Гидроабразивная резка металла водой: как режут материал водяной струей под давлением, как работает водорезка

12Ноя

Содержание статьи

1. Сущность технологии
2. Принцип работы гидроабразивной резки металла
3. Область применения
4. Оборудование для гидрорезки
5. Возможности водной резки металла
6. Управление
7. Расходные материалы
8. Преимущества гидроабразивной установки
9. Недостатки гидроабразивной установки
10. Цена гидрорезки

Гидроабразивная резка – это технология водяной обработки металла, которая проводится с использованием воды и смеси абразива в роли рабочего материала, причем струя жидкости из гидравлического инструмента (резака) подается под огромным давлением и работает с большой скоростью.

Сущность технологии

Заготовка из металлического листа кладется на рабочую поверхность. Она раскраивается по нужному формату. Места кроя подвергаются водному воздействию с добавлением абразивных частиц. Эти вещества взаимодействуют с поверхностью, разрушая ее. При этом необходимо поддерживать определенное давление, напор, который обеспечивает скорость подачи жидкости и твердых частичек. Задача оборудования по этой технологии – отделить часть от целого. Мощность аппарата велика, но способности ограничиваются плотностью сплава и его толщиной.

Принцип работы гидроабразивной резки металла и стали

Во время раскроя металлопроката происходят следующие процессы:

• Двигатель приводит в движение насос, который создает водяную струю – она подается в смеситель из резервуара.
• С другой стороны, одновременно с этим направляется абразив нужного количества и диаметра частиц.
• Два элемента смешиваются до относительно однородной жидкости.
• Смесь с высоким напором направляется на сопло, которое управляет наклоном и скоростью.
• Материал соприкасается с поверхностью заготовки, разрезая ее.

При этом происходит охлаждение.

Область применения

Распространенность метода объясняется большими возможностями аппарата. Его можно использовать фактически для любых природных и синтетических материалов. Не распространяется это только на алмаз и каленое стекло. Особенность (а вместе с тем и востребованность) – можно проводить обработку таких вещества, которые нельзя нагревать – они теряют, меняют свои физико-химические свойства или подвержены легкому воспламенению. А резка струёй воды происходит без изменения температурного режима. Таким образом, значительно расширяется спектр возможных работ. Чаще всего металлообработке подвергают:

• нержавейку;
• инструментальную сталь;
• алюминий;
• титан;
• латунь.

Также разрезают указанным методом гранит, мрамор и прочие натуральные и искусственные камни. Применение станка возможно только в условиях цеха, налаженного производства. Видео покажет, где его применяют:

Оборудование для гидрорезки

Называют «непыльным». Действительно, стружки фактически нет, вернее, она сразу вымывается, получается очень ровный и чистый срез, который, в большинстве случаев, даже не требует шлифовки. Технологический процесс построен на природном явлении водоемов – эрозии, то есть способности размывать берега, при этом обтачивая камни, корни деревьев. Суть остается прежней, но чтобы многократно ускорить воздействие, в жидкость добавляют абразив.

Такая смесь выпускается струей очень высокого напора. Давление доходит до 6 тысяч атмосфер, при этом развивается скорость, которая в три раза превышает распространение звуковой волны в воздухе, – 800—1000 метров в секунду. Две основные задачи оборудования:

• отрыв и вымывание частиц материала заготовки;
• моментальное охлаждение и очищение.

Устройство станка, который режет водой

Классический аппарат имеет множество узлов:

• корпус – обычно состоит из металла, как наиболее износостойкого и долговечного материала, благодаря чему он достаточно массивный;
• емкость – крупная, обычно не меньше двух кубических литров, но может быть больше;
• мощный насос – он выполняет важную функцию, нагнетает высокое давление и направляет жидкость из резервуара в место объединения двух компонентов;
• прочные шланги – соединяют все узлы;
• отсек для хранения и подачи абразивных частиц;
• смеситель;
• инструмент – он регулирует мощность струи, ее ширину, направление;
• плоскость, на которой расположена заготовка и будет происходить работа;
• блок управления.

Большинство станков оснащены ЧПУ, инженер только руководит процессом с помощью пульта, но не занимается резкой вручную. Это удобно – нет негативного воздействия на обслуживающего машину человека и при этом достигается отличная точность. Еще одно достоинство ЧПУ – возможность использования программ для автоматизированного проектирования, на которых можно создавать проект в формате, совместимым с блоком управления.

Особенности устройства основных узлов

Уникальность установки заключается во многих отличиях начиная с рабочего стола. Вместо привычной плоскости здесь представлена ванна с неглубокими бортами. Она оснащена ребрами для захвата и фиксации заготовки, они быстро снимаются и накладываются. Также емкость набирается жидкостью, а затем сливается. Постоянное нахождение металла в водной среде позволяет избавить производство от шума и пыли. Емкость, которая содержит абразивные частицы, легко вынимается, имеет функцию пополнения даже в ходе работы, а также оснащена датчиками, контролирующими количество смеси.

Очень важна система перемещения инструмента. Она поставлена на ремни, которые двигают резак по линейным плоскостям. Используются именно ремешки, а не цепи, так как они более невосприимчивы к влаге, а также к нечаянному попаданию абразива. Дополнительное преимущество – их легко менять при износе. Подробнее об устройства посмотрим на видео:

Возможности водной резки металла

Многие способы применяются только для прямой распиловки, в то время как гидрорезка позволяет:

• делать фигурный разрез;
• не подвергать обработке края;
• обрабатывать листы (металлозаготовки) толщиной до 120 – 200 мм, в зависимости от вида стали;
• подключить к автоматическому пульту управления трудный проект и фактически не участвовать в процессе, только контролировать;
• разрезать окружности, трубы.

Сейчас активно пользуются технологией в различных сферах:

• автомобилестроение и машиностроение в целом;
• изготовление заготовок, деталей, которые не поддаются штамповке;
• резка водой железа, утеплителей, стекловолокна, изоляторов, мрамора;
• художественная обработка.

Управление

Для эффективной работы необходим труд нескольких инженеров и операционистов. Проектировщик обязан создать проект в специальной компьютерной среде. Затем файл помещается в память устройства. Машина сама распределяет функции на остальные узлы. Сотрудник отвечает за достаточное количество расходных материалов, за запуск программы, контроль за выполнением и своевременное оповещение о поломке. Специалист по оборудованию обязан проводить техническое обследование (профилактическое), а также устранять неполадки.

Гидроабразивные станки с ЧПУ

Числовое программное управление позволяет осуществлять наиболее трудные детали с погрешностью в половину миллиметра. Производственный процесс полностью автоматизирован, он не требует постоянных команд, ему необходимо только однажды задать программу (выбрать из списка или ввести в память) и поставить запуск. Такое оборудование дорогостоящее, но более эффективное. Нет человеческого фактора, то есть минимизирован риск ошибок.

Как режут металл водой вручную

Менее популярные на производстве, зато теоретически возможны для изготовления в домашних условиях. Задача оператора – выбор угла резки, давления, напора и ширины струи. Работать с ним труднее, но, однажды научившись, специалист сможет делать очень продуктивно простые формы. Точность остается высокой, но при этом набор функций относительно небольшой. Еще одно достоинство – цена значительно ниже, чем у оборудования с ЧПУ.

Расходные материалы

Основное сырье – это чистая, прошедшая многоступенчатую фильтрацию, чтобы там не находилось примесей, которые могут вступить в реакцию с заготовкой, вода и абразивные частицы. Расход достаточно большой, при этом чем толще сплав, тем больше расходников используется в секунду. Самое недорогой абразив – мелкий песок. Песчинки размером около 650 микрон эффективно справляются даже с тугоплавкими, высокопрочными сплавами. При этом имеют доступную стоимость. Также регулярно требуется проводить замену запчастей – трубок и шлангов, уплотнителей. Реже – мотора, резервуаров, сопел.

Какое давление нужно для резки металла водой

Минимальный напор – 1500 атмосфер, максимальный – 6000. Показатель настраивается в зависимости от плотности стали, от необходимой скорости работы. Делать это можно вручную или довериться умному блоку управления.

Преимущества гидроабразивной установки

Сейчас это один из наиболее эффективных и востребованных методов, благодаря своим достоинствам:

• это самый «холодный» способ металлообработки, что позволяет работать даже с веществами, чьи физические и химические свойства меняются от жара;
• малые потери материала – стружки фактически нет, срез ровный и узкий;
• хорошо для тонких листов, но можно и с более плотными – до 3 см;
• нет необходимости финальной шлифовки, края очень ровные;
• самая большая точность – 0,5 мм;
• можно вырезать любые трудные детали;
• есть возможность резать «пакетом», то есть в несколько слоев сразу, если заготовки достаточно тонкие;
• очень высокая чистота работы – нет пыли, шума, газов;
• пожарная безопасность полная;
• отсутствие острого режущего инструмента, то есть его не нужно менять, точить.

Недостатки гидроабразивной установки

Есть и некоторые сложности, связанные со станком:

• необходимо часто пополнять уровень абразива, а это достаточно дорого;
• при резке водяной струей тонколистового металла скорость работы водорезки остается невысокой;
• при водном и кислородном воздействии заготовка автоматически приобретает склонность к коррозии, то есть если не нанести слой защитного покрытия, то может вскоре появиться ржавчина.

Цена гидрорезки

Стоимость такого оборудования, а также его обслуживания, высока. Именно по этой причине метод используют в основном на крупных производствах – там все затраты компенсируются высококачественным итоговым продуктом. Ценник складывается:

• из мощного насоса;
• дорогостоящей системы ЧПУ;
• сопла из искусственного алмаза.

В статье мы рассказали, как водой разрезать металл, а также показали примеры станков, режущих с помощью водяной струи. В качестве завершения советуюм посмотреть несколько видео:

Обращайтесь в ООО «Роста», если вы решили купить приспособления для промышленного пользования. У нас в наличии и на заказ имеются ручные и полуавтоматические ленточнопильные, а также маятниковые, вертикальные и двухстоечные агрегаты. Цена на товары снижена в 1.5 — 2 раза по сравнению с зарубежными аналогами. Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с менеджерами, мы с радостью поможем в выборе оборудования.

Резка металла струей воды, гидроабразивная резка

?

Резка металла струей воды, гидроабразивная резка

masterok

August 3rd, 2016

Я в шоке. Не видел раньше такого.

Вот специфка процесса.

Гидрорезка (водоструйная резка) – вид резки, при котором материал обрабатывается тонкой сверхскоростной струей воды. При гидроабразивной резке для увеличения разрушительной силы водяной струи в нее добавляются частицы высокотвердого материала – абразива.

Сущность процесса

Если обычную воду сжать под давлением около 4000 атмосфер, а затем пропустить через отверстие диаметром меньше 1 мм, то она потечет со скоростью, превышающей скорость звука в 3–4 раза. Будучи направленной на обрабатываемое изделие, такая струя воды становится режущим инструментом. С добавлением частиц абразива ее режущая способность возрастает в сотни раз, и она способна разрезать почти любой материал.

Технология гидроабразивной резки основана на принципе эрозионного (истирающего) воздействия абразива и водяной струи. Их высокоскоростные твердофазные частицы выступают в качестве переносчиков энергии и, ударяясь о частицы изделия, отрывают и удаляют последние из полости реза. Скорость эрозии зависит от кинетической энергии воздействующих частиц, их массы, твердости, формы и угла удара, а также от механических свойств обрабатываемого материала.

Технология резки

Вода, нагнетаемая насосом до сверхвысокого давления порядка 1000–6000 атмосфер, подается в режущую головку. Вырываясь через узкое сопло (дюзу) обычно диаметром 0,08–0,5 мм с околозуковой или сверхзвуковой скоростью (до 900–1200 м/c и выше), струя воды поступает в смесительную камеру, где начинает смешиваться с частицами абразива – гранатовым песком, зернами электрокорунда, карбида кремния или другого высокотвердого материала. Смешанная струя выходит из смесительной (смешивающей) трубки с внутренним диаметром 0,5–1,5 мм и разрезает материал. В некоторых моделях режущих головок абразив подается в смесительную трубку. Для гашения остаточной энергии струи используется слой воды толщиной, как правило, 70–100 сантиметров.

Tags: Видео, Как это делается

• Аукцион в аэропорту: что происходит с невостребованным багажем

  Огромное количество сумок и чемоданов теряются в аэропортах по разным причинам. И далеко не все из тех, кто остался без багажа, могут…

• История крестовой отвертки

  Нравится вам интересоваться историей обыденных и простых вещей? А ведь они прошли путь от изобретения, до усовершенствования до сегодняшнего…

• Как это делается

  Иногда ловишь себя на мысли, что даже не предполагал как делаются вполне себе обычные операции.

Как вода может резать сталь — Гидроабразивная резка металлов

Когда мы говорим о промышленных проектах, сталь является одним из наиболее часто используемых твердых материалов. В мастерских обычно обрабатывают стальные листы и блоки, разрезая и придавая им форму более мелких металлических деталей.

Существует множество вариантов процесса резки, таких как электроэрозионная, плазменная и лазерная резка.

Однако одна технология резки приобрела большую популярность, чем другие, для резки металла. Технология гидроабразивной резки стала одним из наиболее широко используемых процессов резки металлов во многих отраслях промышленности.

В этой статье рассматривается все, что касается технологии гидроабразивной резки металлов, особенно стали, областей применения, преимуществ и другой важной информации.

Может ли вода прорезать сталь?

Идея гидроабразивной резки твердых материалов может показаться невозможной даже вообразить. В конце концов, это вода, и мы говорим о твердых материалах, таких как сталь, а не о более мягких материалах, таких как бумага или пенопласт.

Однако динамика воды существенно меняется, когда скорость и напор потока воды достаточно увеличиваются. В этом случае вода приобретает разрушительную силу, которая может резать сталь и другие твердые материалы лучше, чем механические режущие инструменты.

На самом деле, вы можете быть удивлены, насколько эффективен гидроабразивный станок при резке стали и как мало у него ограничений. Мы рассмотрим некоторые из этих ограничений позже.

А пока давайте посмотрим, как водяная струя режет сталь.

Как гидроабразивная резка стали?

Вы замечали, как вода под высоким давлением на автомойке заставляет ваш автомобиль сверкать новым за считанные минуты? Давление, о котором мы здесь говорим, составляет 1000 фунтов на квадратный дюйм. Похоже на очень высокое давление, не так ли?

Теперь, когда мы говорим о гидроабразивной резке под высоким давлением, мы имеем в виду давление воды от 50 000 до 60 000 фунтов на квадратный дюйм. Представьте, что может сделать эта вода под высоким давлением! Во-первых, он может очень легко резать сталь и многие другие материалы.

Высокое давление создается насосом высокого давления, специальной трубкой высокого давления и узким водоструйным соплом или режущей головкой, производящей мощную, но маленькую струю.

При каком давлении вода режет сталь?

Требуемое давление воды может варьироваться в зависимости от типа используемого абразивного материала, толщины абразива и типа стали.

Как правило, диапазон давления воды составляет от 20 000 до 55 000 фунтов на квадратный дюйм. Более мелкие, твердые и однородные абразивы требуют более низкого давления воды.

Сколько дюймов стали можно резать водяными струями?

Теоретически не существует ограничений на толщину стали, которую могут резать современные водометы. Однако при резке исключительно толстого куска стали время, затрачиваемое на резку, значительно увеличивается, что делает этот процесс невыполнимым.

Таким образом, станки для гидроабразивной резки обычно режут до 6 дюймов стали. Но коммерчески доступные машины также могут обрабатывать до 9 дюймов.

В некоторых случаях передовые абразивные и ударные водометы модифицированы для резки стальных блоков толщиной 18 дюймов; однако такая толщина обычно не используется.

Каковы преимущества резки стали с помощью гидроабразивной резки?

Теперь, когда вы знаете, что резка стали возможна с помощью абразивной струи воды, возникает вопрос: есть ли какая-то польза от этого процесса?

Гидроабразивная резка имеет много преимуществ, которые делают этот метод эффективным и предпочтительным по сравнению с другими альтернативами резки.

Преимущества гидроабразивной резки

Отсутствие зоны термического влияния (ЗТВ): В отличие от других металлорежущих станков, гидроабразивная резка является процессом без нагрева, поэтому при резке металла не образуется зона термического влияния. Зоны термического влияния могут нарушить целостность материала, даже ослабить его вблизи места разреза. Поскольку при гидроабразивной резке эти зоны устраняются, материал не может перегреваться, что сохраняет его целостность.

Superior Finishing

Благодаря отсутствию зоны термического влияния на заготовке не происходит обесцвечивания и получается более чистый срез. Это создает превосходную отделку прямо на столе для гидроабразивной резки. Это также устраняет необходимость какой-либо вторичной отделки, в отличие от резцов по металлу, которые оставляют окончательную обработанную поверхность для дальнейшей обработки.

Качество резки

Режущий поток от гидроабразивной струи равномерно движется по материалу даже при резке с минимальным пропилом. Поэтому качество резки точное. На самом деле, если вы проведете рукой по отрезанному материалу, вы заметите ровный край.

Формы и дизайны

Гидроабразивная резка имеет множество различных вариантов настройки, и вы можете управлять абразивной гидроабразивной струей с помощью ЧПУ. Водяные струи не ограничиваются прямыми линиями, поэтому они могут резать самые разные формы и узоры. Это делает гидроабразивную резку идеальной для производства сложных деталей.

Эффективность

С помощью гидроабразивного резака вы можете укладывать несколько слоев материала друг на друга и резать их вместе. Это повышает эффективность фактического процесса резки.

Точные допуски на резку

Допуск — это отклонение от намеченного резания. Так что она обратно пропорциональна точности. Гидроабразивная резка является одним из самых точных методов, благодаря которому металлические детали каждый раз точно вырезаются.

Каковы типичные области применения гидроабразивной резки стали?

Как вы заметили в предыдущем разделе, гидроабразивная резка имеет множество преимуществ перед другими методами резки. Это делает металлические детали, вырезанные гидроабразивной струей, очень востребованными для многих различных применений. Вот некоторые из этих приложений:

Компоненты двигателя

Поскольку гидроабразивная резка является процессом многоосевой резки, 5- или 6-осевые гидроабразивные станки используются для изготовления сложных форм, таких как сложные детали двигателя. Многие из мелких деталей, которые вы видите в современной автомобильной промышленности, создаются с использованием абразивной гидроабразивной резки. Его точность помогает сэкономить на затратах на механическую обработку.

Обработка сырья

Сталь является сырьем для многих отраслей промышленности. Чтобы подготовить его к транспортировке и хранению, его часто разрезают на небольшие листы и блоки. Делается это методом гидроабразивной резки.

Искусство и архитектура

Гидроабразивная резка используется для создания различных художественных работ путем резки заготовок и пробивки отверстий в материале. Эти конструкции используются для целей внутренней отделки или архитектурных сооружений.

Медицинские инструменты

Гидроабразивная резка — это точный метод резки, не требующий физического контакта режущей головки с объектом, подлежащим резке. Это делает его идеальным для резки хирургического оборудования и медицинских инструментов.

Лучшие гидроабразивные станки для стали

Гидроабразивная резка, безусловно, имеет много преимуществ при резке стали. Однако все эти преимущества обеспечит только качественный станок для гидроабразивной резки.

Существует множество производителей водометных машин. Однако, несмотря на то, что большинство этих машин справятся со своей задачей, не все из них обеспечат требуемое качество отделки или производительность.

Вам нужна высочайшая производительность и качество? Тогда вам нужен проверенный бренд. Techni Waterjet является одним из таких производителей гидроабразивной резки, которому доверяют механические мастерские во всех производственных и обрабатывающих отраслях.

Компания Techni Waterjet предлагает широкий ассортимент продукции, и каждая из них выполняет свои обещания.

Самое приятное то, что эти гидроабразивные резаки поставляются с бесплатным программным обеспечением, в которое загружены стандартные формы резки. Вы можете создать эти формы на своей заготовке одним нажатием кнопки.

Как струи воды режут сталь?

Гидроабразивная резка обладает удивительными возможностями, но как это возможно?

Как может струя воды прорезать сталь, гранит или мрамор — и делать это с большой точностью?

Когда мы склонны думать о струях воды, мы можем представить себе шланг или, возможно, стиральную машину. Последний — мощная струя, но он не собирается прорезать металл — в противном случае для чистки автомобиля он был бы бесполезен.

Самое простое объяснение состоит в том, что резка струей воды может быть настолько эффективной просто из-за давления и сфокусированного характера струи.

Сама струя невероятно сфокусирована, она нагнетается через узкую режущую головку. Давление огромно, струя воды проходит под давлением до 87 000 фунтов на квадратный дюйм. Для сравнения, дорогая домашняя мойка высокого давления может выдавать давление до 2000 фунтов на квадратный дюйм.

Когерентность струи также имеет решающее значение, подаваемая струя полностью однородна и, в отличие от резки металла, не перегревается, не угрюмая и не нуждается в заточке. Пока есть подача воды, резак может продолжать работу.

Вода немного помогает. Абразивный гранат, смешанный с потоком, облегчает резку, но он экологически нейтрален и поэтому легко утилизируется. Еще одно ключевое преимущество гидроабразивной резки заключается в том, что она эффективна, но при этом более экологична, чем другие технологии.

Точность гидроабразивной резки

Точность режущей головки и давление воды объясняют, почему в процессе резки можно вырезать пуленепробиваемое стекло практически любой формы или вырезать детали для бомбардировщиков-невидимок. Резка также обычно может выполняться за один разрез, нет необходимости в нескольких резах, получается рез до 25 см практически любого материала, но с полной точностью.

Помимо всего этого, возможно, еще более примечательно то, что водометы также могут выполнять деликатную работу.

Хотя они могут быть связаны с резкой стали или других плотных материалов, профессиональная гидроабразивная резка также может использоваться для создания произведений искусства и сыграла важную роль в создании некоторых потрясающих скульптур (если вы позволите нам упомянуть нашу собственную работу, мы работали над проектами как в Музее Виктории и Альберта, так и в Художественной галерее Уитворта).

Универсальность возможна благодаря возможности настройки различных аспектов резки.