Резка металла водой на гидроабразивных станках

Гидроабразивная резка – это вид обработки материала резанием, где в качестве режущего инструмента выступает струя воды с частицами абразива, подающаяся под высоким давлением со сверхзвуковой скоростью.

Физическая суть процесса гидроабразивной резки состоит в отрыве и уносе из полости реза частиц материала скоростным потоком твердофазных частиц. Любая установка гидроабразивной резки работает по следующей схеме: 1.

             Насосы высокой мощности создают давление воды от 3800 до 6200 бар внутри самоцентрирующейся режущей головки. 2.             В сопле формируется тонкая струя воды, которая под большим давлением, со скоростью выше скорости звука, подается в смеситель. 3.

             В смеситель аппарата из сопла подается вода, а абразивный материал – из специального бункера для абразива.

4.             После смешивания вода с абразивом образуют режущую струю, которая подается на разрезаемый материал.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Рисунок 1- Схема головки для гидроабразивной резки

Стол для раскроя имеет консольное или портальное исполнение и специально разработанный корпус, позволяющий добиться оптимальной стабильности, а также отсутствия искажений и вибраций в условиях работы на больших скоростях. Управление процессом резки осуществляется при помощи специализированного программного обеспечения, различные версии которого позволяют осуществлять рез любой формы в зависимости от возможностей режущей головки.

Основные достоинства гидроабразивной резки:

  •  Холодный рез. Гидроабразивная резка – это «холодный» процесс, так как он не требует дополнительного тепловложения. В процессе резки задействуются вода и абразив, нагрев разрезаемого материала остается незначительным, отсутствуют термическая и механическая деформации. Также достоинством «холодного» реза является отсутствие грата, коробления, окалины, поэтому полученные изделия, благодаря высокому качеству реза, не требуют предварительной подготовки перед последующими операциями (например, окрашиванием или сваркой). Также процесс холодной резки в целом увеличивает производительность, так как при установке заготовок их не требуется фиксировать, и охлаждать перед последующим технологическим переделом.
  • Высокая точность реза (± 0,1 мм). Сочетание большого давления и малой площади реза позволяют добиться желаемого результата без дополнительных операций. Гидроабразивная резка активно применяется при необходимости получить высококачественный рез, например для получения точных геометрических форм. Также гидроабразивная резка может использоваться для самых разнообразных материалов и нестандартных видов поверхностей.
  • Высокая универсальность в применении. Гидроабразивная резка применяется в самых разнообразных сферах: от массового производства деталей из листового металла до объемной резьбы по мрамору, и является одной из самых универсальных систем резки на сегодняшний день. Допустимая толщина для разрезаемых сталей составляет 300 мм. Внедрение 5-осевых режущих головок привело к бурному росту гидроабразивной резки: при вырезке плоских деталей головка может производить непрерывную резку, двигаться вокруг заготовки, а также производить наклонную резку в диапазоне ±55о.
  • Минимальные отходы разрезаемого материала.
  • Полная пожаро- и взрывобезопасность процесса (исключена вероятность горения или плавления материалов.
  • Экологичность процесса (полное отсутствие вредных испарений, экологичность используемых абразива и воды).

Сравнение гидроабразивной резки с другими технологиями резки Резка металла водой на гидроабразивных станках

Рисунок 2 – Область применения гидроабразивной резки

Таблица 1 – Сравнение технологий резки

Гидроабразивная резка ЭЭО Лазер Плазма Автоген
Толщина + + + + + + + +
Маневренность + + + — — — —
Качество поверхности + + + + + — —
Экономия для полного цикла производства + + + + — —
Скорость — — + + + + +
Универсальность + + — — +
Экологичность + + — — — — — — — —
Гибкость в применении + + + — —
Зона термовлияния + + + + — —
Изменение структуры металла + + + + — — — —
Время процесса резки + + + + + — —
Производственные затраты (как для процесса резки) + + + +
Стоимость оборудования 100% 60% 200% 80% 40%

Таблица 2 – Сравнительная скорость резки для различных материалов при разных давлениях

Материал Толщина, мм Скорость резки (хорошее качество реза), мм/мин Скорость резки (пониженное качество реза), мм/мин
   Давление подачи воды 4130 бар 6200 бар 4130 бар 6200 бар
Низкоуг. сталь 5 220 405 745 1235
10 80 160 290 480
20 35 65 115 185
30 20 35 65 105
Нержав. сталь 5 215 400 740 1225
10 85 160 290 480
20 35 90 110 185
30 18 35 65 105
70 5 10 18 30
Алюминий 5 585 1275 1670 3890
10 265 500 755 1520
20 120 195 340 585
30 75 110 215 335
70 28 40 80 100

Обрабатываемые при помощи гидроабразивной резки материалы:

  •  Черные и цветные металлы, а также их сплавы (в том числе медь, никель, латунь, алюминий, магний, титан и их сплавы)
  •   Труднообрабатываемые легированные стали и сплавы (в том числе жаропрочные и нержавеющие);
  •   Композитные, пористые, сотовые, пеноматериалы, резина;
  •   Природные и искусственные камни, керамические материалы (плитка, гранит, мрамор и т.п.);
  •   Бетон и железобетон.

