Assma.ru

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

Точность гидроабразивной резки металла

Гидроабразивная резка

Столь широко распространённые процессы плазменно-дугового разделения материалов имеют свои ограничения. Например, электрическая дуга весьма нестабильна: при работе с металлами повышенной электропроводности (меди, латуни) операция во многих случаях характеризуется оплавлением боковых краёв. Наличие газов – побочных продуктов плазменной резки – вынуждает проводить дополнительные мероприятия по экологической защите участка такой резки. Плазменный раскрой материалов – диэлектриков (стекла, камня и т.д.) вообще невозможен. В подобных ситуациях нет альтернативы процессам гидрорезки. Наибольшую популярность среди такой группы методов получила гидроабразивная резка.

Сфера использования

Основным отличием, которое имеет гидрорезка металла от других методов обработки является то, что не оказывается механическое действие на поверхность материала. Отсутствие нагревания и трения инструментов влияет на возможные сферы использования и качество реза.

Оборудование используют для резки таких материалов, как:

  • керамика, стекло;
  • камень, гранит, мрамор;
  • резина, паронитовые, эбонитовые и текстолитовые плиты, пластик;
  • железобетон;
  • металлы, в том числе: сталь, титан.

Факторы, влияющие на качество гидроабразивной резки

Рис. 1 — 3/4″ (20 мм) алюминий на 2 различных скоростях резки

Угол пропила — это разница между шириной реза в верхней и нижней части детали. По повышении скорости резки отношение ширины пропила в верхней части к ширине пропила в нижней части заметно увеличивается. На рисунке выше резка велась на скоростях 660 мм/мин, 335 мм/мин, 246 мм/мин (слева направо). Все другие параметры были постоянны (давление 4134 бар, расстояние между режущей головкой и материалом 1,5 мм, расход абразива 600 гр/мин). В верхней части ширина реза одинакова и равна 1,12 мм. Разница между шириной пропила в верхней и нижней частях 0,43 мм, 0,33 мм, 0,28 мм (слева направо). Приведенный эксперимент свидетельствует о том, что при снижении скорости уменьшается и конусность пропила.

На рисунке слева показан еще один разрез, выполненный на очень низкой скорости 25,4 мм/мин. Видно, что пропил расширяется к низу, внизу его ширина на 0,36 мм больше, чем в верху.

Перемещение гидроабразивной струи и качество резки

Увеличение скорости резки приводит к увеличению глубины следа гидроабразивной струи на кромке реза. На рисунке ниже приведены фотографии кромки реза в зависимости от скорости реза. Современные контроллеры позволяют пользователю настраивать качество резки в зависимости от требований. Высокоточные отверстия с гладкой кромкой могут быть вырезаны на небольших скоростях. Высокие скорости используются там, где качество кромке не так важно.

Рис 3 — Увеличение следа от гидроабразивной струи при увеличении скорости

Эффект при изменении расстояния между материалом и режущей головкой

Рис. 4 — 3/4″ алюминий при резке с различным расстоянием до режущей головки, скорость одинаковая

Чтобы обеспечить наилучшее качество резки, расстояние между режущей головкой и обрабатываемой деталью должно быть одинаковым. Считается, что 1-1,5 мм — оптимальная дистанция до материала. Когда расстояние превышает 1,5 мм, появляется заметная конусность и увеличивается угол пропила. Происходит это из-за того, что струя воды проходя через воздух теряет когерентность. Если расстояние между материалом и головкой увеличится на 1,4, то скорость резки должна быть снижена на 20%, чтобы добиться приемлемых результатов качества кромки. Устройство автоматического регулирования дистанции — самый надежный и точный способ соблюдения оптимального расстояния. На рис. 7 показано, что если дистанция будет слишком большой, то струя не будет иметь достаточно энергии, чтобы разделить материал.

Рис. 5 — Увеличение высоты до точки, когда мощности струи не будет хватать для резки

Влияние скорости на внутренних углах

Гидроабразивная резка имеет свои особенности, связанные с тем, что в качестве режущего инструмента используется нежесткая струя. Так, при резке внутренних углов на нижней части детали возможно возникновение дефектов. Их появление объясняется тем, что в случае резки на больших скоростях при достижении струей угла и изменении ее направления струя внизу детали несколько опережает струю в верхней части. Исключить такие деформации можно путем уменьшения скорости резки при приближении к углу с последующим постепенным ускорением. Современные системы гидроабразивной резки позволяют производить подобные операции в автоматическом режиме.

Читать еще:  Все о торцовочных пилах по металлу

Рис. 6 – Слишком большая скорость резки в углу

Гидроабразивная струя – круглый инструмент с диаметром в пределах 0,76-1,02 мм, что говорит о том, что с ее помощью невозможно создать идеально квадратный угол. Программное обеспечение CAM читает геометрию чертежа и, как правило, предлагает пользователю автоматически исправить прямые углы на закругления малых радиусов. Такой подход позволит избежать повреждений и значительно сократить время обработки. Для очень острых углов результат может сильно отличаться от чертежа, этот факт необходимо учитывать при проектировании деталей.

Типы ввода и вывода

Пробой материала и дальнейшая резка по требуемой траектории – стандартные операции гидроабразивной резки. В конце резки при останове струи могут оставаться некоторые следы на нижней поверхности детали.

Различные способы ввода и вывода могут быть опробованы на различных материалах и толщинах. На рис. 8 изображены несколько примеров типов ввода/вывода.

  • 1 тип (прямая линия ввода т с очень короткой прямой линией вывода) для любых острых углов.
  • 2 тип (ввод по дуге с короткой дугой вывода) хорошо подходит для тонких и мягких материалов.
  • 3 тип (прямая линия ввода без вывода) дает хорошие результаты для твердых материалов большой толщины.
  • 4 тип (прямая линия ввода с короткой дугой вывода). Программное обеспечение CAM должно быть достаточно гибким, чтобы комбинировать различные типы ввода и вывода по желанию пользователя.

Рис. 8 – Различные типы ввода/вывода

Уменьшение видимых ошибок ввода/вывода

В конце резки небольшие следы могут появиться на нижней части детали в области ввода/вывода. Происходит это из-за эффекта отставания струи в нижней части, о котором говорилось выше. Современные системы управления позволяют уменьшать скорость в конце разреза, что исключает появление следов от струи на нижней поверхности детали в точке вывода.

Рис. 9 демонстрирует пример глубокого следа на детали из-за слишком большой скорости в конце резки и пример отсутствия следов при оптимальной скорости.

Рис. 9 – Слева детали с дефектами, справа – деталь с минимальным следом от струи.

Точность гидроабразивной резки

Фокусирующие трубки изготавливают из твердых материалов. Тем не менее, они подвержены износу, что необходимо учитывать при расчете себестоимости резки. Отверстие фокусирующей трубки в среднем увеличивается на 0,02 мм каждый час. Таким образом, срок службы фокусирующей трубки составляет около 120 ч.

Рис. 10 – Новая и несимметрично изношенная фокусирующая трубка

Если износ фокусирующей трубки не симметричный, гидроабразивная струя уже не будет круглой. Это приведет к смещению струи в одном направлении, а, значит, к менее точной резке.

Таким образом, срок службы фокусирующей трубки определяется требованиями по точности. Как правило, те трубки, которые еще можно использовать, откладывают для других работ, не требующих высокой точности.

Современное ПО позволяет отслеживать срок службы расходных материалов, интерфейс такого ПО приведен на рисунке ниже.

Рис. 11 — Пример отслеживания срока службы расходных материалов

Особенности эксплуатации установок с ЧПУ

Гидроабразивное оборудование с компьютерным программным управлением — одна из возможностей расширить сферу использования станков, повысить эффективность работ и при этом увеличить производительность.

Читать еще:  Плазменная резка труб

Больше подробностей можно почерпнуть из ниже предложенной информации и видео сюжета.

Станки с ЧПУ применяются для производства заготовок из стали, алюминиевых, медных и прочего типа металлов.

Строгая точность резки, которую обеспечивает водно-абразивное оборудование с ЧПУ, практически не имеет отклонений от поставленных задач.

Гидроабразивные установки с программным управлением, дают следующие преимущества:

  • Станки, оборудованные ЧПУ, функционируют в соответствии с заданной программой. При этом обработка каждой заготовки выполняется по индивидуальному программному обеспечению. С его помощью автоматом подбирается давление струи, состав рабочей режущей взвеси и прочие параметры;
  • Если на станках без ЧПУ подбор режущей струи может быть выбран неправильно, то в данной ситуации этот момент исключается. Оборудование самостоятельно контролирует качество среза, затем автоматически корректирует используемый режим;
  • Обработка металлов с помощью программного обеспечения также предусматривает возможность проделывания отверстий нужного диаметра;
  • Как можно судить по видео материалу, по завершению гидроабразивного процесса из заготовки выходит полностью готовая деталь, которую нет необходимости подвергать шлифовке или дополнительной обработке, в местах среза.

Стандартными процедурами гидрорезки является пробой поверхности материала и резка по заданной траектории. В ряде случаев на нижней стороне изделия могут остаться следы после остановки струи. Эта особенность также учитывается на этапе проектирования – нередко прописывается место ввода и вывода. Возможны следующие варианты:

  • Дугообразный ввод и вывод по укороченной дуге – для тонких листовых материалов.
  • Ввод и вывод по прямой – подходит для деталей с острыми углами.
  • Ввод по прямой без непосредственного вывода – используется для раскроя толстых листов.
  • Ввод по прямой и вывод по укороченной дуге – комбинированный вариант для изготовления изделий сложной формы.

Для минимизации следов внизу материала рекомендуется использовать автоматические системы управления, которые позволяют понизить скорость реза в конце процедуры.

Скорость обработки

Чем медленнее подача материала, тем более гладкими получаются кромки. Это происходит благодаря абразивным частицам, которые при более длительном воздействии шлифуют поверхность среза. В современных гидроабразивных станках с ЧПУ предустановлены скоростные режимы для получения кромок того или иного уровня качества для всех основных материалов.

Например, для получения высокого качества кромок на станке Р-Гар при резке алюминия толщиной 10 мм нужно выставить скорость 400 мм/мин. Если качество не имеет значения, скорость можно увеличить до максимального значения 850 мм/мин.

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 процес полность 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 эффективные простые формы. Точность остается высокой, но при этом набор функций относительно небольшой. Еще одно достоинство – цена значительно ниже, чем у оборудования с ЧПУ.

Читать еще:  Резак для пенопласта своими руками: рассматриваем суть

Расходные материалы

Так, время наработки фокусирующей трубки изготовленной из кристалла сапфира не превышает 60 часов. Такая же трубка, с наивысшим качеством выполненная из алмазного сырья работает гораздо дольше, но при этом стоит в 20 раз дороже. Сопла из искусственного керамокарбида прослужат до 120 часов, что примерно на 20% дольше, чем такие же детали, выполненные из других материалов.

Среднее время наработки расходных деталей и узлов приведено в таблице:

Эти цифры соответствуют работе гидроабразивного станка со средним давлением в 400 MPa. При применении давления режущей струи в 600 МРа скорость обработки увеличивается на 20-30 %, а износ основных расходных материалов происходит в два раза быстрее.

Преимущества и недостатки гидроабразивной резки

В современной промышленности активно используется новый вид резки металла с помощью воды. Такая резка называется водно-абразивной или гидроабразивной. Впервые этот метод был использован в авиастроительной промышленности.

У данной технологии отсутствуют недостатки, которые присущи разрезанию металла механическим воздействием или высокой температурой. Впервые такая технология была применена в 70-х годах прошлого века. В промышленности ее активно стали использовать в конце XX века.

Разрезание металла посредством воздействия воды и абразива имеет ряд преимуществ.

  1. Обрабатываемое изделие не нагревается и не деформируется.
  2. Высококачественный рез, поэтому нет необходимости в последующей обработке изделия.
  3. Потери металла – минимальны.
  4. Обрабатывать детали можно любого размера и в любом режиме – ручном или автоматическом (без участия человека).

Применяя водно-абразивную резку, можно получить детали различной формы – нужно только задать определенные параметры с помощью числового программного управления. Этот фактор позволяет активно применять данный метод для получения различных предметов, предназначенных для украшения интерьера, зданий и т. п.

Есть у водно-абразивной резки и недостатки. Во-первых, для металлов, подверженных коррозии, могут быть негативные последствия. И, во-вторых, этот вид резки требует больших финансовых затрат. Весь механизм нужно постоянно осматривать. Оборудование часто выходит из строя и требуют ремонта или замены.

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.

Наши преимущества

Помимо высокого качества и культуры производства, мы предлагаем вам воспользоваться другими преимуществами компании:

  • бесплатная доставка готовой продукции;
  • самые выгодные цены в регионе;
  • индивидуальный подход к каждому конкретному заданию;
  • лояльная политика взаиморасчетов.

Наша компания постоянно работает над совершенствованием своих технических процессов и повышением уровня персонала. Поэтому обращаясь к нам, вы заказываете услугу у специалистов, которые работают по самым современным методикам и с использованием новейшего оборудования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector