Главная » Обработка металла » Резка
Резка
Автор perminoviv На чтение 5 мин Просмотров 145 Опубликовано 01.07.2021
Водно-абразивная резка металла – это самая современная и прогрессивная технология обработки. Сердце системы водоструйного резания — насос высокого давления. На сегодня уже разработаны экспериментальные станки с давлением воды 6000 атмосфер.
Проходя сквозь сопло (материалом может выступать: рубин, сапфир или алмаз) толщиной 0,1 мм, вода набирает скорость в три раза большей скорости звука и образует тонкий сфокусированный поток, который может резать практически все металлы.
При гидроабразивной резке металла, толщина металла может быть до 300 мм.
Главным преимуществом технологии резания водной струйного является отсутствие нагревания изделий, то есть термическое воздействие на материал — отсутствует, что исключает напряжение и изгиб обрабатываемой детали. В итоге появляются резы очень отличного качества, что делает не нужным последующую дорогостоящую обработку.
Некоторые металлы нельзя резать лазером из-за их отражения, а при плазменной резке – нельзя использовать токопроводящий материал. Тут и понадобится гидроабразивная резка, которая является прогрессивным способом резки. Но она предполагает намокание изделия, что может плохо отразится для металле, подверженному коррозии.
Принцип гидроабразивной резки металла имеет самое главное преимущество — тонкая, как нить, струйка, позволяет создавать значительно меньшие потери металла по сравнению с обычной резкой.
Большим недостатком гидроабразивной резки металла является очень высокие затраты на резку: 1 час работы выйдет в 1500 руб. К тому же все детали очень скоро вырабатывают свой ресурс из-за большого давления. Так же недостатком является то что все детали требуют ежедневного осмотра и даже ремонта ремонта. В общем, если есть решение купить станок гидроабразивной резки, то такая резка металла водой своими руками, приводит к постоянным высоким затратам.
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.
Расход алмазного каната
Расход каната зависит от многих факторов:
- Состояние машины. Не стоить экономить на футеровках и других резинках, если они уже выработаны, то во время работы канат испытывает доп. Нагрузку, из-за чего он может не вырабатывать свой ресурс.
- Соблюдения технологии распиловки. Как было сказано ранее, если скорость вращений слишком низкая, — канат быстрее стирается, а если слишком высокая, быстро «замыливается». Поэтому, если Вы забыли какую скорость необходимо установить, не стоит эксперементировать, лучше позвоните, мы всегда подскажем на какой скорости и других параметрах необходимо пилить в тех. или иных условиях, тот или иной материал.
- Материал. Ресурс каната зависит и от материала, который нам необходимо распилить, -для гранита обычно чем Выше его группа твердости, тем меньше ресурс каната.
- Закрутка. Как было сказано ранее, ресурс каната зависит от правильного его износа, — необходимо чтобы перлина каната, снашивалась равномерно по всему диаметру, в этом случае мы сможем доработать её до конца и добиться максимального ресурса.
Технология резки
Вода, нагнетаемая насосом до сверхвысокого давления порядка 1000–6000 атмосфер, подается в режущую головку. Вырываясь через узкое сопло (дюзу) обычно диаметром 0,08–0,5 мм с околозуковой или сверхзвуковой скоростью (до 900–1200 м/c и выше), струя воды поступает в смесительную камеру, где начинает смешиваться с частицами абразива – гранатовым песком, зернами электрокорунда, карбида кремния или другого высокотвердого материала. Смешанная струя выходит из смесительной (смешивающей) трубки с внутренним диаметром 0,5–1,5 мм и разрезает материал. В некоторых моделях режущих головок абразив подается в смесительную трубку. Для гашения остаточной энергии струи используется слой воды толщиной, как правило, 70–100 сантиметров.
Рисунок. Схема гидроабразивной резки
Рисунок. Схема смешивания частицы абразива
При гидрорезке (без абразива) схема упрощена: вода под давлением вырывается через сопло и направляется на разрезаемое изделие.
Таблица. Характерная область применения технологий резки водой
Гидрорезка | Гидроабразивная резка |
Кожа, текстиль, войлок (обувная, кожаная, текстильная промышленность) | Листы из сталей, металлов |
Пластики, резиновые изделия (автомобильная промышленность) | Различные металлические детали (отливки, шестерни и др.) |
Электронные платы | Сплавы алюминия, титана и др., композитные материалы, толстостенные пластмассы (авиационная и космическая промышленность) |
Ламинированные материалы (авиационная и космическая промышленность) | Бетон, железобетон, гипсовые блоки, твердая брусчатка и др. строительные материалы |
Теплоизоляционные, уплотнительные и шумопонижающие материалы | Камень, гранит, мрамор и др. |
Продукты питания – замороженные продукты, плотные продукты, шоколад, выпечка и др. | Стекло, бронированное стекло, керамика |
Бумага, картон | Комбинированные материалы, материалы с покрытием |
Дерево | Дерево |
Термо- и дуропласт | Армированные пластики |
При гидроабразивной резке разрушительная способность струи создается в гораздо большей степени за счет абразива, а вода выполняет преимущественно транспортную функцию. Размер абразивных частиц подбирается равным 10–30% диаметра режущей струи для обеспечения ее эффективного воздействия и стабильного истечения. Обычно размер зерен составляет 0,15–0,25 мм (150–250 мкм), а в ряде случаев – порядка 0,075–0,1 мм (75–100 мкм), если необходимо получение поверхности реза с низкой шероховатостью. Считается, что оптимальный размер абразива должен быть меньше величины (dс.т. – dв.с. )/2, где dс.т. – внутренний диаметр смесительной трубки, dв.с. – внутренний диаметр водяного сопла.
В качестве абразива применяются различные материалы с твердостью по Моосу от 6,5. Их выбор зависит от вида и твердости обрабатываемого изделия, а также следует учитывать, что более твердый абразив быстрее изнашивает узлы режущей головки.
Таблица. Типичная область применения некоторых абразивных материалов при резке
Наименование | Характерная область применения |
Гранатовый песок (состоит из корунда Al2O3, кварцевого песка SiO2, оксида железа Fe2O3 и других компонентов) | Широко распространен для резки различных материалов, в особенности высоколегированных сталей и титановых сплавов |
Зерна электрокорунда (состоит преимущественно из корунда Al2O3, а также примесей) или его разновидности | Искусственные материалы с очень высокой твердостью по Моосу. Используются для резки сталей, алюминия, титана, железобетона, гранита и др. материалов |
Зерна карбида кремния (SiC) – зеленого или черного | |
Кварцевый песок (SiO2) | Резка стекла |
Частицы силикатного шлака | Резка пластика, армированного стекло- либо углеродными волокнами |
Сопла обычно изготавливают из сапфира, рубина или алмаза. Срок службы сапфировых и рубиновых сопел составляет до 100–200 часов, алмазных сопел – до 1000–2000 часов. При гидрорезке не применяются рубиновые сопла, а сапфировые обычно служат в 2 раза дольше.
Смесительные трубки изготавливают из сверхпрочных сплавов. Срок службы – как правило, до 150–200 часов.
Сфера применения Алмазных нитей
Обычно, применению алмазных способствует отсутствие аналогов глубокой резки. Когда речь уже не идет об обычных стенах или полах, а резка происходит на действительно глубоких расстояниях, около 50 метров. Но и в быту можно пользоваться резкой алмазным канатом, в местах, толщина которых не позволяет работать с помощью алмазных пил и буров. Например, во время установки и демонтаже железобетонных балок или плит. Резка настолько толстых конструкций просто невозможно с помощью простых алмазных пил, и специалисты прибегают к помощи алмазной нити. Также, для прокладки вентиляционных проемов по всему периметру строящегося объекта. Алмазный бур не всегда может справиться с длиной вентиляционных шахт.
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.
Читать также: Регулятор мощности на симисторе bta41
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
Особенности метода
Для того, чтобы ощутить все преимущества канатной распиловки. Необходимо строгое следование технологии.
Для разных типов материалов скорость вращения троса разная, чем ниже скорость, тем быстрее стирается канат, если скорость Выше необходимой для данной породы, канат может «замылиться», и чтобы потом вновь начать работать данным тросом его необходимо перевскрыть, — потеряв при этом уйму времени и ресурса каната.
Канат необходимо закручивать.
Часто наши клиенты пренебрегают закручиванием или относятся к ней не серьезно. Но от правильной закрутки, зависит правильный износ троса, — ведь если трос стирается не равномерно, впоследствии Вы так же будете терять деньги, т.к. канат не будет вырабатывать свой ресурс до конца.
Недостаточное давление
Часто наши клиенты, чтобы добиться увеличения ресурса алмазного каната, специально занижают производительность, но для правильного вскрытия каната, давление необходимо. Поэтому и в этом пункте следует строго следовать инструкции.
Преимущества, недостатки и сравнительная характеристика
С помощью водно-абразивной или водной струи можно разрезать практически любые материалы. При этом не возникают ни механические деформации заготовки (так как сила воздействия струи составляет лишь 1–100 Н), ни ее термические деформации, поскольку температура в зоне реза составляет около 60–90°С. Таким образом, по сравнению с технологиями термической обработки (кислородной, плазменной, лазерной и др.) гидроабразивная резка обладает следующими отличительными преимуществами:
- более высокое качество реза из-за минимального термического влияния на заготовку (без плавления, оплавления или пригорания кромок);
- возможность резки термочувствительных материалов (ряда пожаро- и взрывоопасных, ламинированных, композитных и др.);
- экологическая чистота процесса, полное отсутствие вредных газовых выделений;
- взрыво- и пожаробезопасность процесса.
Водно-абразивная струя способна разрезать материалы толщиной до 300 мм и больше. Гидроабразивная резка может выполняться по сложному контуру с высокой точностью (до 0,025–0,1 мм), в том числе для обработки объемных изделий. С ее помощью можно делать скосы. Она эффективна по отношению к алюминиевым сплавам, меди и латуни, из-за высокой теплопроводности которых при термических способах резки требуются более мощные источники нагрева. Кроме того, эти металлы труднее разрезать лазером из-за их низкой способности поглощать лазерное излучение.
Читать также: Газосварка пропаном и кислородом
К недостаткам водно-абразивной резки относятся:
- существенно меньшая скорость разрезания стали малой толщины по сравнению с плазменной и лазерной резкой;
- высокая стоимость оборудования и высокие эксплуатационные затраты (характерно и для лазерной резки), обусловленные расходом абразива, электроэнергии, воды, заменами смесительных трубок, водяных сопел и уплотнителей, выдерживающих высокое давление, а также издержками по утилизации отходов;
- повышенный шум из-за истечения струи со сверхзвуковой скоростью (характерно и для плазменной резки).
Таблица. Сравнение гидроабразивной резки с кислородной, плазменной и лазерной резкой
Гидрорезка представляет собой уникальный метод обработки различных материалов. На сегодняшний день различают 2 вида гидрорезки: при помощи чистой воды и посредством водной струи с абразивом (гидроабразивный метод). Но принцип действия в обоих случаях одинаков – жидкость под очень высоким давлением проходит через миниатюрное отверстие режущей головки, которая находится над обрабатываемым материалом. При этом гидроабразивная смесь, выходящая из режущей головки, имеет скорость, превышающую скорость звука в три раза.
Размер отверстия головки, а также его диаметр, зависят от того, какова плотность материала. Если материал легкопроницаемый – то берутся головки с диаметром 0,08 мм, в случае более твердых материалов диаметр отверстия может достигать 0,8 мм.
Что же касается непосредственно давления мультипликатора, то максимальный показатель – 420 MPa. Согласно же практическим исследованиям, наиболее продуктивный и в то же время быстрый рез получается при давлении 380 MPa. Если же давление выше, то это приводит только к более частым промежуткам между заменами запасных частей.
В целях нормальной работы оборудования прокладки следует заменять своевременно. Так, при регулярном постоянном давлении рабочего процесса в 400 MPa замена прокладок осуществляется через 400 – 1200 часов резки.
Благодаря таким условиям, в которых происходит обработка заготовок, гидроабразивная резка становится альтернативным методом воздействия на материалы, по отношению к термическим способам, и даже выигрывает у последних по некоторым параметрам. Толька резка при помощи водной струи с абразивом не оставляет следов деформации на металле, следов оплавления на пластике, такни и прочих материалах. Промышленные и дизайнерские работы сегодня просто немыслимы без данного метода, ведь из любых заготовок различной толщины могут быть выполнены самые сложные элементы с великолепным качеством кромки.
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.
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.
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.
Видео:
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.
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.
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.
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.
Видео:
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.
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.
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 процесс полностью 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 продуктивно простые формы. Точность остается высокой, но при этом набор функций относительно небольшой. Еще одно достоинство – цена значительно ниже, чем у оборудования с ЧПУ.
Преимущества и недостатки
На сегодняшний день существуют четыре основных промышленных способа для резки металлов. Если их расположить по количеству применяемого оборудования и востребованности на производстве, то получится следующая последовательность методик, а именно:
- механическая,
- плазменная,
- гидроабразивная,
- лазерная.
Все они значительно отличаются друг от друга качественными характеристиками, при этом каждая имеет свои особенности, достоинства и недостатки.
Основными преимуществами гидроабразивного метода обработки является:
- способность работать с любыми материалами,
- отсутствие термического воздействия на заготовку,
- исключение выделения пыли, дыма и ядовитых паров,
- возможность использовать для материалов со взрывоопасными и пожароопасными свойствами.
Но при неоспоримых достоинствах есть существенные недостатки:
- высокая стоимость замены быстроизнашиваемых деталей оборудования;
- более существенные энергозатраты, в сравнении с другими методами резки,
- требует постоянной настройки и наладки оборудования для соответствия заявленным характеристикам.
Читать также: Бензопила калибр настройка карбюратора
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.
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:
- Относительно низкая цена.
- Одинаковое качество гидроабразивной резки титана, алюминия и других материалов.
- Простата в уходе и управлении, которая не требует от оператора больших знаний и опыта работы в области металлообработки.
- 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.
В то же время такое устройство имеет и ряд существенных недостатков. Во-первых, стоимость гидроабразивного станка с ЧПУ значительно превышает цену на ручной аналог. Во-вторых, чтобы правильно задать параметры выполняемых работ, оператор должен обладать определенными знаниями в области металлообработки и опытом создания деталей на автоматизированных станках.
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.
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.
Преимущества гидроабразивной установки
Сейчас это один из наиболее эффективных и востребованных методов, благодаря своим достоинствам:
- 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.
Устройство оборудования гидроабразивной резки
Диапазон выпуска станков для гидроабразивной резки начинается от небольших, представляющих обычные металлообрабатывающие станки с ЧПУ и компактных с конструкцией стола для обработки листового материала с размерами 2 на 4 метра до огромных линий, способных работать, как прокатные станы.
Но по принципу устройства любой станок для резки металла водой имеет:
- корпус в виде ванны для воды, которая служит ловушкой для гидроабразивной струи, поглощая ее энергию,
- систему отстойников и фильтров, необходимых для очистки воды, а также для осаждения отработавших абразивных частиц,
- координатный стол с сервомоторами для перемещения режущей головки,
- блок насоса высокого давления с трубопроводами,
- пульт управления оператора на базе промышленного компьютера.
Современные станки с ЧПУ и приводами для перемещения режущей головки позволяют осуществлять обработку материала по технологии 2D, 2,5D и 3D, то есть с высокой точностью осуществлять художественную резку в нескольких плоскостях и обрабатывать кромку под любым углом. Возможности выполнения 3D деталей с помощью гидроабразивной резки хорошо показаны на видео.
Возможности водной резки металла
Многие способы применяются только для прямой распиловки, в то время как гидрорезка позволяет:
- делать фигурный разрез;
- не подвергать обработке края;
- обрабатывать листы (металлозаготовки) толщиной до 120 – 200 мм, в зависимости от вида стали;
- подключить к автоматическому пульту управления трудный проект и фактически не участвовать в процессе, только контролировать;
- разрезать окружности, трубы.
Сейчас активно пользуются технологией в различных сферах:
- автомобилестроение и машиностроение в целом;
- изготовление заготовок, деталей, которые не поддаются штамповке;
- резка водой железа, утеплителей, стекловолокна, изоляторов, мрамора;
- художественная обработка.
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.
Оборудование для гидрорезки
Называют «непыльным». Действительно, стружки фактически нет, вернее, она сразу вымывается, 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.
Устройство станка, который режет водой
Классический аппарат имеет множество узлов:
- корпус – обычно состоит из металла, как наиболее износостойкого и долговечного материала, благодаря чему он достаточно массивный;
- емкость – 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.
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.
Особенности устройства основных узлов
Уникальность установки заключается во многих отличиях начиная с рабочего стола. Вместо привычной плоскости здесь представлена ванна с неглубокими бортами. Она оснащена ребрами для захвата и фиксации заготовки, они быстро снимаются и накладываются. Также емкость набирается жидкостью, а затем сливается. Постоянное нахождение металла в водной среде позволяет избавить производство от шума и пыли. Емкость, которая содержит абразивные частицы, легко вынимается, имеет функцию пополнения даже в ходе работы, а также оснащена датчиками, контролирующими количество смеси.
Очень важна система перемещения инструмента. Она поставлена на ремни, которые двигают резак по линейным плоскостям. Используются именно ремешки, а не цепи, так как они более невосприимчивы к влаге, а также к нечаянному попаданию абразива. Дополнительное преимущество – их легко менять при износе. Подробнее об устройства посмотрим на видео:
Расходные материалы
Основными расходными частями оборудования для гидроабразивной резки являются сопла и фокусирующие трубки, которые изготавливаются из искусственных алмазов, сапфиров, рубинов и кристаллов корунда.
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.
Принцип работы и разрезаемые материалы
Резка металлических изделий происходит водяной струей в которую добавляют абразив, после чего она проходит через форсунку. Давление в 200-600 атмосфер позволяет разрезать множество материалов. Работа может осуществляться под любым углом, для этого лишь нужно изменить угол форсунки. В данном случае можно эффективно резать:
- металлы(черные и цветные) и их сплавы;
- каменные изделия из мрамора и гранита;
- сталь(нержавейка, жаропрочная, легированная);
- бронированное, обычное и композитное стекло;
- керамические изделия (бетон, плитка, керамика, гранит керамический);
- композит;
- резину;
- пластмассу;
- картон.
Резка особо твердого сырья осуществляется водой со специальным песком из минералов. Мягкие материалы(резина, пластик, картон) разрезаются исключительно водой без каких-либо примесей.
Своими руками
Применение гидроабразивного оборудования для резки в домашней мастерской вполне возможно. К примеру: в реализации авторских работ для художественной или декоративной обработки небольших и некрупных заготовок. А вот изготовить своими руками такой станок можно разве, что для резки дерева, пластмассы, ламината или других не очень прочных материалов.
При этом надо учитывать, что стоимость оборудования плюс периодическая замена расходных материалов и постоянная потребность в абразиве, делают прямые затраты на один рабочий час гидроабразивной резки минимум 1400 рублей. Но это отдельная тема и если у вас есть свой опыт в использовании гидроабразивного резака в домашних условиях, поделитесь им с остальными в блоке комментариев.
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.
Канатная и алмазная резка бетона
Если вы надумали перепланировать свое жилище, то вам наверняка потребуется алмазная резка бетона. Ведь большинство построек возводится именно из железобетона. Давайте рассмотрим, что собой представляет алмазная резка железобетона, и как ее правильно выполнить?
Преимущественные характеристики
В резке бетонов алмазными устройствами много положительных качеств:
- точные рамки сечения;
- благодаря ровному, гладкому срезу нет необходимости дополнительно обрабатывать, шлифовать бетон;
- процесс резки по бетону происходит без лишнего шума, вибрационных колебаний;
- алмазную резку бетона сопровождает небольшое пылевыделение, а если во время процедуры использовать воду, то появление пыли практически сводится на нет;
- при помощи алмазной резки железобетона экономятся ваши средства. Ведь процедура довольно несложная, хотя и требует некоторых навыков. При наличии таковых ее может выполнить каждый, не тратясь на помощь мастеров.
Суть алмазной резки железобетонных конструкций лежит в применении определенных механических приборов с режущим наконечником, имеющим алмазное напыление либо пилой, у которой алмазные края.
Даже всем привычная болгарка, имеющая алмазный диск, качественно выполнит разрез в бетоне. Причем режущий элемент, контактирующий с бетоном, не стирается, как при распиле металлических конструкций.
Единственным минусом данного приспособления является то, что разрезать композит возможно лишь так глубоко, как позволяет размер пилы на болгарке.
Области применения
Алмазной резкой пользуются во многих случаях:
- демонтаж бетонных конструкций;
- разделение железобетонных блоков напополам для удобства их транспортировки;
- проделывание разных отверстий в несущих стенах, перекрытиях;
- расширение диаметра уже созданного отверстия;
- монтаж температурного шва внутри бетонных настилов;
- демонтаж фундаментной основы;
- поправка строительных дефектов;
- создание углублений под сейфы, производственную технику.
Какое оборудование используется?
Алмазная резка бетона выполняется несколькими видами инструментов. В зависимости от технологии выполнения процедуры существуют два типа оборудования для алмазного нарезания бетонных конструкций:
Ручные приборы
Пила по бетону.
Вниманию строителей представлен широкий выбор инструментов для ручной резки бетона. У всех них разный диапазон выполняемых работ и эксплуатационные качества. Среди ручного оборудования выделяют:
- электрические резчики;
- резчики гидравлического характера;
- штроборезы;
- бензопилы;
- цепные пилы на гидравлике.
Круги с алмазным напылением на ручных резчиках имеют различия в диаметральных размерах, числе режущих сегментов, установочном отверстии. При выборе алмазных дисков, диаметр которых может варьироваться от 125 до 600 мм, следует обратить внимание на размеры кожуха резчика. Устройство, работающее от бензина способно глубоко врезаться внутрь бетонного материала, однако работать с ним лучше вне помещения.
Машинная резка
Канатная резка.
Посредством автоматического оборудования распил бетонных монолитов проводится более эффективно. Данная технология позволяет врезаться внутрь бетона на глубину 620 мм. У автоматических резчиков, так же, как и у ручных инструментов, во время работы на алмазный круг подается поток воды. Это делается, чтобы охладить диск, а также устранить поднимающуюся пыль.
Но самой продуктивной методикой считается канатная резка бетона. Подобная технология способна разрезать композит в самых труднодоступных уголках, куда не сможет добраться ни один из вышеперечисленных приборов. Канаты на алмазной основе являются расходным средством. Эффективность работы такого рода приспособлений зависит от числа кристаллов на одном метре каната, их окружности, ширины.
Процесс выполнения резки
Так как подобные манипуляции нарушают первоначальную конструкцию постройки, чтобы не наделать непоправимых ошибок, следует привлечь к работе профессиональных мастеров, архитекторов, инженеров, которые подскажут, как правильно выполнять резку.
Если же вы решили обратиться в компанию, предоставляющую услуги по резке бетонов, то наличие в ней вышеперечисленных специалистов говорит о серьезном подходе фирмы к работе, и что такой организации можно доверять.
Но перед тем как заключать договор, все равно проверьте наличие лицензии и сертификатов на предоставление такого рода услуг.
Клиент, в свою очередь, должен предоставить все документы на помещение, где будет проводиться работа, а также разрешение от владельца здания на осуществление подобных процедур.
До начала проведения резки следует сделать разметку помещения, замерить и наметить контуры будущих проемов. Также перед работой следует детально изучить конструкцию помещения, под нее подобрать оборудование с подходящей мощностью, типом режущих элементов. Кроме того, следует пообщаться и согласовать все нюансы с представителями ЖЕКа и соседями, чтоб не было потом претензий по поводу шума.
Утилизация отходов
Алмазная резка бетона.
Отходами от алмазной резки называют бетонные обломки, части демонтированной конструкции, шлам из воды, металла и бетона, который образовывается на месте работы в результате охлаждения оборудования и сокращения количества выделяемой пыли посредством воды.
Утилизировать отходы самостоятельно заказчику не всегда удается, потому как объемы утильсырья могут быть огромными, тяжелыми и требовать больших сил, а также специального оборудования для утилизации, например, для откачки использованной воды. Посему, обращаясь в фирму по резке бетона, следует заранее поинтересоваться, убирают ли они за собой по окончании работы. Это избавит вас от множества проблем, связанных с уборкой бытового мусора.
Распил композита с использованием пылесоса
Данный процесс подразумевает под собой использование пылесоса большой мощности для устранения пыли во время резки. Такой промышленный пылесос способен устранить 70 % от общего объема пыли.
Нарезание бетона с водой
Такой метод нарезания композита обуславливает использование помпы форсунки, поставляющей воду на алмазный диск, чтобы он остыл. При этом также приглушается пыль, поднимающаяся от интенсивного контакта резочного инструмента с бетоном. Даная методика более эффективна в плане приглушения пыли, нежели применение пылесоса, потому что устраняет пылевыделение до 90 %.
Применение шлицефрезера
Шлицефрезер.
Посредством этого инструмента выполняется распил бетона внутри маленьких помещений, где невозможно использовать приборы с большей мощностью. Шлицефризер относится к типу ручных инструментов. Благодаря подобному устройству стало реально без труда распиливать строительные сооружения из бетона, обладающие сверхпрочной, изогнутой, сложной поверхностью.
Обычно шлицефрезер для разреза бетонного композита используют внутри квартир и других жилых помещений. Данный прибор функционирует по двум режимам: влажному, сухому.
Второй вариант используется при сильно углубленном разрезании бетонного материала. При этом вода, которая выполняет функцию охладителя, устраняется посредством промышленного пылесоса.
Сухой тип работы шлицефрезера является безвредным, неопасным, нетрудоемким, с практическим отсутствием отходов, пыли.