Обрабатываемые материалы при помощи воды, без использования абразива:

  • Резина, каучук, полиуретан
  • Пенистые материалы, пробковые материалы, термоизоляционные материалы
  • Кожа, ткани, картон
  • Продукты питания

Сегодня на рыке гидроабразивной резки существует несколько крупных игроков, которые завоевали свою репутацию безупречным качеством оборудования, простотой его эксплуатации, надежным сервисом. Так же есть и небольшие компании, которые предлагают оборудование по более низким ценам, но при этом не в состоянии обеспечить бесперебойный сервис, что является ключевым моментом в эксплуатации таких технически сложных установок!

Компания ООО «ШТОРМ» является стратегическим партнером в России одного из мировых лидеров по производству гидроабразивных машин – компании Waterjet.

Waterjet имеет ряд запатентованных разработок, которые успешно применены в конструкции производимых машин, производит жесткий контроль качества выпускаемых в эксплуатацию машин, имеет целую систему транспортной упаковки готового оборудования и, как следствие, огромное количество успешно реализованных проектов по всему миру.

Особенности оборудования компании Waterjet

Перекидная консоль для двух зон резки

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Рисунок 3 – Две рабочие зоны позволяют увеличить производительность

Устройство поворота(запатентовано)

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Рисунок 4 – Устройство поворота

Система контроля конусности I.T.C. (запатентовано)

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Рисунок 5 – Система контроля конусности реза

При резке материалов большой толщины возникает проблема конусности режущей струи, а также возникновения хвоста в направлении противоположном направлению резки. Для устранения возникшей проблемы применяется система контроля конусности, обеспечивающая наклон головки на 1 или 2о, который позволяет компенсировать возникшую конусность.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Рисунок 6 – Схема компенсации конусности, возникающей при резке материалов больших толщин

Возможности 5-осевых режущих головок

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Рисунок 7 – 5-осевая режущая головка Х3 INF.

На сегодняшний день самой технологичной из режущих головок является 5-осевая головка с системой контроля конусности, с сенсорным датчиком и системой антистолкновения с неограниченным вращением (X3 INF).

Главной особенностью данной головки является возможность неограниченного угла вращения головки вокруг своей оси за счет инновационной запатентованной системы мультишарниров, что позволяет головке производить неограниченный рез, в том числе объемных изделий.

  • Резка металла водой на гидроабразивных станках
  • Рисунок 8 — 5-осевая резка профилированных деталей
  • Таблица 3 — Характеристики точности для режущей головки X3 Inf.
Точность позиционирования ± 0.01º
Повторяемость реза ± 0.005º
Скорость вращения по осям головки 90º/сек

Насосы высокого давления

Для подачи воды с требуемыми значениями давления при гидроабразивной резке применяются насосы высокого давления. Основные значения давления: 3800 бар, 4130 бар, 6200 бар, при этом последнее значение было достигнуто сравнительно недавно.

Рисунок 9 – Сравнение показателей для разных значений давления (М – число Маха)

Основной поставщик насосов высокого давления для компании Waterjet Corporation Srl – это компания KMT Waterjet Systems, которая представила в ноябре 2017 на Bleachexpo exhibition в Штутгарте новую модель насоса под названием STERAMLINE PRO-III. Насос обеспечивает резку под давлением 6200 бар.

Таким образом, модель мощностью 93 кВт представляет собой наиболее мощное решение для гидроабразивной резки на сегодняшний день. Для усилителя давления предусматриваются специальные запатентованные KMT уплотнительные кольца, что обеспечивает 500 часов непрерывной работы без их разрушения.

Именно благодаря более долговечным элементам конструкции, а также использованию новых материалов стала возможной резка при давлении 6200 бар.

Преимущества резки при давлении 6200 бар:

  • Увеличение удельной мощности резки до 83%
  • Возможности резки чистой водой таких материалов как: алюминий толщиной 6 мм и титан толщиной 3 мм.
  • Увеличена максимальная толщина реза: титана до 250 мм, стали до 300 мм, алюминия до 400 мм.
  • Увеличена максимальная скорость реза от 80% до 250% при одинаковом расходе абразивного материала.
  • Уменьшение расхода абразивного материала в среднем на 30 – 40%.
  • Снижение шероховатости реза и увеличение качества реза в 3 раза при одинаковой скорости резки.
  • Появляется возможность качественно резать такие твердые материалы, как керамика.
  1. Рисунок 10 — Применение гидроабразивной резки для различных материалов

Если перед Вашим предприятием стоят технически сложные задачи по резке различных материалов, предлагаем заполнить Вам опросный лист, который поможет нам максимально точно составить техническое задание на подбор, расчет стоимости и срока производства машины гидроабразивной резки, которая решит именно Ваши задачи!

Источник: https://www.shtorm-its.ru/info/articles/tekhnologiya-gidroabrazivnoy-rezki-/

Технология гидроабразивной резки материалов

Резка металла водой на гидроабразивных станках

В обработке материалов этот процесс, связанный с большими давлениями и с добавлением абразива носит название гидроабразивной резки. Сущность процесса гидроабразивной обработки состоит в подаче тонкой струёй воды под высоким давлением и введения в поток абразива, который, в совокупности с водой под высоким давлением, и режет материал.

Применяется этот метод обработки материалов для следующих операций:

  • Точная резка цветного и чёрного металла;
  • Разделки и резки камня и минералов, обладающих высокой твёрдостью;
  • Обработка композитных материалов;
  • Обработка керамики и стекла, резка плитки из различных материалов, керамогранита, керамической или ПВХ;
  • Обработка других материалов, в том числе полимеров и пластмасс различного происхождения.
Читайте также:  Азотирование стали: ионное, плазменное, технология, температура и режимы

Общий принцип работы гидроабразивной резки и общее устройство станка для неё

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Устроены гидроабразивные станки обычно следующим образом. Вода под давлением от 1000 до 5000 атмосфер, давление определяется исходя из задач и твёрдости обрабатываемого материала, подаётся в смесительную камеру, через сопло диаметром 0,2-0,4 мм, туда же вводится и мелкодисперсный порошок абразива. Смесь выходит через режущую головку диаметром до 1,5 мм, подведённую к заготовке. Рез производится выходящей из сопла смесью, после резки металлов, отработанная смесь попадает в ёмкость для гашения энергии, обычно представляющую собой бассейн с водой, глубиной до одного метра. Там же происходит и подводная абразивная резка металла. Оттуда после очистки вода может использоваться для второго цикла, абразивный порошок в зависимости от возможности восстановления либо используется вновь, либо утилизируется.

Станки для гидроабразивной резки

Резка металла водой на гидроабразивных станках

  • Ёмкости для воды, большого объёма, от 2 м3;
  • Трубопроводной арматуры, способной работать под высокими нагрузками;
  • Насоса высокого давления;
  • Гидроаккумулятор, служит для уравновешивания давления воды в системе, обеспечивает непрерывный поток, сглаживает ее пульсации;
  • Бункера для порошка абразива;
  • Аппаратуры для подачи и смешивания абразива с водой;
  • Режущая головка с несколькими степенями свободы;
  • Станина для раскрепления заготовки и установки ванны. Ванна нужна для слива смеси после процесса, в ней происходит резка металла водой.

Органы управления станком могут быть как ручными, что достаточно редко встречается, так и на числовом программном управлении – ЧПУ. В этом случае весь процесс обработки происходит под контролем специально разработанной программы, что исключает проблемы связанные с «человеческим фактором». Обычный промышленный гидроабразивный станок с установкой ЧПУ, фактически компьютером, который задаёт необходимые параметры обработки, позволит более точно и эффективно обрабатывать заготовки.

Установка гидроабразивной резки обладает следующими особенностями:

  • Наличие достаточно большого объёма воды в системе, что обусловлено её использованием в качестве инструмента. Что, к сожалению, усложняет систему и требует отдельного внимания к герметизации;
  • Наличие большого количества дегкосменяемых элементов и систем, из-за того что абразив и нагрузки при работе с высоким давлением ускоряют износ оборудования, что обуславливает его достаточно низкий рабочий ресурс. Именно по этой причине требуется быстрая замена некоторых узлов в процессе работы;

Отдельно необходимо рассмотреть устройство и работу режущей головки водяной резки.

Обычно режущая головка имеет контролируемый зазор между соплом и поверхностью заготовки, это необходимо для высокого качества и эффективности обработки материала. Головка стабилизируется в двух плоскостях, кроме того может изменять угол реза до 60 градусов от нормали, что необходимо для обработки криволинейных поверхностей или деталей сложной формы.

Оборудование для гидроабразивной резки обычно оснащается сложными системами контроля качества заготовки, что обеспечивает высокую точность резки и обработки. Тем не менее, размеры станочного парка для гидроабразивной резки довольно широки, от промышленного многотонного станка с высокой производительностью, до настольного станка гидроабразивной резки с ЧПУ, размещённого в личной мастерской.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Управление чаще всего посредством ЭВМ, по заранее подготовленной программе обработки деталей. Достаточно редко встречаются станки гидроабразивной резки с ручным управлением, которые отличаются невысокой точностью изготовляемых деталей. Если нужна точная гидроабразивная резка, требуется станок с ЧПУ

Собрать станок для резки камня или металла водой, своими руками, практически невозможно, ввиду использования в процессе гидрорезки высоконагруженных герметичных соединений, высокого давления и деталей с очень высокой точностью изготовления.

Кроме этого создать необходимый напор воды, крайне сложно на бытовом уровне. Так что лучшим вариантом будет приобрести уже готовый станок фабричного производства.

Например, настольный станок гидроабразивной резки с ЧПУ, невысокая стоимость и хорошие рабочие параметры.

Расходные материалы

Резка водой металла невозможна без абразива, для нормального эксплуатирования оборудования для гидроабразивной резки применяют расходные материалы как искусственного, так и природного происхождения. Необходимо отметить, что твёрдость материала обычно определяется по шкале Мооса.

Шкала Мооса это набор из десяти эталонов, для определения твёрдости исходного материала на царапание. По этой причине именно она применяется для определения твёрдости инструментальных материалов и абразивов. Чем выше твёрдостью по Моосу, тем твёрже материал. Эталоном 10 категории служит алмаз, самый твёрдый материал на Земле в настоящее время.

Стоит отметить, что абразивная обработка материала возможна лишь при применении абразива более высокой твёрдости. Так резка камня водой возможна лишь с использованием абразива превосходящего его по твёрдости.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

  • Порошок электрокорунда, 9 категория по шкале Мооса, материал крайне высокой твёрдости, искусственного происхождения. Применяется для обработки высокоуглеродистых сталей, титана, некоторых алюминиевых сплавов, армированного бетона;
  • Гранатовый песок для гидроабразивной резки, твёрдость 7-7,5 по шкале Мооса, наиболее актуальный на сегодняшний день, материал для гидроабразивной резки. Применяется для обработки сталей различных сортов, иных цветных и черных металлов. Бетона, композитов и других материалов;
  • Кварцевый песок, около 7 по Моосу, резка стекла;
  • Карбид кремния, 9-9,5 по шкале Мооса, применяется для обработки высокотвёрдых материалов, камень, высокотвёрдые синтетические материалы, металлы.

Основными критериями для выбора гидроабразива служат:

  • Твёрдость исходного материала, гранатовый песок, например, имеет твёрдость от 7 по Моосу, что достаточно для резки стали, необходимо учитывать, что от твёрдости абразива зависит и износ деталей и узлов режущей головки;
  • Фракция, иначе размер зерна порошка, тут все понятно, мелкое зерно более эффективно в некоторых случаях, хотя восстановить для повторного использования мелкое зерно фактически невозможно, обычным размером зеран считается 10-30% от диаметра сопла режущей головки, хотя зачастую размер зерна стремится к низшему значению;
  • При выборе водного абразива необходимо учитывать и требуемую шероховатость полученной линии реза, если технические условия позволяют большую шероховатость, то вполне можно использовать и более крупный абразив и наоборот.

Достоинства и недостатки гидроабразивной резки

Преимуществами гидроабразивной резки считают:

  • Отсутствие внутренних температурных напряжений в зоне реза, так как температура в области воздействия водяной струи составляет обычно 80-90 градусов Цельсия;
  • Наименьшие потери материала на гидрорезке, ширина реза значительно меньше, чем при классических методах обработки, когда припуск на рез может составлять десятки миллиметров;
  • Высокая точность и шероховатость обработки поверхности реза. Если производится гидроабразивная управляемая резка;
  • Высокое качество обработанной поверхности, зачастую не требующее дополнительной обработки;
  • Возможность получения сложных деталей и криволинейных поверхностей при обработке детали на станке с ЧПУ.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

  • Но тем не менее станки для такой обработки имеют и существенные недостатки что ограничивает их широкое распространение. Так, например:
  • Из-за воздействия абразива и высоких нагрузок часть узлов и деталей станков имеют низкий ресурс и периодически требуют замены;
  • Невысокая скорость обработки ряда материалов;
  • Создание условий для коррозии металла при обработке;
  • Высокий расход расходного материала, что ввиду его стоимости несколько удорожает процесс производства и конечного изделия.

Таким образом, гидроабразивная резка металла прочно заняла свою нишу в промышленности, но, в настоящее время заменить классические методы обработки, на резку водой, пока не возможно. Ввиду ряда факторов как производственного, так и финансового плана.

Важным вопросом использования гидроабразивных станков является квалификация персонала. Важно и обеспечение устройства гидроабразивной резки запчастями для ремонта и замены выработавшего ресурс оборудования.

Режущая головка, ремонт гидроаккумулятора, контроль над состоянием трубопроводов и насосного оборудования, все это требует квалифицированного обслуживания. Оператор гидроабразивной резки должен обладать знаниями материала, самого станка, знать, как выбрать тот или иной режим.

В случае необходимости суметь заменить выработавший ресурс узел или отремонтировать несложные поломки оборудования.

Но в плане высокоточного производства, обработки деталей с высоким качеством и по эффективности гидроабразивной резке пока равных нет. В этом случае достоинства этого вида технологии с успехом перекрывают все её недостатки.

Технология гидроабразивной резки материалов Ссылка на основную публикацию Резка металла водой на гидроабразивных станках Резка металла водой на гидроабразивных станках

Источник: https://StanokGuru.ru/metalloobrabotka/tehnologiya-gidroabrazivnoj-rezki-materialov

Техника проведения гидроабразивной резки

На заводах, изготавливающих металлические детали, части корпусов для машин, самолетов, кораблей, промышленного оборудования, наиболее популярной технологической операцией является разрезание листового металла. Существует несколько технологий разделения металла, но особенно популярна гидроабразивная резка.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Сущность технологии

Разрезание металлических листов с использованием воды существенно отличается от других способов разделения заготовок. Резка металла под водой проводится с помощью специального насоса, который нагнетает высокое давление.

Вода подается на рабочую часть с огромной скоростью. Чем ближе сопло располагается к металлической поверхности, тем сильнее давление. Работая с водой можно разрезать камень, диэлектрики, сплавы, которые имеют низкую температуру плавления.

Эти материалы испортятся если будут нагреваться.

Современное оборудование с системами ЧПУ выполняет все операции автоматически без усилий со стороны человека. Частицы металла, которые образуются после резки, с потоком воды проходят через фильтры, установленные на нижней части емкости. Они отделяются от воды, просушиваются. Вода повторно поступает к рабочей головке.

Технология по скорости разрезания идентичная работе с плазменным резаком, однако по качеству готового реза ее можно сравнить с лазером. Отсутствие тепловой обработки исключает образование наплавления у торцов.

Способы гидроабразивной резки

Абразивная резка металла с использованием воды может выполняться с помощью ручных агрегатов, станков с ЧПУ. Технологию применяют в следующих случаях:

  1. При разрезании диэлектриков или сплавов цветных металлов, которые нельзя резать аппаратами, создающими электрическую дугу.
  2. Разделение металлических листов, заготовок большой толщины (более 300 мм). Если использовать плазменный резак, края детали будут оплавлены.
  3. Когда нужно сделать рез высокой точности. Альтернатива лазерам.
  4. Если нельзя повредить деталь. Сплавы часто коробятся от сильного нагрева.
Читайте также:  Лазерный дальномер - рулетка, линейка для работы в помещениях и на местности

Гидроабразивные агрегаты позволяют разделять сплавы из цветных металлов, природный камень, пластик.

Сферы применения

Гидроабразивная резка металла позволяет работать с различными материалами. Связано это с тем, что при выполнении технологического процесса не возникает трения, нагревания. Это позволяет применять технологию в разных направлениях промышленности:

  1. Машиностроение, авиастроение, судостроение.
  2. Приборостроение, станкостроение.
  3. Строительство, изготовление металлоконструкций.

Водой под большим давлением разрезают стекло, керамическую плитку, природный камень, резину, полимерные материалы, различные металлы, сплавы.

Резка металла водой на гидроабразивных станкахРезка металла гидроабразивная

Оборудование для гидроабразивной резки

Оборудование для гидроабразивной резки разделяется по способу управления. От этого изменяется точность проведения работ, качество резов, скорость, эффективность агрегатов. Независимо от типа управления, станок состоит из нескольких основных деталей:

  • емкости, которая заполняется жидкостью;
  • зажимов, направляющих;
  • рабочей части с соплом;
  • системы подачи жидкости;
  • системы очистки отработанной воды;
  • фильтра, емкости с жидкостью.

Если на агрегате установлено ЧПУ, конструкция дополняется шаговыми двигателями, датчиками, монитором, панелью для задания алгоритмов.

Гидроабразивные станки с ЧПУ

Станки гидроабразивной резки, на которых устанавливается ЧПУ, позволяют проводить точные технологические процессы с высокой скоростью. С их помощью можно выполнять разные операции. Рабочий процесс делится на следующие этапы:

  1. Проверка работоспособности подвижных элементов.
  2. Создание алгоритма, по которому будет перемещаться рабочая головка над поверхностью заготовки.
  3. Закрепление заготовки в ванной, запуск станка.

Рабочему остается контролировать процесс, доставать готовые изделия, закреплять новые. Если возникают ошибки, он должен их исправить, чтобы продолжить резку.

Ручная гидроабразивная резка

Принцип работы гидроабразивного станка на ручном управлении заключается в том, что все операции выполняет оператор. Гидрорезка становится менее скоростной, точной, эффективной. Среди преимуществ выделяют то, что оборудование:

  • не требует знания программирования при управлении, настройке;
  • может выполнять большее количество технологических операций;
  • имеет надежную конструкцию.

Ручные агрегаты стоят не так дорого, как оборудование с ЧПУ. Оно подходит для небольших мастерских. Но для серийного проведения технологических процессов лучше выбирать агрегаты с автоматизированными механизмами.

Резка металла водой на гидроабразивных станкахРучная гидроабразивная резка

Ведущим российским поставщиком оборудования гидроабразивной резки для металлообработки является компания АО «Р-Гарнет».

Преимущества и недостатки

У оборудования, разрезающего металлические листы, есть ряд сильных и слабых сторон. Преимущества:

  1. Можно делать резы разной формы.
  2. Существует возможность разрезать заготовки большой толщины.
  3. Экономичность при проведении работ.
  4. Отсутствие нагревания материала. Поэтому изделия не портятся. Структура металла остается прежней.
  5. Не нужно дополнительно обрабатывать деталь после обработки.
  6. Универсальное оборудование, позволяющее обрабатывать разные материалы.
  7. Безопасность при работе агрегата. Его можно запускать если рядом находятся горючие жидкости, материалы.

Недостатки:

  1. Время на прорезание толстых и тонких листов одинаковое. Из-за этого рентабельность аппарата становится сомнительной. Чтобы ее повысить, необходимо обрабатывать несколько деталей одновременно.
  2. Готовый рез по торцам имеет конусовидную форму. Из-за этого нужно выбирать оборудование с дополнительной автоматикой.

Принципы проведения работ

Новая технология представляет собой следующую процедуру:

  1. Заготовка погружается в большую емкость с водой.
  2. Мастер закрепляет деталь так, чтобы рабочая головка свободно перемещалась по координатам относительно обрабатываемой поверхности.
  3. Резка водой начинается с погружения рабочей части в ванну.
  4. Оборудование включается. На поверхность заготовки подается мощный поток воды.
  5. Постепенно рабочая головка приближается к детали, давление повышается.

Оборудование можно изготовить своими руками. Для этого нужно заранее разобраться с конструкцией готового станка, нарисовать чертеж, подготовить материалы, инструменты. Важно правильно рассчитать давление. Далее собирается конструкция, емкость нужно проверить на герметичность. На ее дне закрепляется система фильтров, которая позволит отсеивать жидкость от частиц металла.

Гидроабразивная резка металла — технологический процесс, при котором на поверхность деталей воздействует вода. Тонкая струйка разрезает заготовку на части. Так можно разделять листы большой толщины без нагревания, что не нарушает структуру материала. Управление ЧПУ позволяет минимизировать усилия со стороны оператора, увеличить точность резов.

Резка металла водой Гидроабразивная резка Техника проведения гидроабразивной резки Ссылка на основную публикацию Резка металла водой на гидроабразивных станках Резка металла водой на гидроабразивных станках

Источник: https://metalloy.ru/obrabotka/rezka/gidroabrazivnaya

Преимущества гидроабразивной резки металла

Применение технологии разрушения породы для выемки полезных ископаемых под действием струи воды известно с 30 годов прошлого столетия, а вот промышленное использование струи воды под высоким давлением для резки различных материалов начали только в 80 годах того же века. Сегодня гидроабразивная резка металла является наиболее востребованным видом применения данной технологии в промышленном производстве.

