Technologia cięcia strumieniem wody. Cięcie strumieniem wody

Cięcie metalu strumieniem wody jest jednym z kluczowych sposobów cięcia metalu, bez którego przemysł obróbki metali nie może się obejść. Istnieje szeroka gama maszyn do cięcia strumieniem wody, które często przewyższają maszyny do cięcia plazmowego pod względem jakości obróbki.

Należy zauważyć, że cięcie strumieniem wody jest pożądane nie tylko w dziedzinie inżynierii mechanicznej. Po raz pierwszy ta metoda obróbki metalu została zastosowana przez amerykańskiego producenta samolotów i od tego czasu jest szeroko stosowana na całym świecie.

Cechy cięcia strumieniem wody

Technologia cięcia strumieniem wody odgrywa znaczącą rolę w obróbce grubościennych detali z różnych metali. Eksperci zwracają uwagę na szczególną rolę maszyn do cięcia strumieniem wody w tworzeniu rur o różnych średnicach i typach. Technologia pozwala na obróbkę metalu w taki sposób, aby nie powstawały zgorzeliny i inne konsekwencje cięcia na detalach.

Pomimo stosunkowo wysokich kosztów urządzeń tego typu są one dość proste w obsłudze i nie wymagają dodatkowych węzłów do mocowania przedmiotów obrabianych. Ponadto podczas pracy z maszynami waterjet nie powstają chmury pyłu z odpadów produkcyjnych. Ponieważ narzędzie tnące jest praktycznie nieobecne, nie ma potrzeby jego wymiany ani monitorowania jego ostrości.

Cięcie ścierne metalu odbywa się za pomocą strumienia wody i elementów ściernych. Pozwala to nie spowalniać szybkości obróbki materiałów, nawet jeśli mają bardzo zauważalne wymiary.

Dokładność i wszechstronność cięcia strumieniem wody pozwala na obróbkę nie tylko metali, ale także elementów szklanych, plastikowych i drewnianych. Ponadto sprzęt do cięcia strumieniem wody jest bezpieczny w użyciu i można go zainstalować w prawie każdej branży.

Klasyfikacja urządzenia

Maszyny Waterjet często dzielą się na maszyny ręczne i maszyny sterowane numerycznie (CNC).

Konstrukcja maszyn ściernych do cięcia metalu znacząco wpływa na ich parametry techniczne i zdolność produkcyjną.

Urządzenia ręczne

Maszyny inne niż CNC są w pełni kontrolowane przez operatora, który ustala wszystkie parametry dla przyszłej obróbki części. Ponadto operator będzie musiał samodzielnie wykonać pewne etapy pracy z półfabrykatami. Ale takie urządzenia mają wiele zalet:

1. Stosunkowo niska cena.
2. Tej samej jakości cięcie strumieniem wody tytanu, aluminium i innych materiałów.
3. Łatwość pielęgnacji i zarządzania, która nie wymaga od operatora dużej wiedzy i doświadczenia w zakresie obróbki metali.
4. Wystarczająca liczba funkcji, które pozwalają tworzyć proste części o regularnych geometrycznych kształtach.

Maszyny CNC

Numeryczne oprogramowanie montowany na maszynach waterjet znacznie zwiększa ich funkcjonalność i wydajność produkcji. Maszyny CNC pozwalają na obróbkę wszelkiego rodzaju wykrojów metalowych o wysokiej jakości i robią to z dużą dokładnością. Zautomatyzowane urządzenia mają następujące zalety:

• Oprogramowanie umożliwia wykonanie otworów o wymaganej średnicy w obrabianych przedmiotach.
• Po zakończeniu wszystkich ustalonych operacji część nie wymaga dodatkowej obróbki.
• Oprogramowanie pozwala wybrać indywidualny tryb obróbki dla każdego przedmiotu. Samo urządzenie wybierze niezbędne wskaźniki strumienia i inne parametry.
• Maszyny CNC mogą kontrolować jakość cięcia i samodzielnie je zmieniać zgodnie z ustalonym programem i sekwencją działań maszyny.

Jednocześnie takie urządzenie ma szereg istotnych wad. Po pierwsze, koszt waterjeta CNC znacznie przewyższa cenę ręcznego odpowiednika. Po drugie, aby prawidłowo ustawić parametry wykonywanej pracy, operator musi posiadać pewną wiedzę z zakresu obróbki metali oraz doświadczenie w tworzeniu części na automatach.

Zakres i cechy funkcjonowania

Maszyny Waterjet są uważane za najbardziej odpowiednie narzędzie do cięcia metalu, ale są szeroko stosowane do innych celów. Oto najczęstsze zastosowania tych urządzeń:

1. Maszyny CNC pozwalają na tworzenie dość skomplikowanych kształtów geometrycznych bez stałej kontroli i udziału operatora. Dodatkowo program zainstalowany na takiej maszynie znacznie poprawia dokładność jej pracy.
2. Gotowe półfabrykaty nie wymagają dodatkowego szlifowania i innych rodzajów wykańczania. Prace można wykonywać pod wymaganym kątem nachylenia i nie wpłynie to na jakość.
3. Technologia cięcia ściernego umożliwia pracę z częściami o dużej grubości. Do różne metale wskaźniki będą różne. Na przykład dla tytanu - 1,5-2 cm, a dla miedzi - 5 mm.
4. Za pomocą maszyn ściernych tworzone są obiekty projektowe i różne dekoracje, ale w tym celu stosuje się specjalne modyfikacje urządzeń hydro-ściernych.

Zasada działania tych urządzeń opiera się na dostarczaniu wody pod wysokim ciśnieniem. Oprócz wody do cięcia strumieniem wody stosuje się piasek granatowy. Woda i dodatkowe składniki są przechowywane w oddzielnych pojemnikach i dopiero podczas procesu cięcia są mieszane w jednym strumieniu. Jakość obróbki części takim urządzeniem jest bardzo podobna do cięcia metalu laserem. Regulacja parametrów strumienia pozwala na obróbkę detali pod wymaganymi kątami.

Wideo: cięcie wodą z precyzją skalpela - cięcie metalu strumieniem wody.

Działanie maszyny i jej cechy konstrukcyjne

Struktura tego urządzenia jest taka, że ​​wykonanie go własnymi rękami i w domu jest prawie niemożliwe. Co więcej, nawet maszyny od niezweryfikowanych producentów mogą być niebezpieczne w użytkowaniu lub po prostu złej jakości. Wpłynie to na przetwarzanie półfabrykatów i żywotność produktu.

Ale nawet wysokiej jakości maszyny do cięcia wodą wymagają wysokiej jakości higieny osobistej. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na zużyte elementy konstrukcyjne i materiały eksploatacyjne.

Warto zauważyć, że potężne maszyny zużywają dość dużą ilość ścierniwa w ciągu kilku minut pracy, więc będzie trzeba je wymieniać stosunkowo często. W instrukcji każdego urządzenia znajdziesz informacje o tym, które mikrocząstki najlepiej wykorzystać, aby pracować z maksymalną wydajnością.

Zaleca się zwrócenie szczególnej uwagi na jakość wody używanej podczas pracy z urządzeniem. Przed użyciem płyn poddawany jest specjalnej filtracji, a dopiero potem jest wykorzystywany w procesie obróbki części. Stosowanie wody o niskiej jakości niekorzystnie wpływa na cięcie przedmiotów obrabianych i czas pracy samej maszyny.

Najczęściej w tego typu urządzeniach pęka mechanizm podawania ścierniwa i rury prowadzące. Ważnym elementem tego urządzenia jest pompa, bez której nie będzie możliwe utrzymanie normalnego ciśnienia wewnątrz maszyny, co niezwykle negatywnie wpłynie na jakość obróbki.

Znane powiedzenie, że woda niszczy kamień, milczy o tym, że tnie również metal i to nie od setek lat, ale natychmiast. Wiele powiedziano o cięciu metalu własnymi rękami za pomocą plazmotronów - wody, która pod wpływem elektryczności zamienia się w łuk plazmowy. Ale jest inny sposób, który zapewnia czystsze cięcie, które nie wymaga wykańczania - to jest. Oddzielenie części wodą bez specjalnego przygotowania płynu da mniej gładkie krawędzie przedmiotów, wtedy będziesz musiał je dodatkowo obrabiać własnymi rękami za pomocą narzędzi z użyciem siły. Pod warunkiem, że dostarczona pod ciśnieniem mieszanina wodno-piaskowa służy do cięcia metalu o grubości do 20 cm, lepiej nie trzeba poddawać dalszej obróbce krawędzi detali. I tylko proces przygotowawczy polega na przefiltrowaniu wody.

Zalety strumienia wody

Cięcie strumieniem wody zostało opracowane do produkcji części lotniczych. Następnie ta metoda została nazwana najlepszą w przetwarzaniu materiałów ogniotrwałych i stali. Teraz jest używany w fabrykach, w których pracuje sprzęt CNC. Cięcie wodą ma nie mniejsze znaczenie dla warsztatów samochodowych i produkcji artykułów gospodarstwa domowego własnymi rękami, w których używany jest sprzęt bez elementów złącznych.

Praca w niskich temperaturach daje korzyści w obróbce stali. Cięcie metalu plazmą lub gazem powoduje silne nagrzewanie metalu, co powoduje utlenianie i inne skutki uboczne (w zależności od indywidualnych cech metalu). Uderzenie w metal cząstek ściernych doprowadzonych pod wysokim ciśnieniem z wodą również doprowadziłoby do nagrzania blachy i jej stopienia, ale cięcie jest tak szybkie, że można je porównać jedynie pod względem czystości cięcia laserem, a pod względem szybkości z palnikiem plazmowym. Ogrzewanie obrabianej powierzchni podczas pracy jest odpowiednie - jest tak nieistotne, że nie ma nawet kamienia. Ponieważ nie ma zależności od wielkości sprzętu i metody pracy - bez ingerencji człowieka lub cięcia przez sprzęt na ręcznym sterowaniu.

Przyjemnym momentem podczas samodzielnej pracy jest to, że sprzęt nie wytwarza żadnych silnych zapachów, dymu i kurzu. Nie ma również potrzeby posiadania pod ręką zapasowych narzędzi tnących, sprzęt ten działa bez twardych noży – tylko bardzo drobny piasek z wodą. Skalpel, który z chirurgiczną precyzją oddziela grube kawałki metalu to woda wchodząca do dyszy pod ciśnieniem, na wylocie z dyszy nasycona mikrocząstkami ściernymi, przy błyskawicznym wymieszaniu uzyskuje się mocną mieszankę tnącą.

Cały cykl cięcia, zarówno na fabrycznym sprzęcie CNC, jak i własnymi rękami na konwencjonalnej maszynie, odbywa się w jednym etapie. Cienkie i grube materiały ogniotrwałe i ciągliwe są cięte z tą samą prędkością, bez żadnych ograniczeń. Maszyny z możliwością obróbki kilku części jednocześnie – to możliwość przeprowadzenia niezbędnej obróbki metalu i szkła, plastiku i gumy w możliwie najkrótszym czasie, dzięki temu, że nie ma potrzeby rekonfiguracji sprzętu . Części wykonane z materiałów o różnej twardości w razie potrzeby będą przetwarzane w jednym cyklu roboczym.

Podczas obróbki materiałów własnymi rękami bardziej opłaca się przetwarzać je jeden po drugim pod względem oszczędności czasu, który zajęłoby zamocowanie materiałów na powierzchni roboczej, a połączona część, składająca się z kilku zupełnie różnych materiałów, będzie łatwo i dokładnie ciąć za pomocą wysokociśnieniowej mieszanki hydrościernej.

Zastosowanie maszyn do cięcia strumieniem wody

Sprzęt pracujący na zawiesinie hydrościernej służy do:

1. Artystyczne cięcie metalu wodą i innych materiałów różnymi Specyfikacja techniczna. Cienkie i szerokie elementy można ciąć nie tylko pod kątem prostym. Zmiana nachylenia materiału tnącego nie wpłynie na czystość ciętych krawędzi. Żaden z materiałów, które tnie ten sprzęt nie wymaga dalszej obróbki, część spod hydraulicznego noża wychodzi w 100% wykończona.
2. Najbardziej złożone elementy, które powtarzają się w kilku fragmentach oraz części wymagające zwiększonej dokładności najlepiej wykonywać na programowalnej maszynie do cięcia wodą. program komputerowy lepszy niż mężczyzna radzą sobie z precyzyjnymi zadaniami obróbki części, które nie tolerują odchyłek. Dla kreatywności i produkcji przedmiotów, które nie są związane ze złożonymi jednostkami mechanicznymi, odpowiedni jest sprzęt ręczny.
3. Maksymalna grubość metalu do cięcia wodą, jak wspomniano wcześniej, wynosi 200 mm, ale są wyjątki. Zawiesina hydrościerna może ciąć miedź o grubości tylko 5 mm, stopy ogniotrwałe do 12 mm, tytan o grubości do 17 mm. Jeśli spojrzysz na zakres tych metali i ich koszt, to strata nie jest tak duża.
4. Jeśli konieczne jest wykonanie ozdoby z miedzi lub mosiądzu własnymi rękami, górna warstwa jest usuwana etapami. Tak więc wgłębienie 1 cm można wykonać w 2 przejściach zamiast jednego. Jak mówią rzeźbiarze pracujący nad arcydziełem dłutem, odetnij wszystko, co niepotrzebne. Ta sama zasada działania z elementem tnącym strumieniem wody. W celu dokładnego odwzorowania części lepiej jest użyć maszyny sterowanej komputerowo.

Maszyny inne niż CNC działają na sterowaniu ręcznym, cała maszyna do cięcia jest ustawiana przez operatora, co może dawać pewne niedokładności, jeśli kąt cięcia jest ustawiony nieprawidłowo. Ale taka maszyna nie wymaga żadnej konkretnej wiedzy. Jest znacznie tańszy niż jego odpowiednik sterowany komputerowo. Mało funkcjonalny sprzęt, można wystarczająco szybko wymyślić jego ustawienia. Proste i skomplikowane linie, jak również standardowe kształty geometryczne na tej maszynie, może wykonać każdy, po krótkim zapoznaniu się z urządzeniem maszyny, środkami ostrożności, sposobem napełniania wodą z piaskiem ściernym oraz metodą zmiana kąta cięcia.

Wyjątkowość technologii cięcia strumieniem wody polega na tym, że można ją wykorzystać do cięcia niemal każdego rodzaju materiału. Należy pamiętać, że cięcie strumieniem wody jest alternatywą nie tylko dla cięcia mechanicznego, ale także laserowego, plazmowego i ultradźwiękowego, a w niektórych przypadkach jest to jedyne możliwe.

Podczas cięcia strumieniem wody materiał jest przetwarzany cienkim, ultraszybkim strumieniem wody. Aby zwiększyć niszczącą moc strumienia wody, dodaje się do niego cząsteczki bardzo twardego materiału - ścierniwa. Czasami sprzęt do cięcia strumieniem wody nazywany jest „strumieniem wodnym”, „cięciem strumieniem wody”, „strumieniem wodnym”, „GAR” lub „strumieniem wodnym”. W przemyśle takie maszyny są używane od 1982 roku, a ich prototypy pojawiły się w 1970 roku.

Jaka jest istota procesu cięcia strumieniem wody? Jeśli zwykła woda zostanie skompresowana pod ciśnieniem około 4000 atmosfer, a następnie przepuszczona przez otwór o średnicy mniejszej niż 1 mm, to popłynie z prędkością przekraczającą prędkość dźwięku 3-4 razy. Skierowany na obrabiany przedmiot taki strumień wody staje się narzędziem tnącym. Dzięki dodatkowi cząstek ściernych jego zdolność cięcia wzrasta setki razy i jest w stanie ciąć prawie każdy materiał.

Technologia cięcia strumieniem wody opiera się na zasadzie erozyjnego (ściernego) działania ścierniwa i strumienia wody. Ich szybkie cząstki w fazie stałej działają jak nośniki energii i uderzając w cząstki produktu, odrywają je i usuwają z wnęki cięcia. Szybkość erozji zależy od energii kinetycznej działających cząstek, ich masy, twardości, kształtu i kąta uderzenia, a także od właściwości mechaniczne przetworzony materiał.

technologia cięcia

Do głowicy tnącej podawana jest woda pompowana pompą do ultrawysokiego ciśnienia rzędu 1000-6000 atmosfer. Uciekając przez wąską dyszę (dyszę) zwykle o średnicy 0,08-0,5 mm przy prędkościach naddźwiękowych lub naddźwiękowych (do 900-1200 m/s i powyżej) strumień wody wchodzi do komory mieszania, gdzie zaczyna mieszać się ze ścierniwem cząstki - piasek granatu, ziarna elektrokorundu, węglika krzemu lub innego bardzo twardego materiału. Mieszany strumień wychodzi z rurki mieszającej (mieszającej) o wewnętrznej średnicy 0,5-1,5 mm i tnie materiał. W niektórych modelach głowic tnących ścierniwo jest podawane do rurki mieszającej. Aby ugasić resztkową energię strumienia, stosuje się z reguły warstwę wody o grubości 70-100 centymetrów.

Jako materiał ścierny stosuje się różne materiały o twardości Mohsa od 6,5. Ich dobór zależy od rodzaju i twardości obrabianego przedmiotu, należy również pamiętać, że twardszy materiał ścierny szybciej zużywa elementy głowicy tnącej. W cięciu strumieniem wody zdolność niszcząca strumienia powstaje w znacznie większym stopniu dzięki ścierniwu, a woda pełni głównie funkcję transportową. Wielkość cząstek ścierniwa dobierana jest na poziomie 10-30% średnicy strumienia tnącego, aby zapewnić jego skuteczne uderzenie i stabilny przepływ. Zazwyczaj wielkość ziarna wynosi 0,15-0,25 mm (150-250 µm), aw niektórych przypadkach około 0,075-0,1 mm (75-100 µm), jeśli chcemy uzyskać powierzchnię cięcia o małej chropowatości. Uważa się, że optymalna wielkość ścierniwa powinna być mniejsza niż wartość (ds.t. - dv.s.)/2, gdzie ds.t - wewnętrzna średnica rurki mieszającej, dv.s. wewnętrzna średnica dyszy wodnej.

Typowy obszar zastosowań technologii cięcia wodą

Strumień wody	Cięcie strumieniem wody
Skóra, tekstylia, filc (obuwniczy, skórzany, tekstylny)	Blachy ze stali, metali
Tworzywa sztuczne, wyroby gumowe (przemysł motoryzacyjny)	Różne części metalowe (odlewy, koła zębate itp.)
Tablice elektroniczne	Stopy aluminium, tytanu itp., materiały kompozytowe, grubościenne tworzywa sztuczne (przemysł lotniczy i kosmiczny)
Materiały laminowane (przemysł lotniczy i kosmiczny)	Beton, żelbet, bloczki gipsowe, kostka pełna itp. Materiały budowlane
Materiały termoizolacyjne, uszczelniające i redukujące hałas	Kamień, granit, marmur itp.
Żywność - mrożonki, gęsta żywność, czekolada, wypieki itp.	Szkło, szkło pancerne, ceramika
Papier, tektura	Połączone materiały, materiały powlekane
Drewno	Drewno
Termo i Duroplast	Wzmocnione tworzywa sztuczne

Typowe zastosowania niektórych materiałów ściernych w cięciu

Nazwa	Typowy zakres
Piasek granatu (składa się z korundu Al 2 O 3 , piasku kwarcowego SiO 2 , tlenku żelaza Fe 2 O 3 i innych składników)	Szeroko stosowany do cięcia różnych materiałów, zwłaszcza stali wysokostopowych i stopów tytanu
Ziarna elektrokorundu (składają się głównie z korundu Al 2 O 3 oraz zanieczyszczeń) lub jego odmian	sztuczne materiały o bardzo wysokiej twardości Mohsa. Służy do cięcia stali, aluminium, tytanu, żelbetu, granitu i innych materiałów
Ziarna węglika krzemu (SiC) - zielone lub czarne
Piasek kwarcowy (SiO 2)	cięcie szkła
Cząstki żużla krzemianowego	Cięcie plastiku wzmocnionego włóknami szklanymi lub węglowymi

Zalety, wady i cechy porównawcze

Prawie każdy materiał można ciąć strumieniem wody lub strumieniem wody. W tym przypadku nie dochodzi do odkształceń mechanicznych przedmiotu obrabianego (gdyż siła uderzenia strumienia wynosi tylko 1-100 N), ani jego odkształceń termicznych, gdyż temperatura w strefie cięcia wynosi ok. 60-90°C. Tak więc w porównaniu z technologiami obróbki cieplnej (tlen, plazma, laser itp.) cięcie strumieniem wody ma następujące wyróżniające zalety:

• wyższa jakość cięcia dzięki minimalnemu wpływowi termicznemu na obrabiany przedmiot (brak topienia, topienia lub przypalania krawędzi);
• możliwość cięcia materiałów wrażliwych na ciepło (liczne ognioodporne i wybuchowe, laminowane, kompozytowe itp.);
• czystość środowiska procesu, całkowity brak szkodliwych emisji gazów;
• bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i przeciwpożarowe procesu.

Dysza hydro-ścierna jest w stanie ciąć materiały o grubości do 300 mm i więcej. Cięcie można wykonywać wzdłuż złożonego konturu z dużą dokładnością (do 0,025-0,1 mm), w tym do przetwarzania produktów sypkich. Dzięki niemu możesz wykonać skosy. Działa na stopy aluminium, miedzi i mosiądzu, ze względu na wysoką przewodność cieplną, których metody cięcia termicznego wymagają mocniejszych źródeł ciepła. Ponadto metale te są trudniejsze do cięcia laserem ze względu na ich niską zdolność pochłaniania promieniowania laserowego.

Wady cięcia wodą ścierną obejmują:

• znacznie mniejsza prędkość cięcia stali o małej grubości w porównaniu do cięcia plazmowego i laserowego;
• wysoki koszt sprzętu i wysokie koszty eksploatacji (typowe dla cięcia laserowego) ze względu na zużycie ścierniwa, prądu, wody, wymianę rurek mieszających, dysz wodnych i uszczelek wytrzymujących wysokie ciśnienie, a także koszty utylizacji odpadów;
• zwiększony hałas z powodu wydechu strumienia przy prędkości naddźwiękowej (typowy dla cięcia plazmowego).

Dlaczego nie wszyscy używają maszyn GAR?

Skoro maszyny GAR mają tak wiele oczywistych zalet, dlaczego nie wszyscy używają ich w swoim przedsiębiorstwie? Odpowiedź nie leży w procesie cięcia materiałem ściernym, ale w możliwości kontrolowania tego procesu. Do tej pory korzystanie z instalacji wymagało od użytkownika zarówno umiejętności programowania, jak i umiejętności doświadczonego operatora.

Prędkość liniowa dyszy maszyny GAR powinna się zmieniać w zależności od zmian kształtu części. Zbyt duża prędkość lub jej nagła zmiana może prowadzić do obniżenia jakości obróbki. W przeszłości aplikacje strumieniowe wymagały ręcznego ustawiania programów w celu kontrolowania prędkości ruchu głowicy tnącej.

Jednak nawet najbardziej najlepszy program wymagało od doświadczonych operatorów konserwacji instalacji, którzy mogliby kontrolować ich prędkość. Gdy strumień ścierniwa poruszał się wzdłuż linii cięcia, operator regulował prędkość dyszy, optymalizując w ten sposób proces.

Zbyt duża prędkość miała negatywny wpływ na jakość i dokładność krawędzi. Zbyt niska zmniejszona celność i zwiększony czas. Jeśli dysza GAR zbyt szybko przeszła przez narożnik, może to mieć zły wpływ na kształt i jakość cięcia.

Dzięki temu maszyny do cięcia strumieniem wody znalazły zastosowanie w masowej produkcji, która nie wymaga dużej precyzji, np. do produkcji setek części przy użyciu sprawdzonego programu, czy do cięcia materiałów, których nie można obrobić innymi technologiami. Pojawiły się maszyny firmy „WaterJet Corp”. (Włochy) znacznie uprościły ten proces. Waterjet stał się znacznie bardziej przystępny cenowo, a sprzęt stał się łatwiejszy w obsłudze.

Dodatkowo firma produkuje instalacje z 4 i 5 sterowanymi osiami (Rysunek nr 1), które pozwalają na kompleksowe wycinanie detali z blachy. Na przykład: wycinanie części z fazami wewnętrznymi i zewnętrznymi wzdłuż dowolnych zakrzywionych powierzchni, wycinanie skośnych otworów o dowolnym profilu z tworzącą prostoliniową oraz obróbka skomplikowanych zakrzywionych rowków.

Oprócz 4- i 5-osiowego wycinania detali z blachy, realizowanego za pomocą głowicy tnącej, Water Jet produkuje maszyny do wolumetrycznego 5-osiowego cięcia strumieniem wody, które posiada możliwość skierowania strumienia wody pod dowolnym kątem do stołu powierzchni, w tym poziomo.

Przykłady przetwarzania

7 najważniejszych powodów, dla których warto wybrać maszynę do cięcia strumieniem wody:

Maszyny do cięcia strumieniem wody - przez długi czas zostały uznane za sprzęt przeznaczony wyłącznie dla wysoko wykwalifikowanych specjalistów. Jednak w ciągu ostatnich kilku lat ten sprzęt bardzo się zmienił. Dzięki nowym technologiom prawie każdy warsztat mechaniczny lub przedsiębiorstwo produkcyjne mogą sobie pozwolić na zakup i efektywne korzystanie z wysoce precyzyjnego systemu do cięcia strumieniem wody z niewielkim doświadczeniem lub bez niego. Waterjet Corp. zrewolucjonizował branżę, oferując pierwszy naprawdę przystępny cenowo system, który łączy moc obróbki strumieniowo-ściernej z precyzyjną obróbką.

• 1. Szeroka gama przetwarzanych materiałów

Cięcie strumieniem wody nadaje się do różnych materiałów, w tym metali, ceramiki, kompozytów, szkła, marmuru i granitu.

• 2. Wysoka jakość obróbka krawędzi

Po cięciu na WaterJet Corp. krawędzie materiału są tak gładkie jak piaskowane. Brak ostrych krawędzi, zadziorów, nierównych krawędzi.

• 3. Brak ogrzewania podczas przetwarzania

Ze względu na to, że maszyny do cięcia strumieniem wody wykorzystują wodę i ścierniwo, cięty materiał prawie nie nagrzewa się podczas procesu cięcia. Dlatego idealnie nadaje się do materiałów, które odkształcają się pod wpływem wysokiej temperatury lub w inny sposób reagują na ciepło (np. tytan).

• 4. Przyjazny dla środowiska!

Cięcie metalu strumieniem wody to technologia cięcia, która obecnie dominuje w hutnictwie, walcowaniu metali i przemysł inżynieryjny. Cięcie metalu wodą zastąpiło cięcie plazmowe i klasyczne na maszynach do cięcia.

Po raz pierwszy metoda ta została opracowana i zastosowana w przemyśle lotniczym do cięcia aluminium lotniczego. Firma amerykańska, który wynalazł tę metodę, po przeprowadzeniu badań i analiz dostarczył statystyk, jak skutecznie cięcie strumieniem wody jest stosowane w przemyśle.

Dziś duże zakłady budowy maszyn nie mogą obejść się bez cięcia strumieniem wody: pozwala to osiągnąć maksymalną precyzję w produkcji części ze stali i materiałów ogniotrwałych.

Zalety metody

Cięcie metalu strumieniem wody jest niezbędne do obróbki elementów grubościennych. Uzyskanie naprawdę wysokiej jakości linii cięcia jest możliwe tylko w ten sposób. Zastosowanie cięcia hydraulicznego ma znaczenie przy układaniu rur, w których będzie występowało wysokie ciśnienie. Po cięciu na całej linii nie pozostanie zgorzelina ani zadzior, bez względu na to, jak długo trwa: nie jest wymagana dodatkowa obróbka.

Należy pamiętać, że maszyna tego typu jest droższa niż prostsze analogi. Ale koszt początkowy jest równoważony przez cenę Zaopatrzenie, łączniki i dodatkowe jednostki. Dodatkowym plusem pracy z hydrauliką jest to, że nawet przy długiej pracy nie ma zasłony dymnej, kurz nie leci we wszystkich kierunkach. Ponadto nie musisz monitorować, jak ostre jest narzędzie tnące, okresowo je wymieniać i kupować wyposażenie dodatkowe do ostrzenia.

Jednocześnie metoda cięcia metalu strumieniem wody pozwala na konserwację wysoka prędkość produkcja ze względu na dużą szybkość obróbki wykrojów metalowych. Prędkość cięcia nie zmienia się nawet podczas obróbki elementów grubościennych. Jednocześnie maszyna waterjet pozwala na obróbkę nie tylko metalu, ale także szkła, gumy, plastiku i innych wielowarstwowych przedmiotów.

Główne urządzenie maszyn

Biorąc pod uwagę fakt, że maszyny waterjet są uniwersalne w zastosowaniu, posiadają bardzo specyficzne urządzenie, które pozwala im ciąć nie tylko metale.

Technologia polega na doprowadzeniu wody pod wysokim ciśnieniem przez dyszę do przedmiotu obrabianego pod określonym kątem. Płyn zawiera materiał ścierny, który jest pomocniczym składnikiem cięcia. Najczęściej używany piasek, rozdrobniony na mikrocząstki. Przed karmieniem ziarna wody i piasku są mieszane w specjalnym zbiorniku wstępnym. Dokładnie wymieszana mieszanka podawana jest do dyszy maszyny.

Przecinak wodny do metalu

W zależności od danego programu uformowany strumień podawany jest na obrabiany przedmiot. Dysza dyszy umieszczona jest na ruchomej głowicy, którą można dowolnie obracać i przechylać. Szybkość cięcia wodą można porównać tylko z przecinarką plazmową, ale dokładność i jakość porównywalna jest tylko z długotrwałym cięciem laserowym.

Nowoczesny zakres

Tendencje rozwoju technicznego nie ominęły hydraulicznej przecinarki ściernej. Nowoczesny sprzęt tego typu umożliwia:

Obsługa maszyn CNC

Postęp w dziedzinie cięcia metalu strumieniem wody rozwijał się błyskawicznie, a tego typu maszyny zdecydowały się wyposażyć CNC. Numeryczne kontrola programu pozwoliło osiągnąć większą dokładność cięcia i znacznie przyspieszyć proces. W porównaniu do pracy majsterkowicza, elektronicznie sterowana maszyna może wycinać bardziej złożone kształty i ciąć pod różnymi kątami.

Maszyny CNC służą do wykonywania wykrojów z różnych stali, aluminium, miedzi, brązu i innych powszechnie stosowanych metali.

Zalety maszyn CNC waterjet wyrażają się w takich momentach:

Sprzęt ręczny

Istnieje wiele maszyn waterjet, które nie są wyposażone w CNC, a w nich mistrz musi samodzielnie ustawić parametry cięcia. Tutaj komfort pracy jest znacznie gorszy, spada dokładność i jakość obróbki. Od profesjonalizmu operatora maszyny zależy wiele czynników. Ale, jak wszędzie indziej, są pozytywy, które zobaczymy na tej liście:

• Klasyczne maszyny ręczne są znacznie tańsze niż sprzęt sterowany komputerowo.
• Po zrozumieniu przycisków i dźwigni nawet osoba bez specjalistycznego wykształcenia będzie w stanie poradzić sobie z pracą na tej maszynie.
• Na takim sprzęcie można uzyskać większość prostych części i półfabrykatów o prostych geometrycznych kształtach.
• Nawet na maszynie ręcznej możliwe jest uzyskanie wysokiej jakości cięcia pod różnymi kątami, aby ciąć materiał zgodnie z wymaganiami technologii.

Materiały eksploatacyjne i samodzielna konstrukcja maszyny

Aby maszyna waterjet działała w pełni, wystarczy w odpowiednim czasie wymienić materiały ścierne i zużyte elementy, które ostatecznie tracą swój zasób. Szybkość zużycia ścierniwa zależy od grubości ciętego materiału: zdarza się również, że maszyna zużywa około 300 g mikrocząstek piasku na minutę.

Podczas obróbki metalu o maksymalnej grubości zużycie będzie jeszcze większe, około 500-600 g na minutę. Części, które często wymagają wymiany, to różne uszczelki i elementy pompy wysokociśnieniowej. Te ostatnie często zawodzą, ponieważ maszyna zawsze pracuje pod bardzo wysokim ciśnieniem, co powoduje obciążenie części.

Jeśli chodzi o samodzielne zbudowanie takiej maszyny, jest jeden problem, który jest prawie niemożliwy do rozwiązania - niska jakość samodzielnie wykonanych części. Faktem jest, że budowa maszyny waterjet wymaga wielu unikalnych części i części, które trzeba będzie zamówić u tokarza i jakoś stworzyć własnymi rękami. Z reguły żywotność takich części nie przekracza kilku dni, biorąc pod uwagę ciśnienie, z którym trzeba się zmierzyć.

W rezultacie będziesz musiał kupić oryginalne części zamienne, kompletne zespoły, podczas gdy inne części pozostaną domowej roboty lub wzięte z analogów. Jeśli chodzi o koszty finansowe, wydasz prawie tyle, ile kosztowałaby nowa pełnoprawna maszyna do cięcia strumieniem wody, a także wydasz dużo wysiłku.

Nowa instalacja przemysłowa do cięcia strumieniem wody kosztuje od 3 milionów rubli, a używana można kupić znacznie taniej.

Wideo: cięcie metalu strumieniem wody

Maszyny do cięcia strumieniem wody wykorzystywane są do obróbki metali, kamienia, tworzyw sztucznych, szkła w przemyśle wojskowym, lotniczym, narzędziowym, maszynowym. Cięcie tą technologią to wydajny i szybki proces, który pozwala na dokładne odwzorowanie detali z niemal każdego materiału.

Możliwości maszyny

Porównując właściwości techniczne maszyn waterjet CNC, jako punkt odniesienia stosuje się kamień. W końcu jest bardzo trudny w obróbce i ma dużą gęstość. Dlatego po radzeniu sobie ze skałami sprzęt z łatwością przetnie wszelkie inne materiały.

Kierowany cienkim strumieniem pod naciskiem na kamień, woda tnie skały. Jednocześnie linia cięcia może mieć dowolną konfigurację, dzięki czemu technologia pozwala na tworzenie skomplikowanych rzeźbionych wzorów i ozdób.

Ścierne cięcie metali jest w stanie poradzić sobie nawet z jednym z najbardziej mocne metale- tytan. Trzeba tylko wprowadzić właściwe współrzędne do mózgu elektronicznego i rozpocząć proces. Siła uderzenia jest określana przez kombinację następujących cech ustawionych przez operatora:

• ciśnienie strumienia;
• dostawa ścierniwa;
• szybkość i charakter zaopatrzenia w wodę;
• ilość cząstek ściernych;
• charakterystyka cząstek ściernych.

Jako cząstki tnące można zastosować szeroką gamę materiałów, w tym:

• granat do stopów tytanu i stali o wysokiej wytrzymałości;
• aglomerat do kamienia;
• piasek służy do cięcia szkła;
• żużle pochodzenia krzemianowego do tworzyw sztucznych.

Jednym z najpopularniejszych materiałów ściernych jest piasek granatowy, w skład którego wchodzą różne części piasku kwarcowego, korundu, tlenku żelaza.

Zasada działania i rodzaje maszyn do cięcia strumieniem wody

Maszyna do cięcia strumieniem wody CNC działa w następujący sposób:

• pompa dostarcza wół do głowicy roboczej, tutaj powstaje strumień wody o wymaganej średnicy. Wchodzi do mieszalnika, gdzie powstaje mieszanina wodno-piaskowa, skąd kierowana jest bezpośrednio do dyszy. Średnica dyszy może wynosić od 1 do 5 mm;
• z dyszy wylewa się mieszaninę pod ciśnieniem od 100 do 6000 bar, wybijając cząstki materiału. Szybkość mieszanki jest kilkakrotnie wyższa niż prędkość dźwięku. Głowica obraca się w szerokim zakresie i jest sterowana automatyką;
• istnieje proces sztucznej erozji, który pozwala na pracę z płytami kamiennymi o grubości do 300 mm.

Obróbka miękkich materiałów, takich jak drewno, guma, niektóre tworzywa sztuczne, odbywa się bez cząstek ściernych, przy użyciu czystej wody. Dysza nakładana jest na szafir lub rubin, a dysza powinna mieć minimalną średnicę. Takie dysze wytrzymują dłużej, ponieważ czysta woda ma bardziej miękki wpływ na materiały eksploatacyjne.

Sprzęt do cięcia strumieniem wody różni się urządzeniem, przeznaczeniem, mocą i kosztem:

• Maszyny CNC;
• przenośny.

Maszyny CNC wykonują cięcie zgodnie z załadowanymi parametrami i rysunkami. Wykonują złożone produkty figurowe z niewielką ingerencją operatora lub bez niej. Sklepy produkcyjne zwykle wyposażone w taki sprzęt.

Przenośne maszyny nadają się do cięcia dowolnego materiału w trudno dostępnych i niebezpiecznych miejscach, takich jak tunele. Praca jest wykonywana bardzo szybko i dokładnie. Dlatego ten gatunek przetwarzanie jest bardzo ekonomiczne.

Projekt maszyny

Cięcie strumieniem wody to obróbka materiałów stałych o gęstości około 2,5 tony/metr sześcienny przy użyciu mieszaniny cząstek stałych i wody zgodnie z zasadą erozji. Mieszanka tnąca jest nakładana na materiał pod silnym ciśnieniem, strumieniem wody o małej średnicy przez specjalnie ukształtowaną głowicę. Szybkość obróbki zależy od parametrów materiału.

Maszyny waterjet CNC są kombinacją kilku modułów, w tym montowanych:

• mechanizm podawania cząstek stałych;
• stół kąpielowy;
• wysokociśnieniowa pompa wodna;
• portal;
• ruchoma głowa;
• mechanizm rozkładu ciśnienia;
• pojemnik na mieszankę ścierną.

Dodatkowo wycinarka waterjet wyposażona jest w automatyczne systemy pomiaru i kontroli, które poprawiają dokładność.

Główki wykonane są ze sztucznych minerałów, są dość drogie i wymagają okresowej wymiany. Wymianie podlegają również rurki do mieszania wykonane z trwałych metali.

Obróbka odbywa się na specjalnie zaprojektowanym stole.

Metoda cięcia strumieniem wody ma wiele zalet:

• podczas pracy specjalistycznej maszyny marnotrawstwo jest minimalne;
• powierzchnia kamienia nie ma niepotrzebnej szorstkości;
• metal nie jest pokryty łuską;
• przetwarzanie odbywa się w temperaturze pokojowej, przegrzanie materiału jest wykluczone;
• jakość otrzymanych części jest najwyższa;
• możliwe są różne rodzaje cięcia strumieniem wody, w tym imitujące ręczne rzeźbienie;
• materiał nie jest zdeformowany;
• możesz całkowicie usunąć przednią warstwę z przedmiotu obrabianego lub fazowania;
• nie wydzielają się szkodliwe opary, gazy, sadza;
• Istnieje możliwość obróbki płyt o grubości powyżej 15 cm.

Sprzęt do cięcia strumieniem wody CNC działa w tryb automatyczny, praca fizyczna nie jest stosowana. Wszystkie przetworzone materiały w pełni zachowują swoje pierwotne właściwości.

Specjalne oprzyrządowanie do maszyn CNC

Czujniki wysokości i unikania kolizji monitorują odległość między powierzchnią materiału a dyszą. Zapobiegają przesuwaniu się głowicy pod naporem wody i kolizji z pionowymi powierzchniami podczas pracy. Przed rozpoczęciem pracy sterownik określa grubość materiału oraz wymaganą głębokość roboczą. Okresowo, podczas pracy, czujnik dokonuje korekty pracy w zależności od już wykonanych operacji.

Wskaźnik laserowy umożliwia dokładne „celowanie” podczas umieszczania części na blacie, szybkie pozycjonowanie dyszy. Funkcja jest stosowana w małych i dużych tabelach współrzędnych. Wskaźnik jest niezawodnie chroniony przed wodą dzięki mocnej wodoodpornej obudowie.

Podłoże służy do obróbki drobnych elementów, poprawiając kontakt strumienia wodno-piaskowego z materiałem. Podłoża mają specjalną strukturę, która łatwo przepuszcza wodę i bezpiecznie utrzymuje część.

Do każdej maszyny dostarczany jest komplet zacisków. Z jego pomocą detale o różnych rozmiarach i kształtach są mocno zamocowane na blacie stołu.

Układ chłodzenia pompy jest obowiązkowy dla efektywna praca. Może być zamknięty lub płynący. Zamknięty jest bardziej ekonomiczny.

Dozownik dostarczający ścierniwo kontroluje ilość ścierniwa do pracy na materiałach o różnych grubościach. Eliminuje przerwy w dostawie ścierniwa, co jest bardzo ważne przy cięciu cennych materiałów, których obróbka czystą wodą może je zniszczyć.

System oczyszczania wody zapobiega osadzaniu się minerałów na zaworach, zawiasach i innych elementach maszyny CNC. Woda jest oczyszczana z wapnia i żelaza. Dopuszczalna ilośćżelazo w 1 litrze wody to nie więcej niż 10 miligramów. System czyszczenia poprawia wydajność i żywotność maszyny CNC.

Filmy przedstawiają cięcie strumieniem wody w 3D i 2D: