24artstroy.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология гидроабразивной резки металла

Технология гидроабразивной резки металла

[Гидроабразивная резка металла] – технология, без которой не обходится машиностроительная и металлопрокатная отрасль.

Иногда достичь необходимого качества среза невозможно даже посредством плазменной резки, в связи с чем применяется оборудование для резки посредством гидроабразивной струи.

Впервые гидроабразивная резка металла была использована американской авиастроительной компанией, которая впоследствии представила данные о том, что такая технология является лучшим вариантом для обработки стали и прочих тугоплавких металлов.

С того времени водно-абразивный метод не перестает пользоваться спросом в разных производственных сферах. Сегодня станки, предназначение которых — обработка стали, труб и пр. гидроабразивной струей, очень популярны.

Преимущества технологии

С каждым годом многие люди интересуются вопросом резки металла водой своими руками. Это не странно, ведь технология позволяет выполнять огромное количество сложных задач по обработке металлических заготовок, что делает её актуальной для разных сфер деятельности. Применяемое для резки оборудование по-особому востребовано для толстостенных изделий. Только с его помощью можно достичь высочайшего качества линий с рабочей зоны 200-мм стального листа. Поверхность листа получается идеально ровной, а на линии среза отсутствуют заусеницы или окалины.

Среди ключевых преимуществ такой технологии — идеальная точность среза при щадящем температурном режиме. Однако это далеко не все плюсы, ведь их гораздо больше. Даже высокая стоимость базовой установки не считается недостатков, ведь она компенсируется экономией на крепежных узлах и рабочих элементах, которые не нужны даже для обработки тонкостенных изделий.

В числе плюсов: отсутствие пыли, дымовой завесы и любых других неблагоприятных факторов. К тому же вам не нужно проводить замену изношенных режущей частей и следить за остротой резака, т. к. его, в нашем обычном представлении, нет. Вместо этого в станках применяется струя воды, которая дополняется абразивными частичками.

Гидроабразивная обработка среза выполняется в один этап, при этом скорость работы проходит без задержек и не снижается, даже при выполнении сложных операций с толстостенными изделиями.

За счёт универсальных показателей на одном станке можно одновременно обрабатывать самые различные материалы, в том числе и:

  • резину;
  • стекло;
  • пластик;
  • многослойное сырье.

Водяные резаки по металлу безопасны в эксплуатации, поэтому их часто устанавливают на предприятиях, где присутствует большой риск взрывоопасности.

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.

Читать еще:  Сжатый воздух вместо кислорода для резки

Особенности работы станков с ЧПУ

Гидроабразивные станки с ЧПУ — это одна из возможностей расширить область применения устройств, улучшить эффективность работ и в тоже время повысить производительность.

Установки с ЧПУ используются для изготовления изделий из медных, алюминиевых, стальных и других видов металлов. Высокая точность порезки, которую имеют водно-абразивные станки с ЧПУ, почти не имеет отклонений от требуемых условий.

Гидроабразивные станки с ЧПУ имеют такие преимущества:

  • Если на устройствах без ЧПУ выбор режущей струи можно подобрать неправильно, то в этой ситуации данный фактор исключается. Оборудование автоматически контролирует качество реза, после самостоятельно корректирует установленный режим;
  • Станки, которые имеют ЧПУ, работают в соответствии с установленной программой. Причем обработка любого изделия делается по индивидуальному компьютерному обеспечению. При помощи его автоматом выбирается напор струи, состав режущей смеси и другие параметры;
  • По окончании гидроабразивной обработки из заготовки получается абсолютно готовая деталь, которую не нужно подвергать дополнительной обработке или шлифовке, на участке среза;
  • Обработка металлов при помощи компьютерного обеспечения также подразумевает возможность проделывания отверстий необходимого сечения.

Гидроабразивный станок – принцип работы

Насос высокого давления с помощью бустера нагнетает давление от 300 до 600 атмосфер. При этом все колебания, которые создаются насосом, гасятся в аккумуляторе давления большой емкости, что гарантирует свободную от пульсации струю воды. После этого воду для генерации струи можно подавать в любую произвольную точку по гибким трубам высокого давления.

Вода проходя через отверстие в головке диаметром четверть миллиметра (давление при это еще больше возрастает), попадает в камеру для смешивания. Там она соединяется с абразивом (мелкодисперсным песком) и попадает в формирующую струю сопло. В зависимости от толщины и материала детали оно может иметь диаметр от 0,6-1,2 мм. В режущей головке энергия давления воды преобразуется в кинетическую энергию водной струи. Вода проходя через сопло, всего в десятые доли миллиметра, выполненное из сверхтвердых материалов, ускоряется с образованием тонкой сфокусированной струи, служащей в качестве инструмента для резки.

Мягкие материалы, такие как резина, пластмасса режутся чистой струей воды. За счет добавления в струю песка, для усиления режущих способностей, можно производить обработку материалов любой твердости, таких как металлы, камень, стекло, композиты. Для твердых материалов предварительно выполняют черновое сверление. Для некоторых материалов предварительная центровка не нужна, так как при центровке материала уже первая капля воды смешивается с абразивом. Сегодня гидроабразивная резка позволяет с легкостью резать материалы толщиной до 150 мм.

Такой способ позволяет резать материалы без выделения тепловой энергии, так как она сразу поглощается водой. Кроме этого не требуется сложные и тяжелые приспособления для фиксации заготовки. Струя воды не оказывает такого сильного воздействия на заготовку как механические инструменты (резец, фреза или пила).

Классификация устройств

Гидроабразивные станки часто делят на ручные аппараты и устройства с числовым программным обеспечением (ЧПУ).

Конструкция абразивных станков для резки металла заметно сказывается на их технических характеристиках и производственной мощности.

Читать еще:  Как сделать станок для резки пенопласта?

Устройства с ручным управлением

Станки без ЧПУ полностью управляются оператором, который выставляет все параметры будущей обработки деталей. Кроме того, определенные этапы работы с заготовками оператору придется осуществлять самостоятельно. Но такие устройства имеют и целый ряд преимуществ:

  1. Относительно низкая цена.
  2. Одинаковое качество гидроабразивной резки титана, алюминия и других материалов.
  3. Простата в уходе и управлении, которая не требует от оператора больших знаний и опыта работы в области металлообработки.
  4. Достаточное количество функций, которые позволяют создавать простые детали с правильными геометрическими формами.

Аппараты с ЧПУ

Числовое программное обеспечение, установленное на гидроабразивных станках, значительно повышает их функциональность и производственную эффективность. Станки с ЧПУ позволяют качественно обрабатывать все виды металлических заготовок и делать это с высокой точностью. Автоматизированные аппараты обладают следующими преимуществами:

  • Программное обеспечение позволяет создавать в заготовках отверстия необходимого диаметра.
  • После завершения всех установленных операций, деталь не нуждается в дополнительной обработке.
  • Программное обеспечение позволяет выбрать индивидуальный режим обработки для каждой заготовки. Аппарат сам подберет необходимые показатели струи и другие параметры.
  • Аппараты с ЧПУ могут контролировать качество среза и самостоятельно менять его в соответствии с установленной программой и последовательностью действий станка.

Как работает агрегат?

В корпус типового гидроабразивного станка заключены такие элементы:

  • резервуар для жидкости объемом от 2 м3 — здесь хранится вода;
  • емкость для смешивания — здесь вода соединяется с абразивными частицами;
  • мощный насос — под высоким давлением он подает водяную струю из резервуара к линии реза;
  • штуцер с форсункой — своеобразный «режущий» элемент, регулирующий направление подачи жидкости и пропускную способность канала;
  • рабочий верстак с ванной — здесь размещается и крепится заготовка, предназначенная для обработки.

В станках ручного типа предусмотрена система управления резаком. В промышленных масштабах работа оборудования регулируется автоматически. Числовое командное управление контролирует перемещение резака и рабочего стола, задает параметры реза и контролирует сам процесс.

Раскраиваемый материал помещают во вместительную ванну для резки. Емкость заполняют солевым раствором так, чтобы участок раскроя был погружен в жидкость. Сам процесс выглядит так:

  1. Вода под давлением попадает в камеру для смешивания.
  2. Струя воды соединяется с мелкодисперсным абразивом (для работы с твердыми материалами).
  3. Полученная смесь поступает в сопло, формирующее конечную абразивную струю.
  4. В головке резака вода набирает максимальную скорость и ударяется о поверхность заготовки.
  5. Из полости обрабатываемого участка отрываются и вымываются молекулы, создавая рез заданной геометрии.

2 Особенности резки изделий водой с абразивами

Струя при описываемой технологии обретает свой разрушительный потенциал в основном за счет абразивных составляющих потока. А уже сугубо транспортная функция ложится на воду. Частицы абразива при этом по размеру подбираются таким образом, чтобы быть не более 10–30 процентов от показателя сечения струи. Именно при таких условиях гарантируется стабильный поток и высокий эффект обработки.

В тех случаях, когда требуется получить малую шероховатость поверхности реза, используют частицы размером от 75 до 100 мкм, в остальных – от 150 до 250 мкм. В целом же, «идеальный» показатель абразива высчитывают как разницу между внутренними сечениями трубки для смешивания агрегата и водяного сопла, разделенную на два.

Читать еще:  Портальная машина плазменной резки с ЧПУ

Выбор твердости абразивных элементов производят с учетом твердости детали, которая подвергается обработке, и вида материала, из которого она сделана. Не рекомендуется применять абразивы твердостью менее 6,5 единиц по шкале Мооса. При этом следует помнить, что режущая головка и ее отдельные компоненты изнашиваются намного быстрее, если используется очень твердый абразив.

Интересующий нас вид резки дает возможность обрабатывать:

  • гранит, прочный камень, мрамор и аналогичные материалы;
  • металлические, стальные, алюминиевые листы;
  • армированные пластики;
  • используемые в космической и авиационной сфере титановые, композитные и алюминиевые сплавы, пластмассы с особо толстыми стенками;
  • деревянные изделия;
  • керамические конструкции;
  • любые стройматериалы, включая высокотвердую дорожную брусчатку, железобетон и бетон, блоки из гипсовых композиций;
  • изделия со специальными покрытиями;
  • бронированное и обычное стекло;
  • шестерни и аналогичные детали из металла.

Как правило, разные материалы режутся струей, содержащей определенные виды абразива:

  • армированный углеродными либо стеклянными волокнами пластик обрабатывают потоком с силикатным шлаком;
  • гранит, железобетон, стальные поверхности и прочие высокотвердые материалы – черным либо зеленым кремниевым карбидом, а также частицами электрокорунда;
  • сплавы на основе титана и высоколегированные стали – гранатовым песком.

Большую часть трубок для смешения воды и абразива выпускают из специальных сплавов, которые характеризуются высоким уровнем прочности. Эксплуатироваться без замены они могут до 200 часов непрерывной работы. А сопла производят, как правило, из драгоценных камней – рубина, сапфира, алмаза. Алмазные конструкции без проблем выдерживают до 1,5–2 тысяч часов использования, остальные рассчитаны на 150–200 часов.

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
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector