Что такое гидроабразивная резка? Как она работает?

Гидроабразивная резка это высокоскоростной процесс эрозии, при котором вода под высоким давлением продавливается через рубиновое или алмазное сопло в смесительную камеру. Это давление создает вакуум, втягивая гранатовый песок в поток воды. Полученная смесь затем обдувается материалом, вызывая быструю эрозию, которая эффективно разрезает его. Этот процесс сделал гидроабразивную резку мощным и универсальным методом, широко используемым в различных отраслях промышленности по всему миру.

Что такое гидроабразивная резка?

Гидроабразивная резка использует струю воды под высоким давлением, смешанную с абразивным материалом, для резки широкого спектра материалов.

Водяной насос высокого давления нагнетает воду. Эта вода течет по трубке высокого давления в режущую головку. В режущей головке вода течет через сопло, превращая ее в чрезвычайно тонкую струю. Эта струя режет любой материал, помещенный перед ней.

Машина для гидроабразивной резки может создавать давление до 100 000 фунтов на квадратный дюйм или около 6900 бар. Для сравнения, пожарные шланги обычно создают давление от 8 до 20 бар. Водоструйное сопло оснащено системой технического зрения, что обеспечивает точную и эффективную резку детали.

Легко манипулировать соплом для резки различных материалов. В зависимости от того, используется ли абразивное вещество или нет, существует два типа методов гидроабразивной резки:

• Абразивно-гидроабразивная резка
• Чистая гидроабразивная резка

Абразивно-гидроабразивная резка

1. входное отверстие для воды высокого давления; 2. драгоценный камень (рубин или алмаз); 3. входное отверстие для абразива; 4. смесительная трубка; 5. защитный кожух; 6. режущая струя воды; 7. разрезаемый материал

При резке более твердых материалов абразивные вещества смешиваются с водой. Это происходит в смесительной камере, расположенной в режущей головке непосредственно перед выходом абразивной струи из системы.

Популярные агенты для абразивной гидроабразивной резки - это взвешенные частицы, гранат и оксид алюминия. По мере увеличения толщины/твердости материала должна увеличиваться и твердость используемых абразивов.

С правильными абразивами можно резать различные типы материалов. Обычными материалами, которые режут абразивами, являются керамика, металлы, камни и толстые пластики. Однако есть определенные исключения, такие как закаленное стекло и алмазы, которые нельзя резать абразивной водой. Закаленное стекло разбивается при резке струей воды.

Чистая гидроабразивная резка

Гидроабразивные резаки также работают без добавления абразивов, в основном для резки мягких материалов. Гидроабразивный резак, разработанный только для этой цели, не имеет смесительной камеры или сопла. Насос высокого давления выдавливает воду под давлением из отверстия для создания точных разрезов на заготовке. Хотя большинство промышленных режущих устройств, использующих технологию гидроабразивной резки, позволяют использовать оба метода.

Чистый процесс гидроабразивной резки менее инвазивный по сравнению с абразивной гидроабразивной резкой. Струя также исключительно тонкая и не оказывает дополнительного давления на заготовку.

Чистая гидроабразивная резка идеально подходит для мягких материалов, таких как пенопласт, войлок, дерево, резина, продукты питания и тонкий пластик.

Ключевые компоненты системы гидроабразивной резки

Для эффективной работы систем гидроабразивной резки необходимо взаимодействие нескольких основных компонентов, каждый из которых имеет определенную цель — обеспечение точности и эффективности:

• ‍Насос - генерирует воду сверхвысокого давления, обычно до 6000 бар, для современных систем, таких как Flow HyperJet®.‍
• Режущая головка - содержит отверстие, обычно изготавливаемое из рубина, сапфира или алмаза. Отверстие фокусирует воду под высоким давлением в тонкую, высокоскоростную струю, служащую основным режущим инструментом для точных и сложных разрезов.‍
• Смесительная камера - в абразивных системах гранатовый песок вводится в поток воды, что повышает режущую способность.‍
• X/Y-стол - отвечает за точное перемещение режущей головки в процессе резки. Позволяет создавать сложные формы и узоры, управляя направлением и скоростью режущей головки, обеспечивая высокую точность.‍
• Управляющее программное обеспечение - программы типа FlowMaster® контролируют процесс резки, обеспечивая точность и эффективность.

Превосходное качество кромки

Никакой другой метод резки не сравнится с превосходным качеством кромки, которое вы получите при гидроабразивной резке. Гладкие, однородные кромки без заусенцев — вот причины, по которым дизайнеры и производители выбирают именно этот метод резки.

Превосходное качество кромки достигается за счет использования комбинации скорости воды, давления, размера сопла и расхода абразива. Во многих случаях гидроабразивная резка устраняет необходимость во вторичной отделке, что существенно экономит время, затраты и повышает эффективность вашей производственной линии.

Повысьте эффективность и сэкономьте деньги в своей мастерской

Гидроабразивная резка становится одним из самых экономически эффективных решений на рынке, поскольку это процесс холодной резки. Альтернативные методы горячей резки сталкиваются с вероятностью возникновения зон нагрева деталей/фитингов, которые часто приводят к деформации деталей, делая их неточными и непригодными для использования. Гидроабразивная резка довольно легко справляется с этой проблемой с помощью процесса холодной резки, так что вероятность того, что вы выбросите материал, практически сводится к нулю.

Время и эффективность в вашей мастерской улучшатся благодаря тому, что гидроабразивная резка требует незначительной обработки кромок или вторичной отделки после резки. Это означает, что вы можете начать свой следующий рез или проект, пока другие, использующие альтернативную резку

Сверхточные внутренние вырезы

С точностью резки от ±0,1 до ±0,2 мм гидроабразивная резка становится инструментом выбора при выполнении внутренних вырезов. Художественные работы, индивидуальные узоры, уникальные дизайны и логотипы можно легко изготовить с помощью процесса гидроабразивной резки. Это дает вашему бизнесу возможность предоставлять более высокий уровень обслуживания вашим клиентам.

Материал и толщина не имеют значения при использовании станка для гидроабразивной резки

Острая как игла режущая струя, состоящая из смеси воды и абразивного раствора, прорезает большинство материалов, доступных в производстве. Ограничения по толщине материала уйдут в прошлое, поскольку вы сможете резать такие изделия, как алюминий, многослойные материалы, композиты и закаленные стали толщиной более 25 мм.

Зоны теплового воздействия отсутствуют

Тепловая деформация и закаленные края были распространенной проблемой, с которой сталкивались производители до появления гидроабразивной резки. Использовались процессы резки, которые генерировали большое количество тепла, что создавало значительные проблемы для мастерских. Одной из основных проблем было создание зон нагрева внутри материалов, что приводило к изменению молекулярной структуры этого материала. Это имело вторичные эффекты для материала, что часто приводило к короблению, неточным разрезам или созданию слабых мест внутри материала. Теперь мастерские могут устранить все эти проблемы, просто выбрав гидроабразивную резку, которая использует процесс холодной резки.

Не требуется смена инструмента

Эффективность работы повышается, поскольку гидроабразивная резка позволяет резать различные материалы без смены инструментов. Нет необходимости менять головки сопел, когда на стол помещается новый материал, просто отрегулируйте скорость подачи до соответствующей скорости в соответствии с типом и толщиной материала, и вы на пути к следующему разрезу. Во многих случаях мастерские повышают свою рентабельность, поскольку меньше времени тратится на смену инструментов при каждом новом разрезе.

Материалы для гидроабразивной резки

Процесс совместим с широким спектром материалов. В этом разделе мы рассмотрим различные типы материалов, которые можно эффективно резать с помощью водоструйного резака. Мы рассмотрим:

• Металлы
• Древесина
• Резина
• Керамика
• Стекло
• Камень и плитка
• Еда

Металлы

Высокая скорость и давление в системах гидроабразивной резки позволяют им относительно легко резать тонкие и толстые металлы. Этот процесс позволяет 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 более толстых заготовок, которые нельзя резать лазером или плазмой. Для более тонких металлов лазерная резка имеет преимущество перед гидроабразивной с точки зрения 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 обеспечивает преимущество отсутствия образования ЗТВ, что значительно улучшает конечное качество детали. В большинстве случаев также нет необходимости во вторичной отделке, поскольку этот процесс обеспечивает сатинированно-гладкие края.

Металлические детали, полученные методом гидроабразивной резки, отличаются высоким качеством и поэтому используются в самых требовательных секторах, таких как аэрокосмическая промышленность, где нет права на погрешность.

Древесина

Приличный станок для 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 сложных форм. Более того, поток проходит по древесине с такой высокой скоростью, что практически не вызывает поверхностного увлажнения. Это предотвращает впитывание древесиной воды. Высокое давление также вызывает минимальное расслоение.

Однако, возможно, придется перекалибровать машину, если в древесине есть сучки. Либо мы можем использовать более высокое давление, которое может прорезать сучки вместе с несучковатыми областями, либо использовать разные давления для разных областей. Использование любого из вариантов может повлиять на конечное качество детали.

Резина

Технология гидроабразивной резки также все чаще используется для резки резины различной толщины. Ключевым преимуществом гидроабразивной резки является то, что она не создает вогнутых краев, в отличие от высечки.

Технология также не ограничена толщиной резины. Абразивный гидроабразивный станок может резать резину различной твердости и толщины до желаемого конечного качества.

Во многих случаях резка чистой струей воды может быть достаточной для соответствия спецификациям резиновых изделий. Резка чистой струей воды может легко резать губчатую резину толщиной до 50 мм и твердую резину толщиной более 25 мм с двунаправленным допуском 0,25 мм.

Керамика

Технология гидроабразивной резки обычно используется в промышленных режущих устройствах для керамики. Керамика твердая и хрупкая, ее трудно обрабатывать. Она не может выдерживать чрезмерное давление, которому подвергается заготовка при других методах механической резки.

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

Технология ЧПУ (числовое программное управление) используется в сочетании с гидроабразивной резкой для обеспечения повторяемой точности и хорошего качества кромок.

Стекло

Гидроабразивная резка может резать различные виды стекла с невероятной детализацией. Она может резать самое тонкое стекло без трещин или кратеров. С другой стороны, вы можете использовать ее для резки витражей.

Гидроабразивная резка не требует травления или ломки. Но начальные отверстия прокалываются при более низком давлении из-за тенденции к растрескиванию. Гидроабразивная резка может резать до 50 мм пуленепробиваемого стекла, для других типов стекол эта цифра еще больше.

Камень и плитка

Камень и плитка — еще одно распространенное применение гидроабразивных резаков. При правильных технических настройках мы можем использовать гидроабразивный резак для цемента, керамики, стекла, гранита, известняка, мозаики, металла, фарфора, травертина и каменной плитки.

Рабочие этапы гидроабразивной резки

1) Усилительная система

В начале работы обычная вода нагнетается мощным насосом высокого давления, приводимым в действие электродвигателем, повышая давление воды до сотен или даже тысяч мегапаскалей (МПа). Этот процесс достигается посредством гидравлической трансмиссионной системы, включающей плунжерный насос высокого давления, который может преобразовывать давление масла в давление воды.

2) Преобразование энергии

Электродвигатель вырабатывает электроэнергию и приводит в действие масляный насос через систему ременного привода, тем самым создавая высокое давление масла. Высокое давление масла толкает поршень в усилителе, заставляя его совершать возвратно-поступательное движение, преобразуя энергию давления масла в энергию давления воды.

3) Генерация гидроабразивной резки

После того, как вода под давлением проходит через аккумулятор для стабилизации давления, она выбрасывается через сопло, изготовленное из драгоценного камня или карбида с очень малым диаметром (обычно от 0,1 до 0,4 мм), образуя чрезвычайно быструю и высокофокусированную струю воды, скорость которой может превышать скорость звука более чем в 3 раза.

4) Смешанные абразивы

Для резки более твердых материалов в струю воды высокого давления можно добавлять мелкие абразивные частицы (например, гранатовый песок, корунд и т. д.). Эти абразивы разгоняются до очень высокой скорости, образуя струю воды, содержащую абразивы, что значительно повышает режущую способность и позволяет резать твердые материалы, такие как камни, металлы и стекло.

5) Система управления ЧПУ

Весь процесс гидроабразивной резки может точно контролироваться системой числового программного управления (ЧПУ), которая может вырезать сложные формы и плоские контуры, а также выполнять автоматизированную обработку.

6) Подводная резка

В некоторых случаях струя воды может также резать под водой в резервуаре с водой. Этот рабочий режим может уменьшить явление распыления, вызванное резкой струи воды в воздухе, снизить шум и поддерживать чистоту рабочей среды.

 Применение гидроабразивной резки

Поскольку водоструйные резаки поддерживают широкий спектр материалов, они используются во многих различных отраслях. Главным фактором, обуславливающим популярность этого метода, является то, что водоструйная резка предлагает бесчисленные преимущества по сравнению с другими альтернативами, такими как лазерная резка. Вот краткое описание различных применений этого метода:

Оборудование для резки и переработки пищевых продуктов

• Гидроабразивная резка является предпочтительным методом в пищевой промышленности. Это связано с тем, что этот метод резки подразумевает высокую санитарию и сохраняет целостность пищи, не загрязняя ее.
• Этот метод широко используется при переработке мяса, нарезке овощей, а также при производстве закусок и кондитерских изделий.
• Поскольку гидроабразивная резка устраняет необходимость в ручных инструментах, таких как ножи, она значительно повышает безопасность работников на предприятии по переработке пищевых продуктов.

Аэрокосмическая промышленность

• Аэрокосмическая промышленность предполагает работу с закаленными материалами, требующими точной резки. Гидроабразивная резка используется в аэрокосмической промышленности для всех этих требований, особенно при изготовлении лопаток турбин, деталей реактивного двигателя или резке композитных материалов для самолетов.

