло может разрываться струей воды по двум основным причинам. Первая — на соме может откладываться кальций, который скалывается и приводит к выходу сопла из строя. Вторая — кромка сопла может стать скругленной или расколоться под действием частиц. Сопло либо находится в хорошем состоянии, либо выходит из строя. Постепенный износ встречается редко. Сопла из сапфира и рубина служат 40 — 200 часов, в зависимости от качества воды и давления. Алмазные сопла примерно в 8-10 раз дороже рубинов или сапфиров, но их срок службы тоже в 8-10 раз больше.
Ширина реза.
Ширина реза — это ширина разреза, паза или выемки, полученной в результате резки. В случае гидроабразивной резки с абразивом на значение ширины реза непосредственно влияет диаметр смесительной трубки. Ширина реза примерно на 10-20% больше диаметра смесительной трубки.
Таким образом в случае смесительной трубки диаметром 0,76 мм ширина реза будет составлять 0,84 мм. Конечно, по мере увеличения диаметра трубки ширина реза увеличивается. За 8 часов прохождения струи диаметр трубки увеличивается примерно на 0.25 мм. Малая ширина реза гидроабразивной резки является ключевым показателем, позволяющим изготавливать сложные детали. Для гидроабразивной резки без абразива ширина реза составляет от 0,076 до 0,381 мм, а для гидроабразивной резки ширина реза составляет м 0,381 до 1,778 мм (обычно 1,016 мм).
Полезные советы по обслуживанию и уходом за гидроабразивным станком :
В случае необходимости замены каких-либо частей или деталей установок гидроабразивной резки следует приобретать только детали надежных проверенных производителей. Проверенные и качественные детали Вы можете заказать у ГК «Элемент».
Рекомендуется периодически производить резервное копирование данных системы ЧПУ, чтобы в случае необходимости была возможность их полного восстановления.
В ситуации, когда оператор самостоятельно не может выявить причину возникшего при эксплуатации сбоя, следует связаться со специалистами компании, поставившей станок, или с производителем.
О необходимости технического осмотра клапана говорит достаточно сильное его нагревание, т.к. повышение температуры свидетельствует о невысоком уплотнении клапана.
В целях предотвращения утечки при соединении стальных труб винтовую резьбу на них следует сделать на три нарезки выше прокладки.
Когда не представляется возможным определить неисправность, можно сделать следующее: выполнить демонтаж цилиндра ВД и той части, в которой находится вода; открыть масляный насос; определить локализацию повреждения, пронаблюдав за масляным цилиндром.
Для определения нормальной работы перепускного клапана необходимо после нормального запуска нажать и удерживать кнопку «Пуск». Произойдет остановка устройства, но при этом будет достигнуто максимальное давление. Если датчик давления масла покажет реально достигнутое во время эксплуатации давление, то перепускной клапан работает нормально.
После технического обслуживания нагнетателя при первом его включении рекомендуется медленно поднимать давление до рабочего уровня в целях защиты оборудования.
При установке следует смазать уплотнительные кольца в нагнетателе.
Рекомендуется смазывать все соединения.
Чтобы не повредить сопло при его установке, запрещается сильно затягивать винт.
С периодичностью в 2-3 дня рекомендуется слегка ослаблять соединения в цилиндрах ВД и НД во избежание их застревания.
Появление ошибки «ID=20» в ПО NEWCAM говорит об ошибке программы, для исправления которой требуется переустановка.
Перед каждым запуском оборудования следует проверять все части и детали станка, связанные с электричеством и водой.
Запрещено эксплуатировать оборудование при температуре окружающей среды от 0°С и ниже, т.к. в этом случае есть угроза замерзания отдельных частей и узлов машины.
Эталонным расстоянием между обрабатываемым материалом и режущей головкой считается дистанция 3-5 мм.
При срабатывании любого сигнального устройства происходит автоматическое запирание резервуара с высоким давлением.
Если была найдена бракованная деталь, следует сообщить ее заводской номер, продолжительность использования и указать признаки неисправности.
Уменьшение давления на нагнетателе способно заметно продлить срок службы уплотнительных колец.
Срок службы оборудования и эффективность резки можно повысить путем постоянного контроля за давлением.
Уменьшать давление рекомендуется при резке хрупких материалов, например, стекла.
В случае частого использования USB-интерфейса ЧПУ рекомендуется использовать дополнительный USB-кабель, чтобы избежать повреждения самого интерфейса.
Чтобы не допустить вспучивание при резке тонких материалов, рекомендуется использовать специальный сотовый настил, который Вы можете приобрести, обратившись в нашу компанию.
