Гидроабразивная резка металла сделать самому своими руками. Оборудование для гидроабразивной резки металла

Новые высокотехнологичные способы обработки материалов нередко базируются на принципах естественных природных явлений. Гидроабразивная методика как раз к таким и относится, повторяя процесс эрозии. Суть ее заключается в воздействии водной среды на поверхность материала. Конечно, для производственной сферы данная технология была оптимизирована, например за счет совмещения жидкости с инородными элементами. Кроме этого, гидроабразивная резка металла предполагает подачу струи под сильным давлением, в результате чего достигается и высокая скорость обработки.

Особенности технологического процесса

Как уже отмечалось, технология базируется на принципе естественной эрозии. То есть физическое воздействие на обрабатываемый материал происходит за счет высокоскоростной струи, смешанной с твердыми абразивами. В ходе операции скоростной поток твердофазных элементов выполняет отрыв и унос из места обработки мелких частиц металла. Эффективность, с которой происходит гидроабразивная резка металла, зависит от множества параметров организации данного процесса. Например, имеет значение состав струи, расход воды и сила давления. Отдельного внимания заслуживает и абразивный материал – специалисты подбирают фракцию в соответствии с требованиями к характеристикам раскроя.

В отличие от других методов обработки данная техника не предполагает деформирующего и теплового воздействия. Это значит, что гидроабразивная резка металла позволяет сохранять первоначальные физико-механические качества заготовки. Но для достижения ожидаемого результата необходимо использовать специальное оборудование.

Оборудование для резки

Обычно для выполнения таких операций применяют специальные установки. В качестве их основы выступают несущие опоры из нержавеющего металла. Для поддержания заготовок применяются быстросменные ребра, которые также позволяют защищать опоры от воздействия рабочей струи. В целях обеспечения защиты рабочего участка от пыли и шума станок также снабжают механизмом быстрого управления водой. То есть в процессе операции обрабатываемый материал может полностью находиться в водной среде. Что касается эксплуатационных возможностей, то станок гидроабразивной резки металла дает возможность справляться с нержавеющей сталью толщиной до 200 мм. Примечательно, что показатели твердости материала для станков такого типа не имеют значения. Тонкая высокоскоростная струя диаметром в 1 мм способна выполнять четкую резку с высоким допуском.

Вспомогательные устройства

С целью повышения точности резки некоторые модели станков обеспечиваются и устройствами позиционирования. Их представляют индуктивные линейные сенсоры, с помощью которых оператор может достичь повышенной точности фиксации. Правда, многое зависит и от выполнения осей перемещения – в лучших моделях комбинация направляющих и датчиков позиционирования дополняется плавностью хода и оптимальной скоростью движения. Также установка гидроабразивной резки металла может комплектоваться баком для абразива. В процессе работы он автоматически пополняет запасы этого компонента, ориентируясь на информацию датчиков контроля.

Ручные станки для резки

Обычно к этой категории станков относят модели, не имеющие ЧПУ. Иными словами, управление рабочим процессом в определенной мере перекладывается на оператора. Пользователь своими руками должен выставлять угол наклона резки, а в некоторых случаях и фиксировать позицию функциональной установки. Но при условии соблюдения правил эксплуатации в этом случае также можно рассчитывать на высокую точность, с которой будет выполнена гидроабразивная резка металла. Оборудование без программного обеспечения снабжается теми же техническими узлами, что и более совершенные модели. Поэтому теоретически качество выполнения должно сохраняться на оптимальном уровне. Более того, в некоторых ситуациях самостоятельная настройка и контроль резки позволяют достичь более высоких результатов обработки.

Техника выполнения резки своими руками

Управление процессом резки в ручном режиме предусматривает, что пользователь будет самостоятельно осуществлять подачу заготовок и контролировать их передвижение с позиционированием. Также в некоторых случаях в перечень операторских задач входит и регуляция системы охлаждения. На практике гидроабразивная резка металла своими руками выполняется посредством специальных кнопок. Например, для позиционирования оператор должен ввести несколько значений по координатам. Но даже ручное управление полностью не избавлено от контроля со стороны электронной системы. Так, при вводе ошибочных данных техника возвращает значения рабочих показателей в исходное положение.

Плюсы и минусы технологии

К достоинствам резки такого типа можно отнести четкость линии раскроя, возможность справляться практически с любыми металлами, а также взрыво- и пожаробезопасность операции. Среди недостатков такой обработки отмечают низкую скорость при работе с тонколистовой сталью, невысокий уровень износостойкости функциональных элементов и дороговизну расходного материала, то есть абразива. Тем не менее экономически технология себя оправдывает. Например, услуги гидроабразивной резки металла позволяют качественно справиться с ответственными операциями при подготовке материала для последующего монтажа. Более того, сэндвич-панели, сотовые листы и другие ячеистые стройматериалы можно резать только таким способом. Для повышения производительности многие компании также практикуют и пакетную резку, что позволяет экономить время.

Заключение

Режущие качества абразивных материалов давно используются в разных сферах. На схожем принципе, в частности, работает пескоструйный инструмент, позволяющий выполнять качественную и быструю шлифовку поверхностей. В свою очередь, гидроабразивная резка металла обеспечивает высококачественный результат в работе с разными листами и конструкциями. Кроме точности выполнения раскроя можно отметить и отсутствие вредных процессов, которыми сопровождаются традиционные способы обработки. В частности, тепловые и механические воздействия лишь в редких случаях позволяют обойтись без деформации зоны, окружающей место реза. Но расплачиваться за качественный результат гидроабразивной обработки приходится высокими затратами на расходный материал – чем эффективнее абразив, тем выше его цена.

Гидроабразивная резка — объяснение процесса, преимущества и материалы [Часть 2]

Гидроабразивная резка — это уникальный высокоэффективный процесс получения чистых резов различных материалов. Поскольку нет нагрева, это отличный способ избежать тепловых деформаций, обеспечивая при этом гладкий и чистый рез. Хотя многие люди ассоциируют данный процесс с резкой металлов, существует множество различных материалов, при резке которых можно использовать гидроабразивную резку.

Материалы для гидроабразивной резки

Этот процесс совместим с широким спектром материалов. В этом разделе мы рассмотрим различные типы материалов, которые могут быть эффективно разрезаны с помощью гидроабразивного резака. Мы рассмотрим:

• Металлы;
• Древесину;
• Резину;
• Керамику;
• Стекло;
• Камень и плитку;
• Продукты питания.

Металлы

Благодаря высокой скорости и давлению в гидроабразивных системах они способны с относительной легкостью резать тонкие и толстые листы металла. Этот процесс способен резать чрезвычайно твердые материалы, такие как титан и инконель, а также обычные металлы, такие как алюминий и мягкая сталь.

Этот процесс в основном используется для резки толстых заготовок, которые невозможно разрезать лазером или плазмой. Для более тонких металлов лазерная резка имеет преимущество перед гидроабразивной по скорости резки. Гидроабразивный резак с насосом мощностью 30 л.с. может резать титан толщиной 12 мм со скоростью 180 мм/мин.

Для металлов гидроабразивная резка дает преимущество в виде отсутствия образования зоны термического влияния, что значительно улучшает конечное качество детали. Также в большинстве случаев нет необходимости во вторичной отделке, так как этот процесс обеспечивает атласно-гладкие края.

Металлические детали, вырезанные гидроабразивным способом, имеют высокое качество и поэтому используются в самых требовательных отраслях, таких как аэрокосмическая промышленность, где нет права на ошибку.

Дерево

Качественный станок гидроабразивной резки может эффективно резать древесину толщиной до 125 мм со скоростью до 15 м/мин. Его можно использовать как для раскалывания древесины, так и для вырезания замысловатых форм. Кроме того, струя проходит через древесину с такой высокой скоростью, что практически не вызывает смачивания поверхности. Это предотвращает впитывание воды древесиной. Высокое давление также вызывает минимальное расслоение.

Однако при наличии сучков в древесине может потребоваться повторная калибровка машины. Либо мы можем использовать более высокое давление, которое позволит прорезать сучки вместе с участками без сучков, либо использовать разное давление для разных участков. Использование любого из этих вариантов может повлиять на конечное качество детали.

Резина

Гидроабразивная технология также все чаще используется для резки резины различной толщины. Ключевым преимуществом гидроабразивной резки является то, что она не создает вогнутых краев, в отличие от вырубки. Технология также не ограничена толщиной резины. Гидроабразивный станок может резать резину различной твердости и толщины до желаемого конечного качества.

Во многих случаях гидрорезки без абразива может быть достаточно для удовлетворения технических требований к резиновым изделиям. Резка струёй воды без абразива можно легко разрезать губчатую резину толщиной до 50 мм и твердую резину толщиной более 25 мм с двунаправленным допуском 0,25 мм.

Керамика

Гидроабразивная технология широко используется в промышленности для резки керамики. Керамика — твердый и хрупкий материал, который трудно поддается обработке. Он не выдерживает чрезмерного давления, которому подвергается заготовка при других методах механической резки.

При гидроабразивной резке на заготовку не оказывается чрезмерное давление, за исключением точки реза. Это делает её идеальной для резки керамики. Резак может проделывать собственное начальное отверстие и точно вырезать сложные формы.

Технология ЧПУ используется в сочетании с гидроабразивной резкой для обеспечения высокой точности и хорошего качества кромок.

Стекло

Гидроабразивную резку можно использовать для резки различных видов стекла с невероятной детализацией. Ей можно разрезать самое хрупкое стекло без трещин и кратеров. С другой стороны, вы можете использовать её для резки витражей.

При гидроабразивной резке не требуется травления или разбивка. Но начальные отверстия пробиваются под меньшим давлением из-за склонности к образованию трещин. Гидроабразивный станок может разрезать до 50 мм пуленепробиваемого стекла, для других типов стекол эта цифра еще больше.

Камень и плитка

Камень и плитка — еще одна распространенная область применения гидроабразивных резаков. При правильных технических настройках можно использовать гидроабразивный резак для цемента, керамики, стекла, гранита, известняка, мозаики, металла, фарфора, травертина и карьерной плитки.

Продукты питания

Гидроабразивная резка широко используется в пищевой промышленности благодаря преимуществам в области санитарии и производительности. Министерство сельского хозяйства США также одобряет ее использование, поскольку процесс не загрязняет продукты питания бактериями или другими загрязняющими веществами.

Гидроабразивный станок выполняет точную резку и порционирование мелких и крупных продуктов питания, таких как конфеты, выпечка, птица, рыба и замороженные продукты.

Гидроабразивная резка по сравнению с другими методами резки

Гидроабразивная резка имеет довольно много преимуществ перед другими методами резки. В этом разделе мы сравним гидроабразивную резку с другими методами, такими как электроэрозионная обработка, лазерная и плазменная резка, по следующим параметрам.

• Толщина материала;
• Формирование термического нагрева;
• Допуск детали;
• Настройка операции.

Толщина материала

Гидроабразивная резка может разрезать практически любой материал толщиной 300 мм (для некоторых материалов — до 600 мм). Лазерный станок используется для металлов толщиной до 25 мм (для некоторых материалов меньше), исключая отражающие металлы, в то время как электроэрозионный станок работает только с проводящими материалами толщиной менее 300 мм.

Плазма может резать почти все металлы толщиной до 50 мм (75 мм для некоторых). Пламенная резка (кислородная резка) — еще одна альтернатива, которая может работать с металлами толщиной до 150 мм, но она имеет определенные ограничения. Резка алюминиевых и медных сплавов не представляется возможной, а качество кромок сильно отличается в пользу гидроабразивной резки.

Гидроабразивная резка почти всегда является предпочтительным выбором, если толщина материала велика и/или требуется хорошее качество кромки.

Образование зоны термического влияния

При гидроабразивной резке не образуется зона термического влияния, в то время как при электроэрозионной резке зоны термического влияния очень мала. Лазерная и плазменная резка может иметь значительную глубину зоны термического влияния в зависимости от используемого в процессе газа. Это делает необходимой постобработку.

Допуск деталей

Лазерная и электроэрозионная обработка могут соответствовать спецификациям допусков гидроабразивной резки на уровне 0,025 мм. Плазма может обеспечить точность только до 0,25 мм. Скорость резки может повлиять на этот аспект. При увеличении скорости уменьшаются обрабатываемые допуски.

Настройка операционной системы

Настройка гидроабразивного станка остается относительно одинаковой вне зависимости от материала. Все остальные сравниваемые методы требуют различных настроек для разных работ и даже могут потребовать различных расходных материалов.

Заключение

Гидроабразивная резка имеет множество преимуществ перед другими методами. Благодаря своей универсальности, позволяющей работать практически с любыми материалами и при этом безопасности, устойчивости и точности, этот метод широко используется во многих отраслях.

Однако предприятия обычно предпочитают лазерную резку, когда требуется более высокая скорость резки. Хотя толщина материала должна находиться в определенных пределах, а воздействие тепла должно быть допустимым. Увеличение скорости также снижает конечную стоимость изделия за штуку, что делает лазерную резку более доступной, чем гидроабразивную резку в некоторых случаях.

Гидроабразивная технология применяется в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, текстильная промышленность, здравоохранение, горнодобывающая промышленность и многих других. Ожидается, что по мере развития технологий гидроабразивная резка будет становиться все более дешевой и распространенной в обрабатывающей промышленности.

Водоструйный резак из дешевой мойки высокого давления

• по:

Дженни Лист

Мы привыкли к тому, что фрезерные станки с ЧПУ и 3D-принтеры становятся основным продуктом наших мастерских, и благодаря чудесам международной торговли даже скромный лазерный резак доступен большинству экспериментаторов. Но есть один инструмент, который до сих пор избегал всего, кроме коммерческого использования или очень хорошо зарекомендовавшего себя гидрорезака. В этих машинах используется струя воды под высоким давлением, обычно несущая поток абразивных частиц, для разрезания материала, находящегося под ними. С нашей точки зрения, они интересны тем, что могут резать металл, что обычно невозможно с лазерными резаками в пределах нашей досягаемости.

Водорез — это то, что, как вам может показаться, экспериментатор не сможет сделать самостоятельно, но [Прикладная наука] готово опровергнуть это мнение. Он взял дешевую мойку высокого давления и модифицировал ее, чтобы обеспечить гораздо более высокое давление воды для гидрорежущей головки.

Его очень подробное описание модификаций делает просмотр чрезвычайно интересным, и мы поместили видео ниже разрыва. Более высокое давление достигается за счет модификации переключателя давления омывателя новой механической обработкой втулки и более сильной пружины. Описание работы переключателя омывателя интересно само по себе. Затем мы подвергаемся полному демонтажу водяной режущей головки с абразивной подачей, трубкой из карбида вольфрама и рубиновым соплом. Этот последний компонент удивительно дешев. Затем он кратко описывает его конструкцию, особенно в отношении выбора размера отверстий, подходящего для насоса. Наконец, мы взглянем на его систему подачи абразива и на пластиковую воронку, которую он использует, чтобы вода не вытекала из бункера.

На данный момент резак статичен, но его очевидный следующий шаг — перенести его на некую форму стола ЧПУ. Если этот проект сделает резку водой на один шаг ближе к массам, мы не можем ждать!

В прошлом мы предлагали здесь более одного гидроабразивного резака, но с таким низким бюджетом — ничего. Группа студентов построила один примерно за 5000 долларов, в то время как проводилась кампания по сбору средств на один примерно за 3500 долларов.

Спасибо [varun s] за подсказку.

Posted in Инструментальные хакиTagged cnc, мойка высокого давления, гидрорезка, резка водой

Можете ли вы сделать гидроабразивный резак за несколько сотен долларов?

Наука
цех

3 августа 2017 г.

Если вы никогда не видели Applied Science, канал Бена Красноу на YouTube , вам нужно подписаться на него сейчас. Бен снимает увлекательнейшие видеоролики, посвященные практическому применению науки и высоких технологий. Каким бы ни был предмет, он терпеливо, четко и методично рассказывает о предпринятых им экспериментах, оборудовании, которое он использовал, о том, что он обнаружил, с какими проблемами столкнулся и к каким выводам пришел из своих усилий. Я чувствую себя умнее и лучше понимаю, как на самом деле устроен мир вокруг меня после просмотра видео Бена.

В этой части Прикладная наука Бен делает нечто действительно примечательное. Он создает полезный гидроабразивный резак, способный резать металл, дерево и другие материалы. Он достигает этого, используя установку, которую собрал всего за несколько сотен долларов. Сердцем системы является мойка высокого давления Sun Joe, которую он купил за 150 долларов на Amazon . Коммерческий гидроабразивный резак стоит десятки тысяч долларов. Даже супердешевый резак, такой как Wazer, собранный на Kickstarter несколько лет назад, продается за 60000 долларов.

Самодельная установка Бена может и не выглядит особенной, но свою работу она выполняет. На видео вы видите, как он прорезает 1/16-дюймовый алюминий (со скоростью ~ 2″/мин с 0,4 фунта/мин абразива при 3200 psi), 1/8-дюймовый алюминий (примерно на 1/2 скорости резания, абразив и значения psi одинаковы), 3/8″ твердая древесина, пенопласт (в режиме только воды/без абразива) и хлеб (да, хлеб).

Водорез, который он создает, в основном состоит из мойки высокого давления (в которую ему пришлось внести несколько простых модификаций), водяного отверстия, смесительной трубки (сопло), режущей головки, фитингов высокого давления, манометра, и клапан. Он получил большую часть этих деталей у AccuStream (поставщик запчастей для гидроабразивной резки) и у McMaster-Carr.

Что касается бункера для абразива, после изучения коммерческих бункеров он понял, что они в основном представляют собой ванну с гравитационной подачей с отверстием в дне (и средством регулировки количества абразива). Итак, он сделал свой собственный. Список используемых деталей и ссылки на поставщиков приведены в описании к видео.

Бен приходит к выводу, что, в общем и целом, такая причудливая самодельная установка на самом деле вполне пригодна для использования. Он не может резать со скоростью коммерческой машины, но для хобби и использования в небольших магазинах это может быть просто билет. Вы точно не сможете побить цену! В конце видео Бен рассказывает о том, как он мог бы вывести его на новый уровень, оснастив его дешевой станиной с ЧПУ, чтобы сделать резку автоматизированной и управляемой компьютером. Также имеет смысл создать какую-то изоляцию для всего устройства, если вы планируете использовать устройство для реальной повседневной работы.