гидроабразивная резка что это такое
Резка водой металла (гидроабразивная резка) под давлением: технология и принципы работы
Гидроабразивная резка – это технология обработки металла, которая проводится с использованием воды и смеси абразива в роли рабочего инструмента. Причем жидкость подается под огромным давлением и 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 c поверхностью, разрушая ее. При этом необходимо поддерживать определенное давление, напор, который обеспечивает необходимую 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
Во время раскроя металлопроката происходят следующие процессы:
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:
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:
Устройство станка, который режет водой
Классический аппарат имеет множество узлов:
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 быстро 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:
Сейчас активно пользуются технологией в различных сферах:
Управление
Для эффективной работы станка 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 под давлением
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:
Недостатки гидроабразивной установки
Есть и некоторые сложности, связанные со станком:
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:
В статье мы рассказали, как водой разрезать металл. В качестве завершения покажем несколько видео:
Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по телефонам 8 (908) 135-59-82; (473) 239-65-79; 8 (800) 707-53-38. Они ответят на все ваши вопросы.
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.
Гидроабразивная резка
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:
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:
Водой под большим давлением разрезают стекло, керамическую плитку, природный камень, резину, полимерные материалы, различные металлы, сплавы.
Резка 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:
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:
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:
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.
Ручная 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:
Принципы проведения работ
Новая технология представляет собой следующую процедуру:
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.
Полезная информация по гидроабразивной резке
Гидроабразивная резка — это вид обработки и резки материалов,в которой вместо режущего инструмента используется струя чистой воды или смеси воды и абразивного материала (гранатового абразива), выпускаемая из режущей головы с большой скоростью и под высоким давлением.
Видео полного процесса гидроабразивной резки снятое нашей компанией:
Особенности гидроабразивной резки:
 |  |  |
Немалую часть себестоимости резки составляют расходы на гранатовый песок. Цена гранатового абразива на российском рынке составляет от 20 до 35 тыс. рублей за тонну в зависимости от производителя. Расход песка на станке составляет от 10 до 25 кг. в час в зависимости от интенсивности резки. Сэкономить на нем можно, если иметь четкое представление, какие материалы можно резать чистой водой, а какие только с добавлением абразива, для этого давайте обратимся к таблице ниже.
Материалы, пригодные для резки чистой водой:
Материалы для гидроабразивной резки:
Бумага, картон и гафрокартон
Металлы, стали и сплавы
Текстиль, войлок, кожа
Камень (мрамор, гранит, лимизит и пр.)
Бетон и железобетон
Стекло (в т.ч. пуленепробиваемое)
Уплотнительные материалы и материалы для тепло- и шумоизоляции
На данный момент в сфере гидроабразивной резки используются два типа насосов высокого давления: линейный насос-мультипликатор и роторный насос прямого действия. Как мультипликаторные насосы, так и насосы прямого привода обеспечивают качественную резку в течении долгого времени, но давайте разберемся чем же они отличаются.
Насос мультипликаторного типа
Насос прямого привода
Неопровержимое преимущество мультипликаторных насосов заключается в максимальном диапазоне давления, до 6200 бар и более при сдвоенной системе насосов высокого давления. Насос прямого привода не в состоянии достичь подобных мощностей. Насос высокого давления с мультипликатором способен резать предельно твердые или толстые материалы, например, титан или толстые бетонные плиты. И в случаях, когда станок для гидроабразивной резки подвергается высоким нагрузкам – например, в сложном многосменном режиме работы – следует выбирать мультипликатор, поскольку это технология более прочная, а компоненты – долговечнее. А если высоконапорные насосы должны быть объединены в сеть, то насос прямого привода вообще не рассматривается, поскольку эта технология не допускает подобного объединения. И, наконец, следует упомянуть, что применение мультипликаторной технологии рекомендуется и в тех случаях, когда процесс резки включает в себя большое количество циклов переключения. Это чаще всего касается использования чистой воды, если должно быть произведено большое число деталей с высокой скоростью резания, например, при резке резиновых уплотнений или при применении в пищевой отрасли. При этом эксплуатационники мультипликаторного насоса используют то преимущество, что давление воды поддерживается даже при закрытом вентиле и, благодаря этому, имеется в распоряжении сразу же после открытия вентиля. Стоит добавить, что в случае выхода из строя мультипликаторного насоса, он проще поддается ремонту и замене частей вышедших из строя.
В нашем каталоге представлены станки гидроабразивной резки только с качественными насосами высокого давления на основе мультипликатора. Так же если Вам требуется новый мультипликатор для Вашего станка, его Вы так же можете приобрести его у нас, для этого посетите наш каталог с запасными частями.
Режущая головка для гидроабразивного станка:
С помощью насоса высокого давления вода сжимается до необходимого давления и затем подается в режущую головку по трубопроводу. Режущая головка обеспечивает преобразование энергии воды, сжатой под высоким давлением, в кинетическую энергию высокоскоростной водноабрзивной струи и ее окончательное формирование в качестве режущего инструмента.
 |
Схема режущей головы:
Вариации режущих голов для гидроабразивного станка:
 |
3-ёх осевая режущая голова.
Традиционный раскрой по трем направлениям. Входит в стандартную комплектацию большинства станков. В некоторых режущих головах присутствует система автоматической прочистки после резки.
5-ти осевая режущая голова с компенсацией конусности реза и возможностью отклонения.
Система динамической компенсации конусности. Благодаря наклону режущей головы конус смещается в сторону детали, формируя ровный срез под углом 90°. Данная опция убирает потребность постобработки материалов после резки. Идеально подойдет для резки стекла, керамического пано, паркетного пола и тд.
5-ти осевая режущая голова 3D с возможностью резки деталей в трёх проекциях, ось А ±45°, ось С ±540°
Позволяет вырезать сложные детали в 3D проекции. Угол поворота головы обычно составляет ±45°, угол наклона (Ось A): ±45°, угол поворота (Ось C — круговая): ±540°(или бесконечное).
Приобрести режущую голову для Вашего станка, Вы можете на нашем сайте в каталоге с запасными частями.
Требования к качеству воды для гидроабразивной резки:
Подача воды для насоса высокого давления должна соответствовать следующим требованиям. Высокая концентрация растворенных твердых веществ, особенно кальция, диоксида кремния и хлоридов, будет влиять на срок службы компонентов НВД. При плохом анализе (графа минимум) воды требуется доукомплектовать станок системой умягчения воды, что бы увеличить ресурс запчастей.
Параметр
Минимум
Хорошее
Лучшее
Диоксид углерода (мг/л)
Свободный хлор (мг/л)
Общее количество растворенных твердых веществ, T D S(mg/l)
Электрическая проводимость [μS/cm]
Общая жесткость в пересчете на CaCO3 (мг/л)
Систему умягчения воды можно заказать у нашей компании, свяжитесь с нами и мы подберем её под Ваш станок.
Для осуществления реза на гидроабразивном станке используются следующие материалы:
Словарь терминов гидроабразивной резки:
Зернистость абразива.
Значения зернистости не соответствуют точному размеру частиц, а означают то или иное распределение частиц различного размера. Абразив с зернистостью 80 будет включать какое-то количество более крупных и более мелких частиц, чем те, что точно соответствуют ситу с ячейками размером 80. Зернистость обычно определяется в результате прохождения абразива через ряд сит, размер ячеек которых уменьшается сверху вниз. При обработке материалов системами абразивной гидроабразивной резки обычно используются абразивы с зернистостью от 220 до 50, чаще всего- 80 и 120. Чем больше значение зернистости (номер сита), тем мельче частицы.
Насос-мультипликатор.
Насос-мультипликатор изначально использовался для гидроабразивной резки и является наиболее распространенной технологией. Насосы-мультипликаторы создают давление воды, используя принцип умножения давления. Принцип умножения давления или соотношения реализуется за счет разницы площади сечения поршня и плунжера, позволяющей повышать давление. Гидравлическое масло под низким давлением действует на поршень, площадь сечения которого в 20 раз больше, чем площадь сечения плунжера, который создает давление воды. Следовательно, давление увеличивается (умножается) в двадцать раз. Например, в случае соотношения площади поперечного сечения поршня и плунжера 20:1 давление масла 207 бар обеспечивает давление воды 4100 бар.
Обратный клапан.
Обратные клапаны применяются в насосах систем гидроабразивной резки. Они обеспечивают прохождение среды, в данном случае воды, только в одном направлении. Например, вода под небольшим давлением поступает по обычному шлангу низкого давления в насос для создания давления. После создания давления обратный клапан низкого давления не позволяет воде проходить обратно, так как это сразу приведет к разрыву шланга низкого давления. Вместо этого открывается другой обратный клапан, позволяющий воде под большим давлением безопасно поступать по стальным патрубкам высокого давления к режущей головке.
Режущая головка.
Режущая головка гидроабразивной резки преобразует давление воды в скорость при прохождении через сопло из драгоценного камня. В случае резки с помощью гидроабразивной резки с абразивом режущая головка также имеет смесительную камеру и трубку. Иногда говорят о наличии на режущей головке запорного клапана. Этот клапан находится перед соплом и позволяет оператору открывать или перекрывать поток воды.
Скорость потока.
При гидроабразивной резке повышение давления повышает скорость струи воды с абразивом. При выходе потока из сопла все зависит от скорости. После прохождения водой сопла в потоке не остается давления. В случае абразивной гидроабразивной резки по мере повышении скорости потока ускоряется процесс резки. Чем меньше диаметр струи, тем меньше требуется абразивного материала.
Фокусирующая трубка (смесительная трубка).
Используемая в гидроабразивной резке смесительная трубка является конечным элементом режущей головки. Наиболее часто используются смесительные трубки с внутренним диаметром 1,016 мм и длиной 101,60 мм. С такими трубками обычно используется абразив зернистостью 80. При обычной резке смесительная трубка из высококачественного материала (композитный карбид с очень малым количеством вяжущего вещества для обеспечения максимальной стойкости износу) изнашивается со скоростью увеличения диаметра примерно на 0,025 мм за 6 — 8 часов работы, при этом износ происходит концентрически.
Водяное сопло.
Для создания потока, давление воды необходимо преобразовать в скорость. Это преобразование происходит при прохождении воды через мельчайшее сопло из драгоценного камня. Отверстие в сапфире, рубине или алмазе имеет диаметр от 0,08 до 0,51 мм (обычно 0,36 мм). Чем больше диаметр сопла, тем больше воды и энергии требуется для поддержания давления.
Диаметр сопла не определяет максимальное давление воды — максимальное давление определяется только мощностью и конструкцией насоса. Чтобы обеспечить целостность потока, верхняя поверхность сопла имеет очень острую кромку. Неровная или скругленная кромка будет создавать неровную, турбулентную струю, которая может иметь угловую траекторию, что недопустимо. Сопло может разрываться струей воды по двум основным причинам. Первая — на соме может откладываться кальций, который скалывается и приводит к выходу сопла из строя. Вторая — кромка сопла может стать скругленной или расколоться под действием частиц. Сопло либо находится в хорошем состоянии, либо выходит из строя. Постепенный износ встречается редко. Сопла из сапфира и рубина служат 40 — 200 часов, в зависимости от качества воды и давления. Алмазные сопла примерно в 8-10 раз дороже рубинов или сапфиров, но их срок службы тоже в 8-10 раз больше.
Ширина реза.
Ширина реза — это ширина разреза, паза или выемки, полученной в результате резки. В случае гидроабразивной резки с абразивом на значение ширины реза непосредственно влияет диаметр смесительной трубки. Ширина реза примерно на 10-20% больше диаметра смесительной трубки.
Таким образом в случае смесительной трубки диаметром 0,76 мм ширина реза будет составлять 0,84 мм. Конечно, по мере увеличения диаметра трубки ширина реза увеличивается. За 8 часов прохождения струи диаметр трубки увеличивается примерно на 0.25 мм. Малая ширина реза гидроабразивной резки является ключевым показателем, позволяющим изготавливать сложные детали. Для гидроабразивной резки без абразива ширина реза составляет от 0,076 до 0,381 мм, а для гидроабразивной резки ширина реза составляет м 0,381 до 1,778 мм (обычно 1,016 мм).
Полезные советы по обслуживанию и уходом за гидроабразивным станком :
 |
 |
 |