Гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка представляет собой отдельное направление в металлообработке, в основе которой лежит разделение материалов водяной струей высокого давления смешанной с гранатовым песком. Вода, сжатая насосом высокого давления до 4000 атм., проходит через сопло, попадает в смесительную камеру, в которую, в свою очередь, из системы подачи абразива подается гранатовый песок с размером частиц 0,08-0,2 мм. Далее, смесь воды и абразива проходит через фокусирующую трубку со скоростью около 1200 м/с, и попадая на поверхность разрезаемого материала, производит его резку. После резки, остаточная энергия струи гасится водой, которой предварительно заполнен водосборник (бак под решеткой рабочего стола).

Гидрорезка (водоструйная резка) – вид резки, при котором материал обрабатывается тонкой сверхскоростной струей воды.

Благодаря использованию ресурсов, воды и камня при гидроабразивной резки можно резать практически любой материал толщиной до 200 мм.

Резак гидроабразивной резки изображен на рис.141.

Для снижения шума, возникающего при работе гидроабразивного потока, применяют обработку под водой (рис.142). Типовой гидроабразивный поток с абразивом по мере его прохождения через воздух создает уровни шума 100-120 дБ. Благодаря тому, что водный поток высокого давления находится под водой, создается минимальный уровень шума менее 78 дБ.

Гидроабразивная резка может быть использована для обработки любых материалов: картона, кожи, ткани, резины, керамики, натурального камня, железобетона, полимеров, металлопласта, металлов, сплавов.

Области применения распространяется прежде всего на обработку твердых материалов, а также на изготовление усложненных контуров:

- обработка высококачественных сталей, в частности сплавов на основе никеля;

- обработка легких и цветных металлов, а также любых толстолистовых металлов (до 100 мм);

- резка стекла, бронированного стекла, акрилового стекла;

- нарезка декоративных деталей из натурального камня, например гранита или мрамора;

- обработка материалов для авиационной и космической промышленности, таких, как толстостенные, волокнисто-усиленные пластмассы и сплавы титана;

- обработка любого типа пластмасс, пеноматериалов;

- обработка комбинированных материалов, материалов с покрытием;

- обработка высокопроизводительной керамики;

- обработка дерева;

- применение в рамках производства единичной или мелкосерийной продукции.

Современное развитие в технологии гидроабразивной резки, программном обеспечении делает гидроабразивную резку самой быстрой, самым универсальным процессом резания и экономичным в машиностроительной индустрии.

Преимущества технологии гидроабразивной резки

- Универсальность. Водно-абразивная струя с легкостью режет мягкие и твердые материалы, даже такие, как сплавы титана, сталь, керамику, композиты. При этом не наблюдается разрывов в структуре и изменения физико-механических характеристик. Высокая гибкость, способность резать любые материалы, в том числе термочувствительные, а также большой толщины.

-Отсутствие теплового воздействия. Возникающее в процессе резки тепло уносится струей воды, и заготовка не нагревается. Это преимущество имеет особое значение при обработке материалов, восприимчивых к нагреву. Температура в зоне резания не превышает 90`С и не влечет за собой пригорания и оплавления. Отсутствует термическая деформация или структурное изменение материала в процессе резки.

-Возможность обрабатывать сложные профили и контуры, работать под любым углом к поверхности. Это весьма важная характеристика гидроабразивной резки, позволяющая использовать ее при обработке хрупких материалов.

-Высокая технологичность процесса. Роль режущего инструмента выполняет струя воды, и это снижает ударную нагрузку на заготовку. Также сам «инструмент» не нуждается в регулярной заточке. Гидроабразивная резка осуществляется без непосредственного контакта установки с материалом. Деталь может находиться на расстоянии до 200 м от насоса, и это не снижает тангенциальное усилие, производимое на нее гидроабразивной струей. В некоторых случаях от одного насоса могут работать две и более режущих головки. Гидроабразивную резку можно вести на земле, на большой высоте и даже на глубине 200-300 м под водой. Процесс резки можно начать в любой точке изделия, т.е. не требуется начального сверления.

-Полная автоматизация процесса. Аппараты гидроабразивной резки предусматривают компьютерный контроль над соблюдением технологии. Специальные оптические устройства слежения позволяют минимизировать участие человеческого фактора.

-Приемлемое качество разреза. Степень шероховатости финишной поверхности очень низкая и находится в пределах Ra 0,5-1,5 мкм. Это означает, что необходимость в дополнительной обработке возникает редко. Не образуются заусенцы или окалина, которые необходимо удалять на последующих операциях. Очень узкий шов разреза, что дает экономию материала (около 0,8-1,2 мм).

-Экономичность и доступность. Компонентами гидроабразивной резки являются вода и абразивные частицы. И то, и другое обходится недорого, расход воды низок - 3-4 л в минуту. Высокая скорость процесса позволяет экономить время и повысить производительность. Нет необходимости в пресс-формах и в хранении моделей. Нет необходимости в заточке инструмента.

-Безопасность. Процесс гидроабразивной резки не может стать источником взрыва или возгорания ввиду отсутствия накопленного тепла. Также процесс не образует шлака, пыли, радиоактивных выбросов. Уровень шума составляет 80-95 дБ. Отсутствует образование пыли или ядовитых газов.

-Высокая производительность с минимальным перемещением материала.

-Программирование резки с использованием системы CAD/CAM (автоматизированного проектирования и производства). Возможность встраивания в системы гибкого производства.

Возможно как двухмерное, так и пространственное ведение резки. Инструмент – водная струя – работает в любом направлении.

Недостатки

- Одними из узких мест технологии гидрорезания считаются недолговечность сопла и трудности его изготовления. Оно довольно быстро изнашивается из-за высокого давления жидкости.

- высокая, по сравнению с другими технологиями, энергоемкость;

- дороговизна оборудования для гидроабразивной резки;

- несоответствие фактических характеристик и установок заявленным, что является помехой при резке некоторых материалов;

-малые масштабы производства у потенциальных потребителей, не позволяющие окупить стоимость гидрорежущего оборудования.