Автомобильная промышленность

• Гидроабразивные резаки устанавливаются на производственных линиях автомобильной промышленности. Эти резаки выполняют необходимые надрезы для тонких деталей двигателей автомобилей и других деталей передач.

Оборона и армия

• Сложные компоненты, используемые в оборонной и военной отраслях, создаются с помощью гидроабразивных резаков. Обычно для этой цели используются 5- или 6-осевые резаки. Сверхтвердые материалы, такие как кевларовые композиты, также разрезаются этим методом.

Резка резины и композитов

• Гидроабразивная резка применяется для резки резины и композитных материалов для корпусов лодок, панельной изоляции, изоляции домов, корпусов гидроциклов и т. д.
• Преимущество этого метода заключается в том, что резку можно производить без расплавления заготовки и без выделения токсичных паров.

Медицинское и хирургическое оборудование

• Широкая универсальность и высокая точность резки гидроабразивной резкой делают ее идеальной для резки материалов для медицинского и хирургического оборудования. Эти материалы постоянно развиваются с инженерными достижениями, поэтому резку можно выполнять и модифицировать в соответствии с требованиями.
• Благодаря возможности выполнения угловых разрезов его используют для изготовления сложного оборудования для аппликаторов липосакции, резекции печени, разделения костей и т. д.

Архитектурные и художественные работы

• Гидроабразивная резка обычно применяется для резки стеклопластика, металлов, цементных плит и других материалов, используемых в архитектурных и строительных работах.
• Сложные архитектурные произведения искусства в подвесных потолках и других инсталляциях также создаются с помощью гидроабразивной резки.
• Поскольку гидроабразивная резка не оставляет зазубрин, ее также используют для резки обоев.

Электроника

• Электронные и микроэлектронные компоненты очень чувствительны к теплу. Их электрические свойства могут измениться, если будут созданы зоны термического воздействия. Вот почему высокоточный процесс холодной резки, такой как технология абразивной гидроабразивной резки, идеально подходит для электронной промышленности.

Магазины вакансий

• Мастерские часто имеют дело с большим количеством различных материалов и множеством различных требований к резке. Поэтому абразивные гидроабразивные резаки используются в мастерских, поскольку они предлагают наибольшую универсальность среди всех профессиональных процессов резки.

Металлосервисные центры

• Металлосервисным центрам требуется метод резки, который может работать на большой площади материала с высокой скоростью резки. Вот почему гидроабразивная резка широко используется в отрасли.
• Еще одним преимуществом гидроабразивной резки является то, что она может прекрасно работать с металлами, которые являются плохими проводниками электричества. Для технологий дуговой резки это не так.

Образование и исследования

• Гидроабразивная резка также используется для создания прототипов и моделей продуктов на этапе исследований. Благодаря угловым разрезам и высокой точности прототипы, созданные с помощью гидроабразивной резки, могут выглядеть так, как задумано воображением.

Экспериментальные и лабораторные среды

• Абразивная гидроабразивная резка хорошо подходит для обычного лабораторного оборудования, такого как нержавеющая сталь и сплавы. Она может обрабатывать все материалы, используемые для изготовления экспериментального оборудования.
• Сохраняется структурная целостность компонента, а допуски известны заранее. Поэтому этот метод резки можно использовать и для изготовления градуированного оборудования, такого как штангенциркули и линейки.

Нефть и газ

• Гидроабразивная резка применяется для резки таких материалов, как инконель, хастеллой и нержавеющая сталь для подводного нефтегазового оборудования.
• Одним из главных преимуществ является то, что оборудование для гидроабразивной резки более надежно, чем другие альтернативы тепловой резки, поскольку не имеет зон термического воздействия.

Добыча полезных ископаемых

• Абразивная гидроабразивная резка широко используется для добычи угля и других природных материалов. Фактически, специализированные гидроабразивные резаки для горнодобывающей промышленности могут резать камень толщиной до 100 футов!

Гидроабразивная резка против традиционных методов: как выбрать подходящий для меня метод?

Мы часто говорим этим людям, что каждый метод отличается, но для того, чтобы облегчить выбор, мы подумали, что мы будем напрямую сравнивать гидроабразивную резку с традиционными методами. В этом разделе мы ответим на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов, чтобы вы могли принять обоснованное решение о том, какой метод подойдет вам лучше всего.

Заключение

Как можно заметить из предыдущих ответов, KRRASS Гидроабразивная резка становится наиболее адаптивной и безопасной технологией резки, доступной на рынке. Ее способность обрабатывать более толстые и более обширные массивы материалов, сохраняя при этом безопасную рабочую среду, сделала ее ведущим подходом к резке в различных отраслях. Если вы хотите получить более подробную информацию о наших машинах, у вас есть возможность посмотреть нашу живую демонстрацию машины для гидроабразивной резки KRRASS.