home Инструмент Резка металла водой какое давление у струи

Резка металла водой какое давление у струи

Содержание

Технология

Режущим инвентарем при гидроабразивной резке является струя воды вместе с абразивным материалом. Струя воды подается на высочайшей скорости под огромным давлением – от 2000 до 5000 атмосфер. В неких устройствах давление может достигать 6000 атмосфер.

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

резка, металл, вода, давление

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

Преимущества и недостатки гидроабразивной резки

В современной индустрии интенсивно употребляется новый вид резки металла при помощи воды. Такая резка именуется водно-абразивной либо гидроабразивной. В первый раз этот способ был применен в авиастроительной индустрии.

У данной технологии отсутствуют недочеты, которые присущи разрезанию металла механическим воздействием либо высочайшей температурой. В первый раз такая разработка была использована в 70-х годах прошедшего века. В индустрии ее интенсивно стали использовать в конце XX века.

Разрезание металла средством воздействия воды и абразива имеет ряд преимуществ.

  • Обрабатываемое изделие не греется и не деформируется.
  • Качественный рез, потому нет необходимости в следующей обработке изделия.
  • Утраты металла – малы.
  • Обрабатывать детали можно хоть какого размера и в любом режиме – ручном либо автоматическом (без роли человека).

Применяя водно-абразивную резку, можно получить детали различной формы – необходимо только задать определенные характеристики при помощи числового программного управления. Этот фактор позволяет интенсивно использовать данный способ для получения разных предметов, созданных для декорации интерьера, построек и т. п.

Есть у водно-абразивной резки и недочеты. Во-1-х, для металлов, подверженных коррозии, могут быть нехорошие последствия. И, во-2-х, этот вид резки просит огромных денежных издержек. Весь механизм необходимо повсевременно осматривать. Оборудование нередко выходит из строя и требуют ремонта либо подмены.

Как это сделано. Гидроабразивная резка (How Do They Do It? Discovery channel Water jet cutting)

Принцип действия установки для гидроабразивной резки

Во время процесса резки принципиально придерживаться определенных характеристик и соблюдать правила использования станком. Тут принципиально, какое давление воды употребляется, какой расход, скорость струи, количество подаваемого абразивного материала.

  • 1 – подача воды;
  • 2 – сопло;
  • 3 – абразивный материал;
  • 4 – смесительное устройство;
  • 5 – кожух;
  • 6 – струя воды и абразива;
  • 7 – обрабатываемый материал.

Процесс гидроабразивной резки металла содержит в себе 4 шага:

  • Заготовка помещается в ванну с водой и закрепляется. На неавтоматизированном устройстве это необходимо делать своими руками, на станке с ЧПУ – при помощи программки.
  • В ванну помещается инструментальная головка, в которую подаются вода и абразив. При всем этом инсталлируются нужные рабочие характеристики (давление воды, расход и т. д.).
  • Инструментальная головка направляется на обрабатываемый материал.
  • Струя воды и абразива разрезает заготовку.
  • Абразивный материал после резки фильтруется и сушится.

Перечисленные этапы при работе устройства повсевременно повторяются. Металл разрезается из-за удара частиц абразива. Вода, при всем этом выступает в качестве носителя режущих частиц (другими словами, абразива). В качестве абразива употребляются:

  • кварцевый песок;
  • карбид кремния;
  • гранатовый абразив;
  • электрокорунд;
  • оливин.

Интенсивно данный вид резки применяется для обработки заготовок из легированной стали. Это обосновано тем, что струя воды и абразива не нарушает состав таковой стали. Не считая металлов, можно обрабатывать стекло, камень (природный и искусственный), бетон и железобетон. Но, для каждого материала есть свои пределы по толщине:

  • Цветные металлы, сплавы и нержавеющая сталь – максимум 150 мм.
  • Композитные материалы, углепластики – максимум 200 мм.
  • Природный и искусственный камень – максимум 300 мм.

В чем заключается принцип действия и технология резки металла водой?

Давайте разглядим технологию резки металла водой и принцип ее деяния. Во время разных работ (как в индустрии, так и в быту) нередко приходится разрезать железные конструкции. Для этой цели применяется механическая, лазерная, кислородная, плазменная резки. Другими словами, для разрезания металлов употребляется в главном механическое воздействие либо высочайшая температура.

Любой из этих методов имеет свои достоинства и недочеты. К примеру, при механической резке происходит деформация металла, а при газокислородной либо плазменной – к его окислению.

Режем водой толстый металл!Сила воды!

Оборудование

Станок для гидроабразивной резки состоит из:

  • насоса высокого давления;
  • инструментальной головки;
  • рабочего стола;
  • системы перемещения, оснащенную ременным приводом или устройства управления с ЧПУ;
  • рабочей ванны (из нержавеющей стали);
  • емкости для подаваемой воды;
  • бака для абразивного материала;
  • компрессора для подачи абразивного материала;
  • датчика, предназначенного для контроля абразива;
  • смесительной камеры;
  • выносного пульта с маховиком, предназначенного для упрощения процедуры управления;
  • устройства, предназначенного для удаления останков обрабатываемого материала;
  • устройства, предназначенного для подачи обрабатываемых деталей.

Техника безопасности

Процесс гидроабразивной резки не представляет особой опасности. Расстояние от трубки, из которой выходит струя, до обрабатываемой поверхности – всего 2,5 мм. Это исключает воздействие струи на руку. При превышении давления воды выше допустимого открывается сбросной клапан, который снижает давление до рабочего. Тем не менее при работе на станках следует соблюдать определенные меры безопасности.

  • Ни в коем случае не допускайте воздействия струи на тело. Такая струя способна разрезать металл толщиной 150 мм, что уж говорить про руку. Во время работы руки держите на максимально возможном расстоянии от зоны резки. Перед включением станка убедитесь в отсутствии посторонних предметов на пути резки.
  • Защищайте глаза и органы слуха. Обязательно используйте защитные очки и беруши (или наушники).
  • Не кладите руки на рабочий стол.

Лидерами в производстве аппаратов для гидроабразивной резки являются американские компании Jet Edge, Flow, OMAX, итальянские WaterJet Corp Inc. и Caretta Technology, голландская Resato, чешская PTV, шведская Waterjet Sweden, финская ALICO, швейцарская Bystronic.

Газовая резка металла — инструкция по обработке металла

Газовая резка самая популярная, так как не требует соблюдения норм для помещения и выполняется просто. Шов получается не рваный и аккуратный, если используются трафаретки. Все резаки компактные и мобильные, простые в транспортировке. Можно использовать множество газов. Этот способ позволяет работать с толстыми заготовками и выполнять сложные операции. Не требуется электропитание, режим может быть ручной или автоматический.

Особенности технологии

Выбор газа для резки зависит от свойств металлической заготовки. Кроме технического кислорода может быть использован ацетилен, коксовый и нефтяной газ, метан, пропан, бутан и смеси из них.

Кислород используется при резке металла газом, если материал обладает определенными характеристиками:

  • высокой теплопроводностью;
  • температурой плавления выше температуры воспламенения в кислороде;
  • температурой плавления тугоплавких окислов ниже температуры плавления металла;
  • образованием жидких шлаков в процессе резки;
  • выделением большого объема тепла.

Чтобы резать металлическую заготовку, ее сначала необходимо подогреть. Потом материал сжигается, продукты сгорания удаляются струей газа.

  • поверхностная – образование шлицев и каналов;
  • копьевая – образование отверстий или проемов;
  • разделительная – в виде сквозного реза.

Для разных работ выбираются разные горелки. Существует несколько видов, которые предназначены для выполнения разных работ.

  • рукоятки;
  • вентиля;
  • клапана (не во всех моделях);
  • наконечника (удлинительной трубки);
  • мундштука (насадки).
READ  Сверление плитки керамической сверлом

Смешение газа с воздухом может происходить в наконечнике или мундштуке. В моделях с клапаном газ с кислородом смешивается в головке, что повышает уровень безопасности. Использование моделей без клапана позволяет применять в работе газ с различным давлением. Газовые резаки для резки толстого металла комплектуется несколькими мундштуками.

  • разогрева заготовки;
  • введения в область обработки газовой смеси;
  • воспламенения материала;
  • процесса горения.

Струя должна быть равномерной, чтобы пламя не погасло. В процессе горения образуются окислы, которые удаляются газовой струей.

Инструкция по резке металла

Важно правильно подключить и подготовить резак. К баллонам подсоединяют трубки с затворами на концах. Далее проверяется подача газа (если это кислородно-пропановая резка металла) — клапан закрывается, вентиль на баллоне открывается. Потом, следя за манометром, клапан медленно открывают. Давление должно быть 0,35–0,55 атмосфер. Потом нужно продуть шланг – открыть клапан. Газ начинает выходить с характерным звуком. Если манометр показывает стабильное давление, клапан закрывается.

Следующий шаг – проверка подачи кислорода и настройка давления. Сначала открывается клапан на баллоне, потом – регулятор (давление потока 1,7-2,7 атмосфер). Чтобы продуть шланг, на резаке открывают вентили кислорода. Их два: для подачи в дюзу и образования смеси. Сначала нужно открыть первый, потом второй (на 3-5 секунд).

Внимание! Перед зажиганием вентиля следует убедиться, что нет протечки в соединениях, поблизости не играют дети и не гуляют животные.

Первым открывают клапан подачи газа, чтобы вышел кислород, который после проверки остался в смесителе. Вентиль надо крутить до тех пор, пока будет слышно, как выходит газ. Расположенная перед резаком зажигалка должна касаться мундштука. После нажатия на рычаг искры поджигают газ.

Сразу нужно открыть вентиль кислорода. О его достаточном объеме свидетельствует изменение цвета пламени на голубой. Чтобы факел увеличился в размерах, необходимо подать больше кислорода. Давление газа и кислорода при резке металла полностью зависит от толщины заготовки.

Важно! Если пламя неустойчивое и «сопит», кислорода слишком много. Объем необходимо уменьшить, чтобы пламя было в форме конуса.

По технологии газовой резки металла пламя подносилось к материалу кончиком, прогревая поверхность. После появления расплавленного металла начинается подача кислорода, поджигающего его. Струя увеличивается до тех пор, пока материал будет до конца прорезан. Одновременно вдоль косильной лески реза продвигается мундштук. Искры и шлак удаляются струей.

Оптимальная скорость резки определяется по искрам – они должны улетать под углом 85-90 о. Если угол меньше, скорость нужно уменьшить. Если заготовка толстая, ее нужно расположить под углом, чтобы стекали шлаки. Останавливаться, не закончив процесс, не рекомендуется. По окончании работы сначала перекрывается кислород, потом газ.

Припуски на резку металла

Припуск на резку металла газом — слой, который теряется в процессе обработки соответственно чертежу. Нормы для стальных заготовок определены в Минимальные припуски ГОСТ 12169-82:

  • 3-5 мм при толщине до 60 см;
  • 5-10 мм при толщине 100 см;
  • 10-25 мм для очень большой толщины.

Важно! Величина припусков на резку металла зависит от ширины борозды, погрешностей используемого оборудования, химического состава материала, отклонений из-за деформаций, допущенных работников технологических неточностей.

Давление кислорода при резке металла

Резак функционирует нормально, если давление кислорода при резке металла 3-12 атмосфер (зависит от толщины заготовки и диаметра сопла). Чем выше давление для конкретных размеров, тем больше кислорода попадает на металлическую поверхность, она лучше окисляется (но до определенного предела). Если давление для конкретной заготовки и оборудования превышает норму, кислород протекает через разрез бесполезно.

Второй отрицательный момент – увеличение ширины разреза и перерасход кислорода. Материал тратится бесполезно. Поэтому для каждого сопла и заготовки давление рассчитывается отдельно. Уровень контролируется по показаниям манометра, но они неточные, так как давление снижается в процессе прохождения через шланг и мундштуки.

Регулировка кислородного редуктора при резке металла производится при помощи винта. Для повышения давления его крутят по часовой стрелке, для понижения – наоборот.

Важно! Необходимо так же знать, какое давление на редукторах горючих газов при резке металла. Они классифицируются по максимальному давлению (при резке 15-30 атмосфер).

Давление задается перед началом работы, роль редуктора – поддерживать уровень.

Техника безопасности при газовой резке металла

Техникой безопасности при газовой резке металла определено, что работать лучше на воздухе или в помещение с идеальной системой вентиляции, земляным или бетонным полом. Половое покрытие в радиусе 5-и метров нужно очистить от предметов, которые легко воспламеняются: стружки, ветоши, бумаги, листьев и растений. Заготовку лучше всего уложить на металлический стол удобной высоты. Ни на полу, ни на столе не должно быть пятен, оставленных легковоспламеняющимися веществами.

Перед началом работы необходимо убедиться, что под рукой имеется:

  • защитные средства (кожаные перчатки, защитные очки, крепкая обувь);
  • огнестойкая одежда (не допускается синтетика, рваные края, свободный крой);
  • инструменты (специальный карандаш, угольник, линейка);
  • специальная зажигалка (спички не подходят).

Самый большой вред работнику причиняется, если взрывается смесь из-за неправильного обращения с баллонами или горелкой. Самыми опасными считаются взрывы баллонов, наполненных кислородом. Если неправильно обращаться с горелкой, можно получить ожоги. На глаза отрицательно влияют видимые и инфракрасные лучи, искры, брызги шлака. Если не пользоваться защитными очками, существует вероятность на какое-то время потерять зрение.

Оборудование для гидрорезки

Называют «непыльным». Действительно, стружки фактически нет, вернее, они сразу вымывается водой, получается очень ровный и чистый срез, который, в большинстве случаев, даже не требует шлифовки. Технологический процесс построен на природном явлении водоемов – эрозии, то есть способности размывать берега, при этом обтачивая камни, корни деревьев. Суть остается прежней, но чтобы многократно ускорить воздействие, в жидкость добавляют абразив.

Такая смесь выпускается струей очень высокого напора. Давление доходит до 6 тысяч атмосфер, при этом развивается скорость, которая в три раза превышает распространение звуковой волны в воздухе, – 800-1000 метров в секунду. Две основные задачи оборудования:

  • отрыв и вымывание частиц материала заготовки;
  • моментальное охлаждение и очищение.

Область применения

Распространенность метода объясняется большими возможностями аппарата. Его можно использовать фактически для любых природных и синтетических материалов. Не распространяется это только на алмаз и каленое стекло. Особенность (а вместе с тем и востребованность) – можно проводить обработку таких вещества, которые нельзя нагревать – они теряют, меняют свои физико-химические свойств или подвержены легкому воспламенению. А резка струёй воды происходит без изменения температурного режима. Таким образом, значительно расширяется спектр возможных работ. Чаще всего металлообработке подвергают:

  • нержавейку;
  • инструментальную сталь;
  • алюминий;
  • титан;
  • латунь.

Также разрезают указанным методом гранит, мрамор и прочие натуральные и искусственные камни. Применение станка возможно только в условиях цеха, налаженного производства. Видео покажет, где его применяют:

Какое давление нужно для резки металла водой под давлением

Минимальный напор – 1500 атмосфер, максимальный – 6000. Показатель настраивается в зависимости от плотности стали, от необходимой скорости работы. Делать это можно вручную или довериться умному блоку управления.

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.

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.

Устройство станка, который режет водой

Классический аппарат имеет множество узлов:

  • корпус – обычно состоит из металла, как наиболее износостойкого и долговечного материала, благодаря нему, он достаточно массивный;
  • емкость для воды – крупная, обычно не меньше двух кубических литров, но может быть больше;
  • мощный насос – он выполняет важную функцию, нагнетает высокое давление и направляет жидкость из резервуара в место объединения двух компонентов;
  • прочные шланги – соединяют все узлы;
  • отсек для хранения и подачи абразивных частиц;
  • смеситель;
  • инструмент – он регулирует мощность струи, ее ширину, направление;
  • плоскость, на которой расположена заготовка и будет происходить работа;
  • блок управления.
READ  Что заливать в редуктор мотокультиватора

Большинство станков оснащены ЧПУ, инженер только руководит процессом с помощью пульта, но не занимается резкой вручную. Это удобно – нет негативного воздействия на обслуживающего машину человека и при этом достигается отличная точность. Еще одно достоинство ЧПУ – возможность использования программ для автоматизированного проектирования, на которых можно создавать проект в формате, совместимым с блоком управления.

Сущность технологии

Заготовка из металлического листа кладется на рабочую поверхность. Она раскраивается по нужному формату. Места кроя подвергаются воздействию воды с добавлением абразивных частиц. Эти вещества взаимодействуют c поверхностью, разрушая ее. При этом необходимо поддерживать определенное давление, напор, который обеспечивает нужную скорость подачи жидкости и твердых частичек. Задача оборудования по этой технологии – отделить часть от целого. Мощность аппарата велика, но способности ограничиваются плотностью сплава и его толщиной.

Как это работает на практике?

Как мы и говорили, металлопрокат – не единственная сфера применения метода, но все же 70% работ идет именно в этой области. Сама технология основана на подаче воды с мелкодисперсионным абразивным материалом под давлением на поверхность материала. Так что конкретно происходит во время резки? Вот основные технологические процессы:

  • Вода под огромным давлением подается в особо прочный резервуар.
  • В тот же момент туда «заправляют» абразив, обычно представленный мельчайшей фракцией песка.
  • После этого получившаяся смесь подается в сопло.
  • Струйка направляется на необходимую область и начинает резать материал.

Качество и скорость разрезки при таком подходе возрастают многократно. Время от времени лишь требуется добавлять абразив. Процесс этот полностью автоматизирован, никакого вмешательства обслуживающего персонала обычно не требуется.

Стоит уHonor, что гидроабразивная резка позволяет достичь такой скорости, которая обычно достижима только при плазменной обработке материалов. Но! Качество среза при этом таково, что его можно повторить, лишь используя лазер. Стоимость этих видов работ, и сложность используемого при этом оборудования сложно сопоставить, так как это совершенно разные «весовые категории».

Области применения

Основным преимуществом такого способа резки является то обстоятельство, что на поверхность материала практически не оказывается значимого механического воздействия. Полностью отсутствует трение, механизмы не нагреваются. Это оказывает крайне положительное влияние на качество среза и всей готовой детали.

Прочее оборудование

Очень важны сопла. Их диаметр, а также используемые материалы напрямую зависят как от абразива, так и от скорости струи. Давление воды при обработке металлов настолько высоко, что для этого могут быть использованы только высокопрочные сплавы. Сопла требуется менять, частота этого зависит от многих факторов. Одной из важнейших составляющих любого станка для «водяной» резки является смеситель. Именно от него зависит гомогенность получаемой смеси, а также качество срезов, наличие или отсутствие сколов на кромках обработанных деталей.

В чем заключается принцип работы «умных» технологий? Все сравнительно просто: автоматика сама определяет тип, вязкость и плотность обрабатываемого материала, а затем самостоятельно изменяет угол наклона и диаметр сопла. Только после этого начинается постоянно корректируемая резка металла песком с водой.

Функциональные возможности резки водой

  • Нестандартная резка металла. Важно то, что при любом наклоне сопла срез получается очень качественным. Точность такова, что готовые детали после их изготовления можно использовать практически без подготовки.
  • Современные станки могут работать при минимальном вмешательстве человека, или же вовсе не требовать присутствия обслуживающего персонала. При помощи этого же оборудования можно вырезать детали самой сложной конфигурации, причем делать это в кратчайшие сроки, но с сохранением максимально возможного качества.
  • Особенно распространена обработка металлопроката. Так, станок для резки металла водой может срезать до 20 сантиметров среднеуглеродистой стали. Для титана показатели скромнее – в пределах 15-17 мм. Особо прочные сплавы – около 12 мм. Минимальный коэффициент приходится на долю меди и составляет всего 4-5 мм.
  • Декоративные элементы и украшения при использовании этого метода получаются не только очень качественными, но и дешевыми. Кроме того, конфигурация готовых изделий зависят не от опыта работника и не от «твердости руки», а исключительно от настроек. Если отклонение при резке не может превышать 0,5%, используют аппарат для резки металла водой с ЧПУ.

В последние годы так все чаще режут трубы. Для этого применяют специальные станки, при помощи которых срез трубы получается изначально отполированным и очень гладким. Таким образом, гидроабразивная резка, услуги по которой предлагаются в любом крупном городе, становится все более распространенным и популярным методом обработки самых разных материалов.

Какое для этого используется оборудование?

Еще во времена Древнего Египта люди заметили, что вода способна кардинально изменять свойства тех материалов, которые подвергались ее воздействию в течение достаточно длительного времени. Даже твердые камни обкатывались до состояния гладких голышей, а на поверхности гранита и мрамора сравнительно быстро появлялись видимые углубления.

  • Специальный насос очень высокого давления не только аккумулирует некоторый запас жидкости, но и подает ее к обрабатываемому материалу. Именно от мощности этого механизма зависят толщина и плотность стали, которая может быть разрезана. К самому насосу вода подается из обычной системы водоснабжения, причем (для предотвращения перерывов) желательно осуществлять ее сразу из нескольких источников.
  • За толщину струи отвечает специальный регулятор мощности. Скорость разрезания и толщина обрабатываемого материала зависят не только от его настроек, но и от характеристик используемого абразивного материала. Чтобы «разделывать» что-то более вязкое, приходится использовать трехфазный наполнитель, для простой же стали достаточно лишь воды и наполнителя, в роли которого, как мы уже неоднократно указывали, может быть использован самый обычный песок. Разумеется, что можно регулировать не только состав смеси… Какими еще параметрами характеризуется резка металла водой? Давление и скорость жидкости. Имейте в виду, что минимально приемлемая скорость воды должна достигать 1200 м/с при давлении около 4,7 т/см!

Когда ее стали применять на практике?

С тех пор этот метод обработки металлов становится все более и более популярным. Может ли использоваться резка водой металла только для листового проката, или же ей подвластны и прочие металлоконструкции? Какие у этого метода существуют достоинства и недостатки? Обо всем этом мы постараемся рассказать в рамках данной статьи.

Резка водой металла (гидроабразивная резка): технология и принципы работы

Современная цивилизация не мыслит себя без повсеместного использования стали. Железо, которое всего 400-500 лет тому назад ценилось едва ли не на вес золота, сегодня тоннами может бездарно ржаветь на свалках. Сталь выплавляется миллионами тонн, используясь абсолютно везде. Основной проблемой зачастую является ее обработка, так как многие сорта этого материала достаточно твердые, а современные технологические нормы весьма жесткие и не допускают рваных и грубых «линий отреза». Чтобы повысить качество готовых изделий, учеными была изобретена резка водой металла.

Сущность процесса

Если обычную воду сжать под давлением около 4000 атмосфер, а затем пропустить через отверстие диаметром меньше 1 мм, то она потечет со скоростью, превышающей скорость звука в 3–4 раза. Будучи направленной на обрабатываемое изделие, такая струя воды становится режущим инструментом. С добавлением частиц абразива ее режущая способность возрастает в сотни раз, и она способна разрезать почти любой материал.

Технология гидроабразивной резки основана на принципе эрозионного (истирающего) воздействия абразива и водяной струи. Их высокоскоростные твердофазные частицы выступают в качестве переносчиков энергии и, ударяясь о частицы изделия, отрывают и удаляют последние из полости реза. Скорость эрозии зависит от кинетической энергии воздействующих частиц, их массы, твердости, формы и угла удара, а также от механических свойств обрабатываемого материала.

Промышленное применение

Наиболее широкое применение в промышленном производстве и точном машиностроении получила гидроабразивная технология для резки металла водой. Только она нивелирует основные характерные последствия, которые возникают при обработке другими способами. Так, к примеру:

  • гидроабразивная резка нержавеющей стали позволяет учитывать особенности, которые возникают при обработке заготовок из сплавов металлов, таких как прочность, обусловленная легирующими добавками и высокая вязкость при механических или температурных воздействиях, приводящая к деформации готовых изделий;
  • гидроабразивная резка титана дает возможность не достигать критической температуры в 600 °С, при которой титан способен гореть на открытом воздухе и химически соединяться с другими веществами;
  • гидроабразивная резка алюминия сводит потери материала заковки к минимуму, несмотря на то, что металл является сравнительно непрочным и имеет низкую температуру плавления всего в 440 °С.
READ  Ленточная Пила По Металлу Обзор

Такая обработка позволяет с должной эффективностью применять водяной резак по металлу, обеспечивая будущему изделию хорошие показатели качества:

  • незначительная ширина шва — всего 0,7-1,4 мм,
  • точность позиционирования до 0.1 мм,
  • при толщине заготовки даже в 300 мм,
  • получать безупречный край среза, не требующий дополнительной обработки.

Возможность начинать и вести раскрой в любом направлении позволяет минимизировать общие потери материала при раскрое заготовок металла.

Режущий инструмент

Главной частью всех гидроабразивных станков является режущая головка. Принцип ее работы на вид очень прост, но технологически весьма сложен. Так, сверхвысокое давление воды создает плунжерный или поршневой насос, который предает его по трубопроводам высокого давления в режущую головку. Здесь вода попадает в камеру, где происходит строго дозированное смешение с частицами абразива. Далее, смесь воды и абразива поступает в калиброванное сопло (дюзу), которое создает режущую струю. Струя, выходящая из сопла, развивает скорость превышающую скорость распространения звука примерно в три раза.

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.

Область применения

Гидроабразивная резка способна работать со всеми материалами и структурами, которые существуют, исключение, разве что составляют только алмазы и каленое стекло. Одной из особенностей гидроабразивной технологии является возможность ее применения для обработки материалов способных изменять свои физико-химические свойства при воздействии высоких температур и сильном нагревании, а также для структур с легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами.

Областью промышленного использования этих особенностей стала абразивная резка различного металла водой под давлением, в основном таких как:

  • нержавеющая сталь,
  • инструментальные сплавы,
  • титан,
  • латунь,
  • алюминий.

Также с ее помощью изготавливают художественные изделия из натурального и искусственного камня и применяют при обработке:

Незаменимой гидрорезка является для:

  • изоляционных,
  • огнеупорных,
  • многослойных,
  • и других композиционных материалов с особыми свойствами.

Резка металла водой под давлением какое давление

Гидрорезка (водоструйная резка) – вид резки, при котором материал обрабатывается тонкой сверхскоростной струей воды. При гидроабразивной резке для увеличения разрушительной силы водяной струи в нее добавляются частицы высокотвердого материала – абразива.

Технологические параметры

Основными технологическими параметрами процесса гидроабразивной резки являются:

  • скорость резки;
  • вид, свойства и толщина разрезаемого изделия;
  • внутренние диаметры водяного сопла и смесительной трубки;
  • тип, размер, скорость потока и концентрация в режущей смеси абразивных частиц;
  • давление.

Скорость резки (скорость перемещения режущей головки вдоль поверхности обрабатываемого изделия) существенно влияет на качество реза. При высокой скорости происходит отклонение (занос) водно-абразивной струи от прямолинейности, а также заметно проявляется ослабевание струи по мере разрезания материала. Как следствие, увеличиваются конусность реза и его шероховатость.

Рисунок. Типичная форма реза в зависимости от условий резки

Рисунок. Занос струи при резке со скоростью выше оптимальной

Разделительная резка может выполняться на скорости, составляющей 80–100% от максимальной. Качественной резке обычно соответствует скоростной диапазон в 33–65%, тонкой резке – в 25–33%, прецизионной резке – в 10–12,5% от максимальной скорости.

Фото. Вид поверхности реза в зависимости от скорости водно-абразивной резки

В некоторых моделях режущих головок используется технология автоматической компенсации конусности, например, Dynamic Waterjet компании Flow. Компенсация конусности достигается в результате программно управляемого динамического наклона режущей головки на определенный градус. Это позволяет повысить скорость резки при сохранении качества реза и, соответственно, сократить производственные расходы.

С уменьшением внутреннего диаметра смесительной трубки (при прочих равных условиях) возрастают производительность и точность резки, уменьшается ширина реза (она примерно на 10% больше внутреннего диаметра трубки). При этом снижается и срок службы трубки. В процессе эксплуатации смесительной трубки ее внутренний диаметр увеличивается примерно на 0,01–0,02 мм за каждые восемь часов работы.

Таблица. Примерные размеры абразива при различных режимах резки

Применение Размер частиц гранатового песка (Garnet) Внутр. диаметр водяного сопла Внутр. диаметр смесительной трубки
mesh (США) микрон дюймов мм дюймов мм
Стандартная промышленная конфигурация 80 178
(300–150)
0,013–0,014″ 0,330–0,356 0,04″ 1,02
Высокоскоростная резка 60 249
(400–200)
0,014–0,018″ 0,356–0,457 0,05″ 1,27
50 297
(600–200)
Точная резка 120 125
(200–100)
0,012–0,013″ 0,305–0,330 0,036″ 0,91
80 178
(300–150)
Высокоточная резка 120 125
(200–100)
0,010–0,011″ 0,254–0,279 0,03″ 0,76

Расход абразива зависит от диаметров смесительной трубки и водяного сопла, условий резки и т. д. Ориентировочные оптимальные значения приведены в таблице ниже.

Таблица. Оптимальный расход абразивного материала при некоторых соотношениях диаметров смесительной трубки и сопла

Внутренний диаметр водяного сопла (мм) Внутренний диаметр смесительной трубки (мм) Расход абразива (г/мин)
0,25 0,76 270–360
0,36 1,02 500–640
0,46 1,27 800–1100

Максимальное рабочее давление обычно составляет 3000–3200, 3800, 4150 или 6000 бар. Чем выше давление, тем выше скорость и эффективность резки. В то же время требуется более частая замена прокладок в насосе.

Таблица. Зависимость скорости прямолинейной разделительной (черновой) резки от толщины материала при давлении насоса P = 4100 бар (примерно 4046 атм)

Вид материала Скорость резки (м/ч) при толщине
5 мм 10 мм 20 мм 50 мм 100 мм
Нержавеющая сталь 52,62 28,56 13,02 3,84 1,44
Титан 68,46 37,20 16,98 4,98 1,86
Алюминий 142,20 77,40 35,40 10,20 3,72
Гранит 251,40 137,10 62,76 18,00 6,60
Мрамор 295,20 160,80 73,50 21,24 7,80
Углепластик 247,20 134,70 61,74 17,70 6,60
Стекло 272,76 148,62 67,92 19,62 7,26
: давление – 4100 бар; марка абразива – Kerfjet #80; расход абразива – 250–450 г/мин; внутренний диаметр сопла – 0,25 мм, 0,35 мм; внутренний диаметр смесительной трубки – 0,76 мм, 1,01 мм / данные ООО «ТехноАльянсГрупп», г. Москва, установки ГАР BarsJet

Таблица. Зависимость скорости прямолинейной разделительной (черновой) резки от толщины материала при давлении насоса P = 6000 бар (около 5922 атм)

Вид материала Скорость резки (м/ч) при толщине
5 мм 10 мм 20 мм 50 мм 100 мм
Нержавеющая сталь 86,64 47,16 21,48 6,12 2,40
Титан 112,38 61,50 28,08 8,22 3,06
Алюминий 233,76 127,44 58,44 16,92 6,24
Гранит 413,46 225,42 103,08 29,70 10,92
Мрамор 485,28 264,60 121,02 34,80 12,84
Углепластик 406,56 221,88 101,40 29,22 10,86
Стекло 448,14 244,38 111,72 32,16 11,88
: давление – 6000 бар; марка абразива – Kerfjet #80; расход абразива – 250–450 г/мин; внутренний диаметр сопла – 0,25 мм; внутренний диаметр смесительной трубки – 0,76 мм, 1,01 мм / данные ООО «ТехноАльянсГрупп», г. Москва, установки ГАР BarsJet

Фото. Детали, полученные гидроабразивной резкой: из нержавеющей стали толщиной 15 мм; из сплава алюминия толщиной 6 мм; из алюминия толщиной 30 мм; из пластика, армированного волокном, толщиной 20 мм; из инструментальной стали толщиной 60 мм

Что такое гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка представляет собой процесс абразивного воздействия струи гидравлической жидкости с добавлением особо твердых частиц на обрабатываемый материал для его раскроя по заданным размерам. С механической точки зрения — это процесс отрыва и уноса материала абразивными частицами, которые подаются на большой скорости в струе воды под высоким давлением. По физическим свойствам тонкий поток смеси воды и абразива на большой скорости является идеальным режущим инструментом.

Технология применения потока воды и абразива для разрезания практически любых материалов обеспечивается подбором необходимых условий и параметров, таких как:

  • давление струи,
  • расход воды,
  • количество абразива в струе,
  • размеры абразивных частиц.

Технологические возможности гидроабразивной резки ограничиваются только лишь толщиной обрабатываемой заготовки и физическими свойствами вещества, из которого она сделана. На что она способна хорошо показано на данном видео.

EVDIRAL.RU 2021