Что такое гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка представляет собой процесс абразивного воздействия струи гидравлической жидкости с добавлением особо твердых частиц на обрабатываемый материал для его раскроя по заданным размерам.

С механической точки зрения — это процесс отрыва и уноса материала абразивными частицами, которые подаются на большой скорости в струе воды под высоким давлением.

По физическим свойствам тонкий поток смеси воды и абразива на большой скорости является идеальным режущим инструментом.

Технология применения потока воды и абразива для разрезания практически любых материалов обеспечивается подбором необходимых условий и параметров, таких как:

  • давление струи,
  • расход воды,
  • количество абразива в струе,
  • размеры абразивных частиц.

Технологические возможности гидроабразивной резки ограничиваются только лишь толщиной обрабатываемой заготовки и физическими свойствами вещества, из которого она сделана. На что она способна хорошо показано на данном видео.

Область применения

Гидроабразивная резка способна работать со всеми материалами и структурами, которые существуют, исключение, разве что составляют только алмазы и каленое стекло.

Одной из особенностей гидроабразивной технологии является возможность ее применения для обработки материалов способных изменять свои физико-химические свойства при воздействии высоких температур и сильном нагревании, а также для структур с легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами.

Областью промышленного использования этих особенностей стала абразивная резка различного металла водой под давлением, в основном таких как:

  • нержавеющая сталь,
  • инструментальные сплавы,
  • титан,
  • латунь,
  • алюминий.

Также с ее помощью изготавливают художественные изделия из натурального и искусственного камня и применяют при обработке:

  • гранита,
  • мрамора,
  • стекла,
  • керамической плитки.

Резка металла водой на гидроабразивных станкахНезаменимой гидрорезка является для:

  • изоляционных,
  • огнеупорных,
  • многослойных,
  • и других композиционных материалов с особыми свойствами.

Преимущества и недостатки

На сегодняшний день существуют четыре основных промышленных способа для резки металлов. Если их расположить по количеству применяемого оборудования и востребованности на производстве, то получится следующая последовательность методик, а именно:

  • механическая,
  • плазменная,
  • гидроабразивная,
  • лазерная.

Все они значительно отличаются друг от друга качественными характеристиками, при этом каждая имеет свои особенности, достоинства и недостатки.

Основными преимуществами гидроабразивного метода обработки является:

  • способность работать с любыми материалами,
  • отсутствие термического воздействия на заготовку,
  • исключение выделения пыли, дыма и ядовитых паров,
  • возможность использовать для материалов со взрывоопасными и пожароопасными свойствами.

Но при неоспоримых достоинствах есть существенные недостатки:

  • высокая стоимость замены быстроизнашиваемых деталей оборудования;
  • более существенные энергозатраты, в сравнении с другими методами резки,
  • требует постоянной настройки и наладки оборудования для соответствия заявленным характеристикам.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Промышленное применение

Наиболее широкое применение в промышленном производстве и точном машиностроении получила гидроабразивная технология для резки металла водой. Только она нивелирует основные характерные последствия, которые возникают при обработке другими способами. Так, к примеру:

  • гидроабразивная резка нержавеющей стали позволяет учитывать особенности, которые возникают при обработке заготовок из сплавов металлов, таких как прочность, обусловленная легирующими добавками и высокая вязкость при механических или температурных воздействиях, приводящая к деформации готовых изделий;
  • гидроабразивная резка титана дает возможность не достигать критической температуры в 600 °С, при которой титан способен гореть на открытом воздухе и химически соединяться с другими веществами;
  • гидроабразивная резка алюминия сводит потери материала заковки к минимуму, несмотря на то, что металл является сравнительно непрочным и имеет низкую температуру плавления всего в 440 °С.

Такая обработка позволяет с должной эффективностью применять водяной резак по металлу, обеспечивая будущему изделию хорошие показатели качества:

  • незначительная ширина шва — всего 0,7-1,4 мм,
  • точность позиционирования до 0.1 мм,
  • при толщине заготовки даже в 300 мм,
  • получать безупречный край среза, не требующий дополнительной обработки.

Возможность начинать и вести раскрой в любом направлении позволяет минимизировать общие потери материала при раскрое заготовок металла.

Устройство оборудования гидроабразивной резки

Диапазон выпуска станков для гидроабразивной резки начинается от небольших, представляющих обычные металлообрабатывающие станки с ЧПУ и компактных с конструкцией стола для обработки листового материала с размерами 2 на 4 метра до огромных линий, способных работать, как прокатные станы.

Но по принципу устройства любой станок для резки металла водой имеет:

  • корпус в виде ванны для воды, которая служит ловушкой для гидроабразивной струи, поглощая ее энергию,
  • систему отстойников и фильтров, необходимых для очистки воды, а также для осаждения отработавших абразивных частиц,
  • координатный стол с сервомоторами для перемещения режущей головки,
  • блок насоса высокого давления с трубопроводами,
  • пульт управления оператора на базе промышленного компьютера.

Современные станки с ЧПУ и приводами для перемещения режущей головки позволяют осуществлять обработку материала по технологии 2D, 2,5D и 3D, то есть с высокой точностью осуществлять художественную резку в нескольких плоскостях и обрабатывать кромку под любым углом. Возможности выполнения 3D деталей с помощью гидроабразивной резки хорошо показаны на видео.

