Резка металла водой без абразива

Резка водой без абразива

Этот метод используется, главным образом, для мягких материалов, например, пластмассы, текстиль, бумага, уплотнительные материалы, металлическая фольга, фанера, пищевые продукты и т.д. Обычная водопроводная вода подается под давлением и нагнетается через небольшое сопло из драгоценного камня таким образом, что создается режущая струя большой мощности. Эта струя выходит из сопла со скоростью, в три раза превышающей скорость звука, и может быть использована для резки материалов при высоких скоростях (определяемых свойствами материала).

Применение резки чистой водой в промышленности

Резка бумаги, картона, тканей.

Пример резки сделанной с использованием чистой воды

Источник

Технология и преимущества гидроабразивной резки и гидрорезки

Если говорить о технологии вкратце, вода подается насосом по трубопроводу и выходит из режущей головки. Для осуществления технологического процесса требуются предельно сложные материалы, технологии и конструкции, навыки и опыт профессионалов.

Для подачи воды и управления ею под давлением 4000 бар необходима техника и технологии, не изучаемые в ВУЗах. При таких давлениях незначительная утечка из-за неправильной конструкции может вызвать неустранимое повреждение деталей.

К счастью, изготовители установок для гидрорезки очень заботятся о применении самых новых и наиболее сложных материалов и технологий.

Среди преимуществ гидроабразивной резки стоит отметить:

• Отсутствие нагрева материала,
• Высокую точность реза,
• Минимальные потери материала,
• Возможность получения сложных контуров,
• Хорошую поверхность реза,
• Экологическую безопасность.

Основные виды резки водой:

Гидроабразивная резка и гидрорезка без абразива имеют минимальные отличия. Струя гидроабразивной резки в сотни или, возможно, в тысячи раз мощнее струи гидрорезки без абразива. У каждого вида резания, гидрорезки и гидроабразивной резки свое назначение. Гидрорезкой без абразива режут мягкие материалы, а гидроабразивной резкой режут керамику, композиты, металлы и дугие твердые материалы. Гидроабразивной резкой со стандартными параметрами можно резать материалы, твердость которых равна или немногим ниже твердости керамики на основе оксида алюминия (часто называемого корундом, с AD 99,9).

Кожаная и обувная промышленность.	Резание подошв, передков ботинок т.д.
Электронная промышленность.	Резание электронных плат для цепей (применение водоструйной резки позволило достичь размера пропила до 0,1 мм и обеспечить отсутствие пыли, что сделало технологию резки водой победителем в этой области). Применение технологии гидрорезки также снизило проблему расслоения материала.
Автомобильная промышленность.	Резание фальш-потолков, ковриков и приборных досок, бамперов из пластика и др. Так как сложная форма этих изделий создается с применением высоких температур, обрезка контура их осуществляется с помощью режущей головки с 6-тью степенями свободы, которые позволяют головке выполнить сложный контур реза.
Пищевая промышленность.	В особенности, резка продуктов глубокой заморозки, различных видов плотных пищевых продуктов, шоколада.

При гидрорезке без абразива в материал врезается сверхзвуковая водяная струя.

При гидроабразивной резке струя гидрорезки разгоняет частицы абразива, и уже эти частицы, а не вода, врезаются в материал.

Отличительные особенности гидрорезки без абразива

• Очень тонкая струя (обычный диаметр от 0,10 до 0,25 мм)
• Продуманная до мелочей геометрия
• Очень незначительные потери материала при резании
• Отсутствие нагрева при резании
• Возможность резания очень толстого материала
• Возможность резания очень тонкого материала
• Быстрое резание в большинстве случаев
• Возможность резания мягких и легких материалов(например, изоляция из стекловаты толщиной до 609 мм)
• Очень низкая сила резания
• Простота крепления
• Круглосуточная эксплуатация

Отличительные особенности гидроабразивной резки

• Предельно гибкий технологический процесс
• Полное отсутствие зон нагрева
• Полное отсутствие механических напряжений
• Простота программирования
• Тонкая струя (диаметр от 0,5 до 1,27 мм)
• Продуманная до мелочей геометрия
• Возможность резания тонких материалов
• Возможность резания материала толщиной до 200 мм
• Возможность резания пакета заготовок
• Незначительные потери материала при резании
• Простота крепления
• Низкая сила резания (менее 0,45 кг)
• Одна настройка практически для всех видов гидроабразивной резки
• Простой переход между резанием одной и несколькими головками
• Быстрый переход между гидрорезкой без абразива и гидроабразивной резкой
• Небольшое число вспомогательных операций
• Незначительное количество или отсутствие заусенцев

Гидрорезка без абразива	Гидроабразивная резка

Расход материалов и возможность экономии

Гидроабразивная резка — недешевое удовольствие. Тем не менее технология востребована. Давайте разберемся, как в данном случае дополнительные расходы на резку снижают итоговую стоимость детали.

— В процессе водной резки образуется пропил размером 1 мм. Этот показатель существенно ниже, чем у аналогов.Что это дает нам на практике? Возможность существенно сэкономить и материал и стоимость резки за счет оптимизации раскроя.
Требуемое расстояние между вырезаемыми деталями при гидроабразивной резке существенно меньше, чем при других типах резки. Это особенно актуально для нелинейных раскроев. Опытный технолог может расположить детали таким образом и настолько близко к друг другу, что это позволит сэкономить до 20% материала. А для прямых резов возможно осуществлять совместный рез, то есть кроить две детали одновременно или совмещать край листа с краем детали. Это сокращает время резки, а следовательно и ее стоимость.

— Отсутствие термообработки кромок. Гидроабразивная резка не относится к классу термических видов обработки металла. Температура в зоне реза струей не превышает 90 градусов, тем самым никаких термических воздействий процесс резки на металл не оказывает. Металл не накапливает термических деформаций, зона реза не подвергается закалке, легирующие элементы не выгорают, после резки металла его свойства никак не меняются. В результате мы получаем изделие, с постоянными свойствами на всей его пощади. Следовательно, минимизируются припуски на обработку такой детали, а это снижает расход материала.

— Возможность раскроя материала с различной шероховатостью кромок. В зависимости от предназначения вырезаемой детали можно подобрать оптимальную скорость резки, для получения требуемого качества и шероховатости кромок. Например, если вырезаемые детали предназначены под сварку — можно применять разделительный или грубый рез. Если деталь в дальнейшем обрабатываться не будет — хороший рез с шероховатостью кромки до Rа 1,6. То есть нет необходимости в припусках на доведение краев изделия. Как результат – экономия материала, сокращение трудозатрат на последующую обработку.

— Возможность резать тонкие материалы стопками по несколько листов. Если требуется раскроить по одной программе несколько десятков листов, то целесообразно резать их стопкой. Например, жаропрочную (нержавеющую) сталь толщиной 1 мм можно резать стопкой от 2х, 5и и более листов. Тем самым достигается большая экономия, даже по сравнению с более эффективной для такой толщины лазерной резкой. Необходимо учитывать, что в таком случаи шероховатость кромки у деталей с верхнего листа и с нижнего листа стопки будет различна. Стоимость резки в данном случае снижается в разы.

Источник

В чем заключается принцип действия и технология резки металла водой?

Давайте рассмотрим технологию резки металла водой и принцип ее действия. Во время различных работ (как в промышленности, так и в быту) часто приходится разрезать металлические конструкции. Для этой цели применяется механическая, лазерная, кислородная, плазменная резки. То есть, для разрезания металлов используется в основном механическое воздействие или высокая температура.

Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Например, при механической резке происходит деформация металла, а при газокислородной или плазменной – к его окислению.

Преимущества и недостатки гидроабразивной резки

В современной промышленности активно используется новый вид резки металла с помощью воды. Такая резка называется водно-абразивной или гидроабразивной. Впервые этот метод был использован в авиастроительной промышленности.

У данной технологии отсутствуют недостатки, которые присущи разрезанию металла механическим воздействием или высокой температурой. Впервые такая технология была применена в 70-х годах прошлого века. В промышленности ее активно стали использовать в конце XX века.

Разрезание металла посредством воздействия воды и абразива имеет ряд преимуществ.

1. Обрабатываемое изделие не нагревается и не деформируется.
2. Высококачественный рез, поэтому нет необходимости в последующей обработке изделия.
3. Потери металла – минимальны.
4. Обрабатывать детали можно любого размера и в любом режиме – ручном или автоматическом (без участия человека).

Применяя водно-абразивную резку, можно получить детали различной формы – нужно только задать определенные параметры с помощью числового программного управления. Этот фактор позволяет активно применять данный метод для получения различных предметов, предназначенных для украшения интерьера, зданий и т. п.

Есть у водно-абразивной резки и недостатки. Во-первых, для металлов, подверженных коррозии, могут быть негативные последствия. И, во-вторых, этот вид резки требует больших финансовых затрат. Весь механизм нужно постоянно осматривать. Оборудование часто выходит из строя и требуют ремонта или замены.

Оборудование

Станок для гидроабразивной резки состоит из:

• насоса высокого давления;
• инструментальной головки;
• рабочего стола;
• системы перемещения, оснащенную ременным приводом или устройства управления с ЧПУ;
• рабочей ванны (из нержавеющей стали);
• емкости для подаваемой воды;
• бака для абразивного материала;
• компрессора для подачи абразивного материала;
• датчика, предназначенного для контроля абразива;
• смесительной камеры;
• выносного пульта с маховиком, предназначенного для упрощения процедуры управления;
• устройства, предназначенного для удаления останков обрабатываемого материала;
• устройства, предназначенного для подачи обрабатываемых деталей.

Технология

Режущим инструментом при гидроабразивной резке является струя воды совместно с абразивным материалом. Струя воды подается на высокой скорости под большим давлением – от 2000 до 5000 атмосфер. В некоторых устройствах давление может достигать 6000 атмосфер.

Вода проходит через сопло, толщина которого составляет 0,1 мм. Скорость воды при этом увеличивается, и может достигать значения 1200 м/с и даже выше. Поток воды фокусируется, он может разрезать почти все металлы. Расход воды составляет до 4 л/мин.

После сопла вода попадает в смеситель. Сюда же подаются частицы абразивного материала. В этом месте происходит смешивание воды и абразивного материала. Абразив подается тангенциально. На заготовку попадает смесь воды и абразива. Под воздействием сфокусированного скоростного потока происходит отрыв частиц обрабатываемого материала из реза.

Принцип действия установки для гидроабразивной резки

Во время процесса резки важно придерживаться определенных параметров и соблюдать правила пользования станком. Здесь важно, какое давление воды используется, какой расход, скорость струи, количество подаваемого абразивного материала.

На схеме цифрами показаны:

• 1 – подача воды;
• 2 – сопло;
• 3 – абразивный материал;
• 4 – смесительное устройство;
• 5 – кожух;
• 6 – струя воды и абразива;
• 7 – обрабатываемый материал.

Процесс гидроабразивной резки металла включает в себя 4 этапа:

1. Заготовка помещается в ванну с водой и закрепляется. На неавтоматизированном устройстве это нужно делать своими руками, на станке с ЧПУ – с помощью программы.
2. В ванну помещается инструментальная головка, в которую подаются вода и абразив. При этом устанавливаются необходимые рабочие параметры (давление воды, расход и т. д.).
3. Инструментальная головка направляется на обрабатываемый материал.
4. Струя воды и абразива разрезает заготовку.
5. Абразивный материал после резки фильтруется и сушится.

Перечисленные этапы при работе устройства постоянно повторяются. Металл разрезается из-за удара частиц абразива. Вода, при этом выступает в качестве носителя режущих частиц (то есть, абразива). В качестве абразива используются:

• кварцевый песок;
• карбид кремния;
• гранатовый абразив;
• электрокорунд;
• оливин.

Активно данный вид резки применяется для обработки заготовок из легированной стали. Это обусловлено тем, что струя воды и абразива не нарушает состав такой стали. Кроме металлов, можно обрабатывать стекло, камень (природный и искусственный), бетон и железобетон. Но, для каждого материала есть свои пределы по толщине:

1. Цветные металлы, сплавы и нержавеющая сталь – максимум 150 мм.
2. Композитные материалы, углепластики – максимум 200 мм.
3. Природный и искусственный камень – максимум 300 мм.

Видео: резка металла водой.

Техника безопасности

Процесс гидроабразивной резки не представляет особой опасности. Расстояние от трубки, из которой выходит струя, до обрабатываемой поверхности – всего 2,5 мм. Это исключает воздействие струи на руку. При превышении давления воды выше допустимого открывается сбросной клапан, который снижает давление до рабочего. Тем не менее при работе на станках следует соблюдать определенные меры безопасности.

• Ни в коем случае не допускайте воздействия струи на тело. Такая струя способна разрезать металл толщиной 150 мм, что уж говорить про руку. Во время работы руки держите на максимально возможном расстоянии от зоны резки. Перед включением станка убедитесь в отсутствии посторонних предметов на пути резки.
• Защищайте глаза и органы слуха. Обязательно используйте защитные очки и беруши (или наушники).
• Не кладите руки на рабочий стол.

Лидерами в производстве аппаратов для гидроабразивной резки являются американские компании Jet Edge, Flow, OMAX, итальянские WaterJet Corp Inc. и Caretta Technology, голландская Resato, чешская PTV, шведская Waterjet Sweden, финская ALICO, швейцарская Bystronic.

Источник