Гидроабразивная резка

Под гидроабразивной резкой подразумевается резка высокоскоростной струёй воды или струёй воды, смешанной с абразивным гранатом (гидроабразивная резка). Принцип действия этого метода заключается в том, что поток воды, проходя через отверстие диаметром 0,2 … 0,4 мм, разгоняется до скорости порядка 900 м/мин и направляется на разрезаемую поверхность. При гидрорезке в поток воды добавляется гранатовый абразив. Во время столкновения с разрезаемым материалом кинетическая энергия струи преобразуется в механическую энергию, что приводит к микроразрушениям обрабатываемого материала, что и составляет суть процесса резания.

Применение и технологический процесс.

Спектр применения установок гидроабразивной резки необычайно многогранен, включая резку мрамора и гранита, стекла, различных металлов, в том числе сплавов на основе никеля и титана, нержавеющих сталей, композитных материалов, фанеры, резины и бумаги.

С технологической точки зрения, процесс разрезания материалов на станках для гидроабразивного резания представляет собой следующее:

С помощью насоса высокого давления вода под давлением ~4 100 Бар через соединительные трубки подается к режущей головке, в которой установлена форсунка с очень малым проходным сечением (?0,08-?0,5 мм). Вода, проходя через форсунку, конвертирует высокое давление в кинетическую энергию струи. Скорость водяной струи на выходе достигает 900 м/сек. Затем, струя воды, проходя через смесительную камеру, захватывает абразивные частицы, поступающие из бункера. Образованная таким образом смесь воды и абразива направляется через абразивное сопло на поверхность материала и разрушает его.

В качестве режущего инструмента в водорезке используется гранатовый песок. Благодаря своему кристаллическому строению, гранат как минерал обладает высокой прочностью и плотностью (3.6-4.1, что почти в два раза выше, чем у обыкновенного кварцевого песка).

Конструкция установок гидроабразивной резки состоит из следующих основных узлов:

• Рабочий стол (от 1 до 18 метров) с установочной плитой, изготовленной в виде решетки.
• Портал, имеющий запатентованную конструкцию с шарнирными соединениями, позволяющую избежать перекосов и заклинивания, с установленными на нем режущими головками. На портал могут быть установлены от одной до десяти режущих головок, а также сверлильное устройство, применяемое при гидроабразивной резке некоторых пластиков.
• Станина с направляющими портала, расположенными на максимальном расстоянии от рабочей зоны, что предохраняет их от попадания абразива и грязи, а также от изменения линейных размеров червячного вала вследствие температурных перепадов.
• Насос высокого давления.
• Режущая головка, имеющая запатентованную конструкцию, оснащается встроенным датчиком удара, позволяющим избежать столкновения режущей головки с поверхностью обрабатываемого материала в случае наличия неровностей на поверхности разрезаемого материала.
• Бункер для хранения и подачи абразива.
• Устройство для сбора отходов и отработанного абразива, и очистки воды.
• Устройство ЧПУ, позволяющее вводить заданную геометрию детали, оптимально размещать её на поверхности заготовки, а также корректировать программу обработки.
• Дополнительные устройства, позволяющие контролировать процесс разрезания материалов и облегчающих работу оператора, например:

Датчики наличия абразива в бункере, подающие предупреждающие сигналы оператору об окончании минимального запаса абразива и отключающую станок для гидроабразивной резки, в случае полного его отсутствия; датчик контроля влажности абразива, отключающего подачи абразива в камеру смешивания в случае попадания воды в бункер и/или подающие трубки, и др.

Сравнивая установки для гидроабразивной резки с другими с традиционными методами резки, такими как плазменная и лазерная резка, системы гидроабразивной резки имеют ряд существенных преимуществ:

• разрезаемый материал не подвергается термическому воздействию, т.е. не требует дополнительной термической обработки.
• принцип резания находится вне зависимости от физических свойств разрезаемого материала.
• отсутствие вредных пыли и газов.
• инструмент резки (струя воды или вода + абразив) не нуждаются в переточке.
• низкое тангенциальное усилие резания на деталь, в отдельных случаях не требуется закрепления разрезаемого материала на столе.
• небольшая ширина реза, что сказывается на уменьшении отходов и на улучшении экономичности раскроя.
• высокая скорость резания любых материалов.
• возможность резки сложных контуров.
• быстрая переналадка.