Читайте также:  Шлифование металла: виды, способы, режимы

Режущий инструмент

Главной частью всех гидроабразивных станков является режущая головка. Принцип ее работы на вид очень прост, но технологически весьма сложен. Так, сверхвысокое давление воды создает плунжерный или поршневой насос, который предает его по трубопроводам высокого давления в режущую головку.

Здесь вода попадает в камеру, где происходит строго дозированное смешение с частицами абразива. Далее, смесь воды и абразива поступает в калиброванное сопло (дюзу), которое создает режущую струю.

Струя, выходящая из сопла, развивает скорость превышающую скорость распространения звука примерно в три раза.

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Размеры диаметра сопла и смесительной камеры определяют исходя из производительности рабочей насосной станции и материала абразивных частиц. В основном для абразива применяют гранатовый песок, который еще называется альмандином.

Он обладает кристаллическим строением с крайней жесткостью и тяжелой плотностью в 4,1 — 4,3 г/см, что позволяет обеспечивать высокую абразивную способность.

Он хорошо распространен в природе, так наибольшие его залежи находятся на юго-востоке Индии и Австралии.

Расходные материалы

Основными расходными частями оборудования для гидроабразивной резки являются сопла и фокусирующие трубки, которые изготавливаются из искусственных алмазов, сапфиров, рубинов и кристаллов корунда.

Так, время наработки фокусирующей трубки изготовленной из кристалла сапфира не превышает 60 часов. Такая же трубка, с наивысшим качеством выполненная из алмазного сырья работает гораздо дольше, но при этом стоит в 20 раз дороже. Сопла из искусственного керамокарбида прослужат до 120 часов, что примерно на 20% дольше, чем такие же детали, выполненные из других материалов.

Среднее время наработки расходных деталей и узлов приведено в таблице:

Резка металла водой на гидроабразивных станках

Эти цифры соответствуют работе гидроабразивного станка со средним давлением в 400 MPa. При применении давления режущей струи в 600 МРа скорость обработки увеличивается на 20-30 %, а износ основных расходных материалов происходит в два раза быстрее.

Своими руками

Применение гидроабразивного оборудования для резки в домашней мастерской вполне возможно. К примеру: в реализации авторских работ для художественной или декоративной обработки небольших и некрупных заготовок. А вот изготовить своими руками такой станок можно разве, что для резки дерева, пластмассы, ламината или других не очень прочных материалов.

При этом надо учитывать, что стоимость оборудования плюс периодическая замена расходных материалов и постоянная потребность в абразиве, делают прямые затраты на один рабочий час гидроабразивной резки минимум 1400 рублей. Но это отдельная тема и если у вас есть свой опыт в использовании гидроабразивного резака в домашних условиях, поделитесь им с остальными в блоке комментариев.

Источник: https://WikiMetall.ru/metalloobrabotka/gidroabrazivnaya-rezka-metalla.html

Гидроабразивная резка (резка водой)

Резка водой — технологичное, экономически выгодное и экологически чистое решение для порезки любых твёрдых и вязких материаров. Применяется в легкой, тяжелой и пищевой промышленности для фигурного раскроя любых материалов

Принцип работы станков гидроабразивной резки металла

Во время протекания процесса гидроабразивной резки металла происходит смешение воды с абразивом в специальной камере. Полученная гидроабразивная смесь проходит через узкое сопло резака под высоким давлением и огромной скоростью, превосходящей скорость звука в 3 раза.

Преимущества станков гидроабразивной резки металла над оборудованием для термической обработки

  • Отсутствуют зоны термического воздействия
  • меньшая механическая нагрузка на обрабатываемый материал, благодаря чему упрощается обработка сложных деталей, особенно из материал небольшой толщины.
  • Нет выделений пыли, токсичных испарений и дыма в процессе обработки материала.
  • Нет необходимости иметь широкий набор инструмента и регулярно его затачивать
  • Минимальные потери материала при гидроабразивной обработке
  • Высокое качество обработки гидроабразивной резкой позволяет не выполнять повторную обработку материала.
  • Высокая скорость резки материалов большой толщины (до 100мм) при использовании гидроабразивной резки металла
  • Гидроабразивная резка металла позволяет избежать повреждений краев отверстий, расположенных на очень близком расстоянии друг от друга.
  • Широкий диапазон выбора обрабатываемых материалов и толщин при работе оборудованием гидроабразивной резки металла.
  • Простое и быстрое программирование системы ЧПУ для выполнения фигурных раскроев при использовании гидроабразивного станка ЧПУ.

Применение оборудования для гидроабразивной резки:

Список материалов, обрабатываемых станками гидроабразивной резки:

  • Сталь (в том числе нержавеющая), титан, медь, алюминий, олово
  • Мрамор, гранит, керамика, композитные материалы, пенопласт, поролон (ппу), отделочные материалы.
  • Стекло
  • Бумага, картон, гипс, деревообразные материалы, фанера, минеральная и стекловата, резина, кожа, пластик.
  • Рыба, мясо, торты все продукты пищевой промышлености

Особенности применения станков гидроабразивной резки

Сегодня гидроабразивная резка является одним из наиболее продвинутых технологически вариантов для обработки твердых материалов.

Станки гидроабразивной резки позволяют экономично обрабатывать практически любой материал, начиная от металла и мрамора, заканчивая полимерами, кожей и даже кондитерскими изделиями.

Существенным плюсом является простота в использовании и обучении работе на станках гидроабразивной резки, а также экологичность при использовании данного вида оборудования, что несомненно положительно влияет на простоту внедрения гидроабразивных станков в Ваше производство.

Во всех типах гидроабразивного оборудования в основе резки лежит высокоэнергичная струя воды с примесью мелкодисперсного абразива.

Параметры струи с легкостью контролируются и изменяются в зависимости от специфики поставленной задачи.

Наши станки могут производительно использоваться по всех сферах промышленности, исключениями не являются даже такие сложные отрасли как машиностроение и аэрокосмическая промышленность.

Важной особенностью станков гидроабразивной резки является наличие системы ЧПУ, благодаря которой Вы сможете выполнять фигурный раскрой любого материала без особых усилий — надо лишь вгрузить чертеж для раскроя и выбрать тип обрабатываемого материала в программе, контролирующей работу гидроабразивного станка.

Стоимость обработки на установках гидроабразивной резки выгодно отличается от традиционной лазерной и плазменной резки. Благодаря замкнутому циклу использования абразива, Вы подолгу не теряете расходные материалы, существенно снижая расходы на производство.

Продажа гидроабразивных станков с чпу в России осуществляется с нашего склада, либо через ближайшего к вам дилера, у которого вы также сможете получить сервисное обслуживание и пользовательскую поддержку.

    Подведем итог несомненных достоинств, характерных для оборудования гидроабразивной резки:

  • высокая точность раскроя, почти не уступающая лазерной и превосходящая механическую, газовую и плазменную резки.
  • Универсальность использования
  • Обработка происходит с большой скоростью
  • Безотходность (благодаря замкнутому циклу) и экономичность.
  • Работа с тугоплавкими материалами, а также с высокопрочными материалами, вязкими материалами и прозрачными материалами.
  • Полное отсутствие зон термического нагрева при обработке в зонах реза.
  • Выполнение раскроя любой сложности.
  • Минимум воздействия (механического) на заготовку.
  • Резка материала большой толщины.
  • Компактность и простота в эксплуатации
  • Экологичность производства
  • Автоматизация (благодаря системе ЧПУ)
Резка металла водой на гидроабразивных станках

характеристики станка W-Jet

При резке металла всегда учитывается качество реза. Станок гидроабразивной резки металла позволяет резать метал с самой высокой точностью, при резке не происходит закаливание торцов и после резки на гидроабразивном станке, можно производить запуск изготовленных деталей в работу без дополнительной доработки.
Станок гидроабразивной резки с ЧПУ модели W-Jet отличает многообразие применения: один станок поможет вам в раскрое большого количества различных материалов разной толщины. Благодаря тому, что на материал при резке нет никакого воздействия (в том числе и бокового давления), вам нет необходимости закреплять заготовку на рабочем столе,а это позволяет вам резать хрупкие материалы и тонкие материалы. На нашем оборудовании мы используем насосы и все комплектующие и расходные материалы от фирмы КМТ waterjet. При работе на гидроабразивной возможно минимизировать отходы материала, поскольку толщина струи составляет всего 1,5 мм. Наше оборудование позволит вам получить продукцию высокого качества по конкурентноспособной цене.
Подробнее…

Источник: https://www.artelcnc.ru/oborudovanie/rezka-vodoj

Таблица скоростей гидроабразивной резки

Основной компонент процесса гидроабразивной резки – струя воды, подаваемая с такими давлением и скоростью, которые превращают ее в сверхмощный режущий инструмент.

При добавлении абразивных частиц режущая способность водяной струи значительно возрастает.

Простое, но гениальное решение — использовать такой метод, как гидроабразивная резка, для раскроя любых металлов, стекла, керамики, камня, пластика, древесины, кожи и многого другого.

Для высокоточной обработки материалов, чувствительных к воздействию высоких температур, гидроабразивная резка – единственно возможная альтернатива механической, лазерной или плазменной резки.

К числу преимуществ технологии можно отнести отсутствие термического влияния, высокую точность и качество, значительное снижение расхода материала, широчайшие возможности применения.

Скорость резки – один из основных технологических параметров процесса, значительно влияющий на качество реза.

Существуют следующие варианты обработки и соответственно диапазоны скоростей – разделительный (80-100%), качественный (33-65%) и прецизионный (10-12,5%) рез.;

Таблица скоростей гидроабразивной резки

Материал Параметр Толщина листа (мм) Скорость резки (мм/мин)
Пластик 10 500
20 300
30 150
Камень 10 500
20 250
30 120
Керамика 10 800
20 300
30 150
Стекло 5 1000
10 500
20 200
Нержавеющая сталь 1 450
1.5 400
2 350
5 200
8 120
10 80
15 60
20 40
30 20
Алюминий 8 100
10 80
30 30
40 20

Примечание: указанные выше данные получены при следующих рабочих условиях:

  • давление: 230~250 МПа (для системы 300 МПа);
  • алмазное сопло / смесительная трубка: F0.25/F0.8;
  • абразивный материал: гранатовый песок фракции 60~80 Mesh (250~180 микрон).

При использовании ниже приведенных условий можно увеличить эффективность гидроабразивной резки на 30~40%

  • давление: 320~350 МПа (для системы 380 МПа);
  • алмазное сопло / смесительная трубка: F0.3/F1.0;
  • абразивный материал: гранатовый песок фракции 60~80 Mesh (250~180 микрон).

Источник: https://www.kit-cut.ru/tablica_skorostej_gidroabrazivnoj_rezki/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector