Assma.ru

Ремонт и стройка
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое гидроабразивная резка металла?

Преимущества гидроабразивной резки металла

Что такое гидроабразивная технология резки металла, ее преимущества и недостатки? На что способно оборудование и какие расходники применяют — об этом далее.

Применение технологии разрушения породы для выемки полезных ископаемых под действием струи воды известно с 30 годов прошлого столетия, а вот промышленное использование струи воды под высоким давлением для резки различных материалов начали только в 80 годах того же века. Сегодня гидроабразивная резка металла является наиболее востребованным видом применения данной технологии в промышленном производстве.

Сущность способа и варианты его практической реализации

Разъединение материалов при гидравлической резке происходит вследствие воздействия на поверхность раздела узконаправленного потока жидкости — воды — высокого давления. При этом для интенсификации процесса в технологическую зону может одновременно подаваться мелкодисперсная абразивная среда (чаще всего с этой целью применяют различные виды песка). Соединяясь, эти два потока образуют чрезвычайно жёсткую струю, давление в которой (благодаря повышенной скорости движения) локально превышает предел прочности разрезаемого материала. Если перемещать инструментальную головку, в которой происходят все вышеописанные механические процессы, по определённой траектории, то можно с требуемым качеством и точностью получать весьма сложные конфигурации контура.

Гидроабразивная резка металла с применением воды обычно производится при следующих рабочих характеристиках:

  1. Давление — 2000…5000 ат (меньшие значения – для более мягких преимущественно тонколистовых материалов).
  2. Скорость водного потока – до 1000…1200 м/с.
  3. Расход абразива – до 50 г/с
  4. Средний размер абразивной частицы в плане – 100…600 мкм (с увеличением этого параметра точность разъединения материалов снижается).
  5. Расход воды – до 4 л/мин.
  6. Гидроабразивная обработка осуществляется в следующей последовательности. Разрезаемый материал укладывается в ванну, заполненную водой, и фиксируется по трём координатам относительно инструментальной головки. Это может выполняться своими руками на неавтоматизированной установке, а на оборудовании с ЧПУ – при помощи предварительно набранной программы разъединения материала.

Далее инструментальная головка погружается в ванну, после чего включается интенсивная подача воды соответственных значений скорости и давления. Жидкость, проходя через сопло резака, смешивается там с тангенциально подаваемым потоком абразива. Обе струи смешиваются, и через отверстие в нижнем торце сопла направляются на поверхность разъединяемого материала. Вручную или программно происходит сближение сопла, в результате чего результирующее давление струи резко увеличивается, производя размерное разрушение краёв.

Частицы материала увлекаются в образовавшийся зазор, после чего, теряя свою скорость, попадают на дно ванны, откуда откачиваются специальным насосом, предусмотренным конструкцией рабочей установки. В процессе откачки происходит отделение фракций абразива от воды, с последующей его фильтрацией и сушкой. Ввиду достаточной ёмкости баков для воды гидроабразивная резка может производиться непрерывно, и с увеличенными скоростями струи.

Пример резки металла на установке ГАР

Ванна оборудования, в которой производится гидроабразивная обработка, выполняет две функции:

  • Снижает уровень шума при разрезании (до 78…80 дБ против 130…140 дБ в случае обработки вне водяной среды);
  • Гасит энергию и скорость струи воды.
Читать еще:  Фрезеровка дерева в Москве

Принципиальное устройство станков

Учитывая тот факт, что гидроабразивные станки универсальны в применении, они имеют весьма специфическое устройство, которое позволяет им резать не только металлы.

Гидроабразивна резка камня

Технология основывается на подаче воды под высоким давлением через форсунку к заготовке под определенным углом. В жидкость входит абразивный материал, который является вспомогательным компонентом резки. Чаще всего используется песок, измельченный до микрочастиц. Перед подачей вода и песчинки смешиваются в специальном предварительном резервуаре. Тщательно смешанная смесь подается к форсунке станка.

Водяной резак по металлу

В зависимости от заданной программы сформированная струя подается на заготовку. Сопло форсунки размещено на подвижной головке, которая может поворачиваться и наклонятся в произвольном порядке. Скорость резки водой можно сравнить лишь с плазморезом, а вот точность и качество сравнимы лишь с длительной лазерной резкой.

Станки ЧПУ для водно-абразивной резки

Числовое программное управление на станках, выполняющих рез водно-абразивной смесью, позволяет эффективно реализовывать самые сложные задачи для обработки. Оборудование высокоточное, позволяет раскраивать материал со сложными конфигурациями и свести к минимуму его расход.

Этапы технологического процесса с применением ЧПУ-станков

Перед тем, как запустить деталь в обработку, разрабатывается конкретное программное обеспечение, контролирующее процесс и параметры реза: рабочую смесь, ее состав, давление, пр.

ЧПУ-станок контролирует качество разреза, режим выполнения работы. То есть, весь процесс автоматизирован, от начала, до конца.

В опциональных возможностях станка, работающего автоматически (ЧПУ), это выполнять отверстия и другие технологические операции.

Ручные станки для водно-абразивной резки металла

Определенная категория гидроабразивных станков находится под управления оператора, так как не имеет ЧПУ. В данном случае угол наклона и прочие параметры оператору приходится выставлять своими руками.

Так как часть работы все же приходится делать своими руками, показатель удобства и комфорта использования такого оборудования далек от идеала.

Но в этом есть и свои плюсы, заключающиеся в нескольких простых факторах, которые в некотором смысле могут стать решающими при выборе оборудования:

  • Оборудование без программного обеспечения в несколько раз дешевле станков с ЧПУ;
  • Обработка на ручной гидроабразивной установке доступна для человека без специального образования;
  • Ручные установки отличаются простой управления и небольшим набором функций, с настройкой которых можно справиться своими руками;
  • При этом оборудование обеспечено всеми необходимыми техническими свойствами, которые позволяют получить заготовки с простыми геометрическими формами;
  • Ровный качественный рез, возможность проводить срез под углом, раскрой материала и получение простых фигур со строгими геометрическими формами – все эти функции могут быть применены на любых материалах, включая сталь, стекло и медь. В качестве примера можно провести работу для прокладки труб.

Рассмотреть процесс настройки своими руками ручного станка и его действия можно в видео в разделе.

Читать еще:  Откосы из гипсокартона своими руками

Применение станков с ЧПУ

Возможности использования станков с ЧПУ для гидроабразивной порезки меди, алюминия, нержавеющей стали, других видов цветных и черных металлов различной прочности, позволили значительно расширить и увеличить сферы использования оборудования.

За счет станков с ЧПУ обеспечивается изготовление точных деталей без отклонения от требуемых размеров, что почти невозможно добиться традиционными методами резки. Принцип работы сводится к следующему:

  1. Задается программное обеспечение, при этом для каждого материала существует свое ПО, которое автоматически подбирает давление струи, состав режущей смеси и другие параметры. Программа дает возможность предусмотреть фигурную порезку материала.
  2. Дополнительная обработка, как правило, после обработки материала при помощи станка не требуется. Но во время неправильного выбора состава режущей струи отмечается некоторая шероховатость поверхности. Шероховатость реза исключается повторной обработкой.
  3. Кроме разрезания материала, станок с ЧПУ позволяет делать отверстия требуемого диаметра. Некоторые модели станков имеют дополнительное оборудование для выполнения узконаправленных операций.

Оборудование для гидроабразивной резки

Станки для подобной процедуры сегодня выпускаются по всему миру. Востребованными можно назвать модели испанского бренда TCI Cutting. Производитель предлагает установки портального и консольного типа. Станки TCI Cutting оснащены автоматическим позиционированием, поэтому являются практичными с точки зрения эксплуатационных характеристик.

Довольно популярными можно назвать производителей Flow, OMAX/MAXIEM, Tecnocut. Помимо самих установок для резки, компании выпускают насосные приборы и другие комплектующие. Оборудование этих фирм отличается качеством, простотой эксплуатации и ремонтопригодностью. Такие станки имеют длительный срок службы – более 20 лет, характеризуются бесперебойностью работы и высокой надежностью.

Давайте в деталях разберемся, какими техническими характеристиками обладает станок и как работает гидроабразивная резка. Обычно оборудование имеет следующие рабочие параметры:

  • Давление – около от 3000 до 6500 бар (возможны и меньшие показатели, но они применяются для тонколистовых материалов).
  • Размеры абразивных частиц – до 600 мкм (большие показатели ухудшат качество среза).
  • Скорость струи – до 1200 м/с.
  • Средний расход воды – 3,8 л/мин.

Технология

Режущим инструментом при гидроабразивной резке является струя воды совместно с абразивным материалом. Струя воды подается на высокой скорости под большим давлением – от 2000 до 5000 атмосфер. В некоторых устройствах давление может достигать 6000 атмосфер.

Вода проходит через сопло, толщина которого составляет 0,1 мм. Скорость воды при этом увеличивается, и может достигать значения 1200 м/с и даже выше. Поток воды фокусируется, он может разрезать почти все металлы. Расход воды составляет до 4 л/мин.

После сопла вода попадает в смеситель. Сюда же подаются частицы абразивного материала. В этом месте происходит смешивание воды и абразивного материала. Абразив подается тангенциально. На заготовку попадает смесь воды и абразива. Под воздействием сфокусированного скоростного потока происходит отрыв частиц обрабатываемого материала из реза.

Преимущества гидроабразивной установки

Сейчас это один из наиболее эффективных и востребованных методов, благодаря своим достоинствам:

  • вода быстро нормализует температуру, это самый «холодный» способ металлообработки, что позволяет работать даже с веществами, чьи физические и химические свойства меняются от жара;
  • малые потери материала – стружки фактически нет, срез ровный и узкий;
  • хорошо для тонких листов, но можно и с более плотными – до 3 см;
  • нет необходимости финальной шлифовки, края очень ровные;
  • самая большая точность – 0,5 мм;
  • можно вырезать любые трудные детали;
  • есть возможность резать «пакетом», то есть в несколько слоев сразу, если заготовки достаточно тонкие;
  • очень высокая чистота работы – нет пыли, шума, газов;
  • пожарная безопасность полная;
  • отсутствие острого режущего инструмента, то есть его не нужно менять, точить.
Читать еще:  Как заменить личинку замка входной двери своими руками

Преимущества метода

Разрезание материалов при помощи струи воды и твердофазных частиц имеет несколько преимуществ:

  • возможность разделывать любые виды твердой материи (включая: сталь, бетон, титан, брусчатку, мрамор, стекло, дерево, керамику);
  • тонкость реза;
  • способность вырезать произвольные формы на изделии (круги, трапеции, ромбы, арки и т. д.);
  • отсутствие деформаций, которые возникают при работе с пропан-кислородным пламенем;
  • высокое качество реза (ровные края без наплывов, нет сильной ребристости на боковых сторонах изделия);
  • возможность проводить работы на материалах, чувствительных к высоким температурам (ламинат и др.);
  • экологическая чистота всех происходящих действий, не вредящая здоровью рабочего и окружающей среде;
  • отсутствие пожарной опасности.

Какое давление воды нужно для резки металла

Вода, нагнетаемая насосом должна иметь давление порядка 1 500–6 000 атмосфер. Выходя через узкое сопло с околозуковой или сверхзвуковой скоростью (до 900–1200м/c и больше), водная струя направляется в смесительную камеру, где происходит смешивание с частицами абразива. Образованная струя выходит из смесительной трубки с диаметром внутри 0,5–1,5 мм и режет метал. Для гашения остаточного давления струи применяется слой воды толщиной 75–100 см.

Недостатки технологии

К недостаткам данной технологии относят:

  • конструктивные трудности, проявляющиеся при создании высокого давления жидкости;
  • незначительную стойкость водяного и абразивного сопел – быстрое стирание (ресурс отечественных сопел составляет 50 час., иностранных – 500-1000 час.);
  • сложность изготовления сопла;
  • образования косины до 1,5 по высоте заготовки.

  • а – при высокой скорости резания;
  • б – при очень низкой скорости резки — верхние кромки реза имеют незначительное закругление

При износе абразивного сопла или увеличении скорости резки ширина щели увеличивается – профиль щели имеет слабо выраженную V-образную форму. При очень маленькой скорости резки профиль щели имеет А-образную форму – турбулентность вызывает эрозию материала. Случай считается положительным, если нужны закругленные верхние кромки.

  • а – при расстоянии между соплом и заготовкой 2-4 мм;
  • б – при расстоянии между соплом и заготовкой больше 4 мм
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector