Assma.ru

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

Резка материала водяной струей

В чем заключается принцип действия и технология резки металла водой?

Давайте рассмотрим технологию резки металла водой и принцип ее действия. Во время различных работ (как в промышленности, так и в быту) часто приходится разрезать металлические конструкции. Для этой цели применяется механическая, лазерная, кислородная, плазменная резки. То есть, для разрезания металлов используется в основном механическое воздействие или высокая температура.

Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Например, при механической резке происходит деформация металла, а при газокислородной или плазменной – к его окислению.

  1. Преимущества и недостатки гидроабразивной резки
  2. Оборудование
  3. Технология
  4. Принцип действия установки для гидроабразивной резки
  5. Техника безопасности

Преимущества метода

Нужно учитывать, что станок такого типа стоит дороже, чем более простые аналоги. Но изначальная стоимость компенсируется ценой расходных материалов, крепежных элементов и дополнительных узлов. Еще один плюс работы с гидравликой – даже при долгой работе не появляется дымовая завеса, пыль не летит во все стороны. К тому же не нужно следить за тем, насколько режущий инструмент острый, периодически заменять его и покупать дополнительное оборудование для заточки.

Резка металла водой

Одновременно с этим гидроабразивный способ резки металла позволяет поддерживать высокую скорость производства за счет быстрой скорости обработки металлических заготовок. Скорость резки не изменяется даже при обработке толстостенных заготовок. При этом гидроабразивный станок позволяет обрабатывать не только металл, но и стекло, резину, пластик и иные многослойные заготовки.

Принцип работы гидроабразивной резки металла

Во время раскроя металлопроката происходят следующие процессы:

  • Двигатель приводит в движение насос, который создает водяную струю – она подается в смеситель из резервуара.
  • С другой стороны, одновременно с этим происходит подача абразива нужного количество и диаметра частиц.
  • Два элемента смешиваются до относительно однородной жидкости.
  • Смесь с высоким напором направляется на сопло, которое управляет наклоном и скоростью процесса.
  • Материал соприкасается с поверхностью заготовки, разрезая ее.

При этом происходит охлаждение металла.

Станки для гидроабразивной резки с числовым программным управлением

Станок для гидроабразивной резки, оснащенный числовым программным управлением (ЧПУ), позволяет эффективно решать задачи по резке различной степени сложности. Высокая точность, с которой выполняет резку такой станок, позволяет изготавливать даже самые сложные детали и значительно минимизировать расход материала. Технологический процесс выполнения резки с помощью этого аппарата выглядит следующим образом.

  • Для каждой детали на станок устанавливается специальное ПО, которое контролирует все параметры резки: состав рабочей смеси, ее давление и др.
  • Станок для гидроабразивной резки с программным управлением обеспечивает постоянный контроль качества реза и корректирует режимы работы, если это необходимо. Именно такие опции подобного оборудования способствуют тому, что никакая дополнительная обработка готовых изделий, в том числе и шлифовка, после него не требуется.
  • Станки с ЧПУ могут высверливать отверстия, а также выполнять еще целый перечень специфических операций.

Станок гидроабразивной резки — OMAX 60120

Ручной метод

Гидроабразивная резка своими руками – станки, контролируемые пользователем. Также работы могут корректироваться, внося по мере выполнения. Выполнять водно-абразивный рез самостоятельно таким методом несколько неудобно, в сравнении с ЧПУ, но у этого метода есть и преимущества.

  1. Оператор, обслуживающий процесс, может не иметь профильной подготовки, потому что каждая операция проста, не требует специальных знаний.
  2. На ручных станках можно выполнять качественную обработку деталей, которые имеют простые формы по геометрии.
  3. Цена на ручной станок в полтора раза ниже, чем на числовой станок.
Читать еще:  Резак для пенопласта своими руками: рассматриваем суть

Нужно учитывать, что сложные формы недоступны для ручных станков.

Нюансы ручной резки

Для получения эффективности резки вручную, нужно подавать заготовку и следить за их перемещением самостоятельно. Также нужно уделять внимание на регулировку охладительной системы. Поэтому оператор должен нажимать технологические кнопки, менять параметры, которые были заданы ранее: изменение позиционирования по координатам или другие изменения. При обработке вручную могут быть полуавтоматические системы, которые при внесении ошибочных данных, блокируют их и возвращают к прежним настройкам.

Плюсы ручной резки:

  • четкость раскройной линии;
  • поддержка реза металлов вне зависимости от их твердости;
  • рез других материалов, в том числе и каучука.

Ручная водно-абразивная резка позволяет решить производственное задание для подготовки исходного материала для работ по монтажу. Тем более, нужно учитывать, что некоторые строительные материалы не могут обрабатываться другой технологией. Это сэндвич-панели, ячеистые стройматериалы, сотовые листы. А для повышения производительности обработки таких материалов, изготовители используют пакетный рез, который значительно экономит время.

Преимущества и недостатки холодной резки

  • незначительная температура не выжигает с торца химические элементы, тем самым свойства материала не меняются;
  • ровная поверхность по резу;
  • минимальные потери материала;
  • раскрой различных материалов;
  • возможность обработки деталей толщиной 300 мм и более;
  • технологическая точность;
  • чистота обработанной поверхности Ra 1.6;
  • минимальное расстояние от торца листа 0,5 мм ;
  • контур заготовки любой сложности;
  • пакетная обработка листовых материалов;
  • отсутствие больших механических нагрузок;
  • экологичность;
  • взрыво- и пожаробезопасность из-за отсутствия использования горючих газов;
  • быстрая замена изношенных сопел;
  • точность перемещений, погрешность 25 мкм.
  • дорогой процесс;
  • невысокий ресурс работы сопел;
  • необходимость использования коррозионно-стойких материалов.

Режущий инструмент

Размеры диаметра сопла и смесительной камеры определяют исходя из производительности рабочей насосной станции и материала абразивных частиц. В основном для абразива применяют гранатовый песок, который еще называется альмандином. Он обладает кристаллическим строением с крайней жесткостью и тяжелой плотностью в 4,1 — 4,3 г/см, что позволяет обеспечивать высокую абразивную способность. Он хорошо распространен в природе, так наибольшие его залежи находятся на юго-востоке Индии и Австралии.

Описание технологии гидроабразивной резки

В основе технологии гидроабразивной резки лежит принцип эрозионного воздействия смеси высокоскоростной водяной струи и твёрдых абразивных частиц на обрабатываемый материал. Физическая суть механизма гидроабразивной резки состоит в отрыве и уносе из полости реза частиц материала скоростным потоком твердофазных частиц. Устойчивость истечения и эффективность воздействия двухфазной струи (вода и абразив) обеспечиваются оптимальным выбором целого ряда параметров резки, включая давление и расход воды, а также расход и размер частиц абразивного материала.

Читать еще:  Безопасная резка пенопласта своими руками в домашних условиях

Особенности конструкции гидроабразивного станка

Режущий инструмент любого гидроабразивного станка — струя воды или смеси воды с гранатовым песком, испускаемая с высокой скоростью и под высоким давлением. В природе подобный процесс, протекающий естественным образом, называется водной эрозией.

Рабочий стол станка представляет собой ванну, опирающуюся на несущие опоры. Допустимая нагрузка — до 500 кг/м2. Заготовка укладывается на решетчатый настил. Ванна оснащается системой контроля уровня воды, которая необходима для гашения энергии струи.

Станки бывают консольными и портальными. Первые более компактны, подходят для раскроя небольших заготовок. Площадь рабочего стола вторых достигает 24 кв.м. Оборудование портального типа Р-ГАР оснащено системой выравнивания портальной балки. Управление движением по всем осям осуществляется посредством сервомоторов через шарико-винтовую передачу.

Режущая голова в зависимости от типа может выполнять поворот до 65 градусов, то есть компенсировать конусность резки, формировать фаски, выполнять 3D-обработку. Также ее можно оснастить системой контроля высоты и сверлильной головкой. Для повышения точности позиционирования используется лазерный указатель.

Схема подачи гидроабразивной струи:

1 — подвод воды под высоким давлением

3 — подача абразива

6 — режущая струя

7 — разрезаемый материал

Не менее важный элемент станка — насос высокого давления. Его подбирают исходя из интенсивности эксплуатации оборудования и количества независимых режущих голов.

Гидроабразивные станки ГАР оборудованы системой ЧПУ с предустановленной базой данных. Современное программное обеспечение позволяет рассчитывать суммарный объем контуров резки, оптимизировать последовательность контуров, проверять геометрию и исправлять ошибки, определять оптимальный режим работы.

При работе с тяжелыми и крупногабаритными заготовками рекомендуем дополнить станок устройством загрузки, например, кран-балкой с вакуумными или механическими захватами, пневматическим или гидравлическим подъемником.

Для удаления отработанного абразива предназначена специальная система, которая состоит из шламового насоса и бункера-отстойника. Она значительно упрощает процесс эксплуатации гидроабразивной установки и избавляет от ручной зачистки ванны.

Первые попытки использования струи воды в промышленности были осуществлены в 30-х годах XX столетия американскими и советскими инженерами для выемки камня, руды и угля. Серьёзным импульсом развития технологии резки струёй воды под высоким давлением послужило её использование в авиастроительной и аэрокосмической индустрии.

Технология гидроабразивной резки материалов (ГАР) существует уже более 40 лет. История появления технологии уходит своими корнями в 50-е годы XX столетия. Наиболее активно исследования в этой области велись в СССР в 1940-ых годах, но затем почему-то заглохли. Затем в 1979 году в США специалисты попробовали добавлять в струю абразивный песок, благодаря чему её режущие свойства многократно увеличились. В 1980 году был спроектирован и запущен первый прототип гидроабразивного станка, а в 1983 году началось серийное производство оборудования и комплектующих для ГАР.

Процесс резания происходит в результате эрозионного воздействия на материал струи воды с твёрдыми абразивными частицами, подающейся под сверхвысоким давлением. На сегодняшний день технология ГАР по праву относится к числу наиболее динамично развивающихся способов раскроя материалов и составляет серьёзную конкуренцию таким традиционным технологиям, как лазерная и плазменная резка, а также механообработка. Гидроабразивная струя по своим физическим характеристикам представляет собой идеальный режущий инструмент, не имеющий износа. Диаметр струи может составлять 0,5 – 1,5 мм (в зависимости от типа используемых дюз и смешивающих трубок), благодаря чему отход обрабатываемого материала минимален, рез можно начинать в любой точке по контуру любой сложности. Отсутствие теплового и механического (деформирующего) воздействия – ещё одно достоинство ГАР, благодаря которому исходные физико-механические характеристики обрабатываемого материала остаются без изменений. Процесс гидроабразивной резки экологически чист и абсолютно пожаробезопасен, поскольку исключена вероятность горения / плавления материала и образования вредных испарений. Для некоторых видов материалов – керамика, композиты, многослойные и сотовые конструкции — не существуют технологии обработки, альтернативной ГАР. Впечатляющим является и диапазон обрабатываемых толщин – 0,1 мм – 300 мм и выше, что делает станок гидроабразивной резки подчас жизненно необходимым инструментом в таких сферах, как машиностроение, инструментальное производство, авиационно-космическая промышленность, производство продукции для оборонной и транспортной промышленности, камнеобработка.

Читать еще:  Как резать плитку болгаркой без сколов правильно: прямой распил, под углом 45° и вырезание отверстий

Скорость резки

Чтобы края разрезаемого материала имели ровные линии и минимальную ребристость, важно правильно устанавливать скорость гидроабразивной резки, которая заключается во времени ведения головки аппарата над поверхностью. Этот параметр задается исходя из видов и структуры изделия, его толщины, и применяемого абразива. Главным визуальным показателем будет прорезанная кромка с углом в 90 градусов с каждой стороны. Это означает абсолютно ровный рез.

Если же ширина на верхней части поверхности больше, чем на нижней, то разрез примет форму конуса. Это послужит сигналом для снижения скорости, иначе придется затратить больше времени на последующую обработку изделия. При работе с толстыми материалами (от 30 мм), появляется сферообразная форма реза, имеющая тонкий вход и выход, и расширяющуюся среднюю часть. Это происходит за счет увеличенного времени преодоления толстой стенки, вследствие чего абразив успевает выбить больше внутреннего материала. Здесь ничего сделать уже нельзя.

Зависимость скорости реза от толщины стенки приводится в таблице. Условное давление установлено в 4000 атмосфер, а диаметр сопла 0,25. Значение скорости приведено в м/ч.

МатериалТолщина изделия, 5 мм10 мм20 мм50 мм100 мм
Стекло272.75148.667.919.67.25
Нержавейка52.628.5513.023.831.45
Углепластик247.1134.661.7517.76.5
Титан68.4537.116.974.981.85
Алюминий142.177.335.310.13.7
Мрамор295.1160.773.421.257.7
Гранит251.3137.262.75186.5

Несмотря на хорошие показатели, гидроабразивная резка все же отстает от плазменной и лазерной. Этот метод отличается и многочисленными расходами по заменам комплектующих (сопла и трубки истираются, уплотнители под высокое давление изнашиваются), а также затратен по воде, электроэнергии и твердым веществам. При работе аппаратом стоит громкий шум. Но благодаря взаимодействию с любыми материалами и небольшому нагреву поверхности (около 70 градусов) гидроабразивная резка и дальше широко используется на предприятиях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector