Технология гидроабразивной резки металла

В чем заключается принцип действия и технология резки металла водой?

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

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

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

Преимущества и недостатки гидроабразивной резки

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

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

Разрезание металла посредством воздействия воды и абразива имеет ряд преимуществ.

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

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

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

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.

Технология

Режущим инструментом при гидроабразивной резке является струя воды совместно с абразивным материалом. Струя воды подается на высокой скорости под большим давлением – от 2000 до 5000 атмосфер. В некоторых устройствах давление может достигать 6000 атмосфер.

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

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

Принцип действия установки для гидроабразивной резки

Во время процесса резки важно придерживаться определенных параметров и соблюдать правила пользования станком. Здесь важно, какое давление воды используется, какой расход, скорость струи, количество подаваемого абразивного материала.

На схеме цифрами показаны:

  • 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 включает в себя 4 этапа:

  1. Заготовка помещается в ванну с водой и закрепляется. На неавтоматизированном устройстве это нужно делать своими руками, на станке с ЧПУ – с помощью программы.
  2. В ванну помещается инструментальная головка, в которую подаются вода и абразив. При этом устанавливаются необходимые рабочие параметры (давление воды, расход и т. д.).
  3. Инструментальная головка направляется на обрабатываемый материал.
  4. Струя воды и абразива разрезает заготовку.
  5. Абразивный материал после резки фильтруется и сушится.

Перечисленные этапы при работе устройства постоянно повторяются. Металл разрезается из-за удара частиц абразива. Вода, при этом выступает в качестве носителя режущих частиц (то есть, абразива). В качестве абразива используются:

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

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

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

Видео: резка металла водой.

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.

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 метода резки металла гидроабразивной струей

Оборудование, используемое для резки металла посредством гидроабразива, незаменимо в работе с толстостенными заготовками. Только эти станки способны обеспечить высокое качество линии реза стали во время прокладки труб.

После протачивания рабочего участка 200-мм металлического листа на поверхности линии реза стали нет ни окалин, ни заусениц.

Идеальное качество среза в сочетании со щадящим температурным режимом — это еще не все достоинства, которыми наделена водно-абразивная технология.

Высокая стоимость установок компенсируется экономией на крепежных элементах и узлах, которые не нужны даже при работе с тонкостенными заготовками.

Отсутствие дымовой завесы и пыли, а также других неприятных факторов – еще одно из многих достоинств гидроабразивной резки.

Помимо этого, нет надобности проводить замену изношенного режущего инструмента и контролировать остроту резака, так как, по сути, он отсутствует.

Вместо него функцию режущего инструмента выполняет струя воды в сочетании с абразивными компонентами.

Процесс начальной и финишной гидроабразивной обработки среза выполняется в один этап.

При этом скорость рабочего процесса проходит без замедлений, показатель скорости резки не понижается, даже если приходится обрабатывать толстостенные элементы, как, например, во время прокладки труб.

Универсальные характеристики станков для резки металла позволяют на одной установке проводить одновременную обработку разных материалов — это может быть пластик, стекло, резина или многослойное изделие.

Гидроабразивные установки для резки металла отличаются безопасностью эксплуатации, поэтому могут эксплуатироваться на заводах с вероятным риском взрывоопасности.

Принцип действия и применение гидроабразивных станков

Станки для обработки металла гидроабразивом универсальны в применении, ведь их возможности не заканчиваются на раскрое металлопроката. Принцип действия водно-абразивных установок можно посмотреть на видео.

Основывается технология на специально разработанной системе подачи воды под высоким давлением на обрабатываемую поверхность.

Вспомогательным компонентом жидкости является абразив, который добавляется в воду. Обычно в качестве абразивной добавки используют микрочастицы песка.

Вода и песчинки одновременно подаются в смеситель из отдельных резервуаров, где тщательно перемешиваются. В результате полученная взвесь под давлением попадает в сопло установки.

Затем рабочий водно-абразивный инструмент, в виде интенсивной с определенными параметрами струи, направляется на заготовку и разрезает ее.

В данном случае скорость гидроабразивной резки можно сравнить разве что со скоростью работы плазмореза, а вот качество выполненного таким методом среза может соответствовать только качеству разрезания лазером.

Стремительное развитие современных технологий позволило усовершенствовать станки путем расширения их эксплуатационных возможностей. Благодаря чему их сфера использования возросла.

На сегодняшний день водно-абразивное оборудование дает возможность:

  • Проводить нестандартное разрезание любого материала, при этом меняющийся наклон реза не сказывается отрицательно на качестве. Рабочий процесс, выполняемый под любым углом наклона, дает возможность на выходе получить полностью готовые заготовки и не подвергать их финишной обработке;
  • Вырезать детали самых сложных геометрических форм с помощью числового программного обеспечения. В данном случае обработка проходит полностью в автоматическом режиме и не требует человеческого участия. Оборудование управляется специально заданной компьютерной программой. Гидроабразивная резка (например, обработка труб) позволяет выполнить нужную окружность без допустимых погрешностей;
  • Станки для обработки металла (труб) гидроабразивом, используемые в металлопрокате, дают возможность проводить разрезание максимальной толщины разного металла, как показано в видео. Так, обработка заготовки из среднеуглеродистой стали может выполняться с использованием материала максимальной толщины – 200 мм. Максимальная толщина титанового материала может составлять 15-17 мм; высокопрочные сплавы могут иметь толщину 12 мм. А вот толщина медной заготовки достигает лишь 5 мм;
  • Гидроабразивная технология нашла свое применение также и в сфере искусства. Оборудование позволяет производить разнообразные предметы дизайна и украшения, чаще всего обработка фигур происходит с применением ЧПУ.
Читайте также  Правка и рихтовка металла слесарное дело

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.

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.

Ручные станки для водно-абразивной резки металла

Определенная категория гидроабразивных станков находится под управления оператора, так как не имеет ЧПУ. В данном случае угол наклона и прочие параметры оператору приходится выставлять своими руками.

Так как часть работы все же приходится делать своими руками, показатель удобства и комфорта использования такого оборудования далек от идеала.

Но в этом есть и свои плюсы, заключающиеся в нескольких простых факторах, которые в некотором смысле могут стать решающими при выборе оборудования:

  • Оборудование без программного обеспечения в несколько раз дешевле станков с ЧПУ;
  • Обработка на ручной гидроабразивной установке доступна для человека без специального образования;
  • Ручные установки отличаются простой управления и небольшим набором функций, с настройкой которых можно справиться своими руками;
  • При этом оборудование обеспечено всеми необходимыми техническими свойствами, которые позволяют получить заготовки с простыми геометрическими формами;
  • Ровный качественный рез, возможность проводить срез под углом, раскрой материала и получение простых фигур со строгими геометрическими формами – все эти функции могут быть применены на любых материалах, включая сталь, стекло и медь. В качестве примера можно провести работу для прокладки труб.

Рассмотреть процесс настройки своими руками ручного станка и его действия можно в видео в разделе.

Подробно о расходных материалах для гидроабразивных станков

Все, что требуется для восстановления полноценной работы гидроабразивных установок для резки металла — это регулярно проводить обновление расходных материалов и изношенных элементов, ведь станки со временем выходят из строя.

Расход абразива, даже на станках с программным обеспечением, иногда превышает 300 г в 1 минуту, так как при работе с материалом, имеющим максимальную толщину, показатель возрастает.

В качестве абразива применяют микрочастицы природного гранатового песка, который способен обеспечить резку тягучих и тугоплавких заготовок. Величина микропесчинки может составлять до 600 микрон.

Помимо абразива, гидроабразивная технология не обходится без воды, которая предварительно подготавливается и проходит фильтры.

Если использовать жидкость без специальной системы подготовки, то качество среза значительно снизится.

Из деталей гидроабразивного оборудования чаще всего подлежат замене: система подачи абразивной взвеси, сопло и направляющие трубки.

А также уплотнительные элементы насосной станции, без которых не будет нужного давления в системе.

Дополнить вышеизложенную информацию позволит тематическое видео в нашей статье.

Что такое гидроабразивная резка металла

Гидроабразивная резка – это один из способов обработки металла, который заключается в использовании струи воды в качестве режущего инструмента. Чаще всего, для достижения точных результатов, вода смешивается с абразивными материалами.

Технология активно используется в промышленных масштабах с конца прошлого века. Среди ее основных достоинств – универсальность, экологичность, отсутствие термического воздействия во время реза, возможность резки пакетом из нескольких слоев листового материала.

Технология гидроабразивной резки материалов

Суть метода сводится к эрозионному воздействию воды на металл. Обязательным условием для выполнения резки является подача струи под высоким давлением. При этом не оказывается термического воздействия, из-за чего срез получается ровным и гладким. Физически такая технология тоже объясняется достаточно просто – под действием скоростного потока происходит отрыв частиц материала из реза.

Абразивные материалы используются для того, чтобы повысить жесткость потока воды. Мелкодисперсная абразивная струя чаще всего представляет собой смесь гранатового песка.

Обработка материалов происходит достаточно быстро: металл укладывается в специальную емкость (ванну), заполненную водой, затем обязательно фиксируется для предотвращения скольжения. Следующий этап – это интенсивная подача воды. Жидкость проходит через водяное сопло режущей головы, смешивается с абразивом и направляется на поверхность материала через абразивно сопло

Технология выигрывает у большинства альтернативных способов резки. Например, применение электрической дуги считается нестабильным, так как не позволяет работать с медью и латунью. Плазменный раскрой также подходит не для всех материалов, поэтому не применяется для диэлектриков. При использовании газов на предприятии требуются особые меры по экологической защите участка. Лазерная резки не способна резать толстые материалы свыше 30 см. В результате допустимой остается лишь гидрорезка.

1. Резка в системе одной координаты.

Представляет собой продольный раскрой с помощью непрерывного потока воды. Скорость резки в этом случае – самая высокая, процесс характеризуется надежностью и минимальным выделением остаточной влажности.

На станках ГАР для работы в системе одной координаты применяются сопла малого диаметра. Используется технология в основном в пищевой промышленности (для разделки замороженных продуктов) и в бумажном производстве.

2. Резка в системе двух координат.

Двухкоординатная резка – самая популярная разновидность метода. В этом случае режущая головка передвигает по осям X и Y в соответствии с заданной схемой. Иногда дополнительно контролируется перемещение по оси Z, что необходимо для работы с металлами большой толщины. Преимущество технологии в том, что она подходит для всех видов материалов.

3. Резка в системе трех координат.

При раскрое по трем координатам может применяться два типа станков. Первый из них – это режущий станок с рабочим столом, где используется система трех координат и присутствуют оси вращения. Второй тип – роботизированное устройство, где режущая головка для подачи струи воды находится на подвижной автоматизированной «руке».

Подобная методика подходит для создания приборных и дверных панелей, деталей с закруглением и прочих сложных элементов.

Разновидности установок ГАР

Промышленный управляемый станок с ЧПУ. Применяется для обработки материалов в промышленных масштабах, устанавливается на производствах.

Настольный станок с ЧПУ. Подходит для качественной резки небольших материалов и создания мелких деталей.

Портативный станок. Такое оборудование используется в газовой и нефтяной промышленности, а также для обработки опасного груза. Подходит для отраслей, в которых невозможна установка стационарного устройства.

Преимущества гидрорезки для обработки металла

Активное использование гидроабразивной металлообработки связано со следующими преимуществами методики:

  • Высокая скорость обработка. Оборудование позволяет выполнять раскрой деталей для массового производства. Для быстрой и четкой обработки достаточно загрузить специально разработанные чертежи и технические параметры на стойку ЧПУ.
  • Экологическая чистота процесса. Процедура предполагает использование воды и абразива, отсутствуют вредные газовые выделения, не применяются опасные химические составы.
  • Возможность пакетной резки. Допустим одновременный раскрой нескольких тонколистовых материалов, что повышает производительность.
  • Широкий спектр использования. Метод подходит для материалов толщиной до 300 мм, может применяться для резки по сложному контуру и обработки объемных элементов, для толстых и тонких листов..
  • Нет больших потерь материала.
  • Отсутствует деформация и термическая закалка в зонереза, так как не используются высокие температуры.
  • Получаемый рез очень ровный и качественный. Лучшего качества, чем при использовании электрической дуги, плазменной или лазерной резки.
  • Нет угрозы пожара или взрыва, так как во время процесса не выделяется тепло.
  • Во время резки не выделяются вредные примеси, нет угрозы для окружающей среды.
  • Можно применять для резки мягких материалов, таких как резина, каучука, кожа, ткани и картона без подачи абразива.

Абразивная резка металла с использованием воды отлично подходит для работы с легированной сталью. Под действием струи жидкости в металле сохраняются примеси, отвечающие за свойства материала.

Методика может применяться для материалов толщиной более 300 мм и больше. Резка может производиться даже по сложному контуру – с точностью до 0,025-0,1 мм. В том числе, способ отлично зарекомендовал себя в обработке объемных изделий.

Недостатки гидроабразивной установки

Несколько слов стоит сказать о минусах технологии, так как они тоже существуют. К их числу относят следующее:

  • Меньшая скорость разрезания стали по сравнению с плазменной или лазерной методикой. Также это касается некоторых видов сплавов и других материалов. В большинстве случаев этот фактор не является критичным, тем более, что качество готовой продукции оказывается на порядок выше.
  • Высокая стоимость оборудования. На начальном этапе методика потребует достаточно серьезных вложений и высоких эксплуатационных затрат. В том числе, потребуются постоянные расходы на электроэнергию, воду, абразив, а также периодические траты на замену уплотнителей, фокусирующих трубок и водяных сопел (дюз). Хотя при этом стоит отметить, что оборудование быстро окупается.
  • Повышенный уровень шума. При гидроабразивной резке используется струя воды большой скорости, что способствует высокому шуму. Однако этот недостаток свойственен и для других методик, например, плазменной резки.
Читайте также  Горелка пропановая для сварки металла

Оборудование для гидроабразивной резки

Станки для подобной процедуры сегодня выпускаются по всему миру. Востребованными можно назвать модели испанского бренда TCI Cutting. Производитель предлагает установки портального и консольного типа. Станки TCI Cutting оснащены автоматическим позиционированием, поэтому являются практичными с точки зрения эксплуатационных характеристик.

Довольно популярными можно назвать производителей Flow, OMAX/MAXIEM, Tecnocut. Помимо самих установок для резки, компании выпускают насосные приборы и другие комплектующие. Оборудование этих фирм отличается качеством, простотой эксплуатации и ремонтопригодностью. Такие станки имеют длительный срок службы – более 20 лет, характеризуются бесперебойностью работы и высокой надежностью.

Давайте в деталях разберемся, какими техническими характеристиками обладает станок и как работает гидроабразивная резка. Обычно оборудование имеет следующие рабочие параметры:

  • Давление – около от 3000 до 6500 бар (возможны и меньшие показатели, но они применяются для тонколистовых материалов).
  • Размеры абразивных частиц – до 600 мкм (большие показатели ухудшат качество среза).
  • Скорость струи – до 1200 м/с.
  • Средний расход воды – 3,8 л/мин.

Где используется водоструйная резка

Методика нашла активное применение на предприятиях различной направленности. Гидроабразивная резка используется при работе с черными и цветными металлами, легированными сталями, композиционными материалами и т.д.

Основные возможности метода:

Получение точного реза. Гидроабразивный способ используется и тогда, когда не допустимо коробление края (например, при производстве машинных деталей). Шероховатость кромки составляет менее Ra 1,25, а это в разы меньше, чем у других популярных методов.

Разрезание деталей большой толщины. С помощью такой резки можно разрезать элементы до 250-300 мм. Сделать это другими способами затруднительно, так как может произойти оплавление среза. Благодаря малому диаметру струи, потери материала минимальны, а высокое давление позволяет избежать остаточных явлений в зоне разделения.

Обработка материалов-диэлектриков. Методика подходит для изделий из цветных металлов и сплавов на медной основе. Параметры электропроводности материалов не позволяют применять лазер, поэтому резка водой и песком является единственным подходящим решением.

Гидроабразивная резка стала особенно востребованной в следующих отраслях:

  • Строительная отрасль. Без резки водой и абразивом не обойтись в производстве отделочных и декоративных материалов. Чаще всего метод используют для резки мрамора, керамики, камня и гранита.
  • Машиностроение. В этой области гидроабразивная и гидрорезка, как правило, используется для изготовления деталей из листового металла. Раскроенные элементы не нуждаются в механической обработке, что позволяет экономить время и сокращать сроки производства. Кроме этого, обеспечивается высокое качество и точность реза.
  • Электротехническая промышленность. Станки нашли свое применение в производстве печатных плат, слюды, корпусов, целлюлозы и т.д. При помощи техники удается выполнить небольшие пропилы без пыли и неровного края.
  • Инструментальное производство. Применение технологии резки гидроабразивом позволяет раскраивать самые твердые сплавы (в том числе, инструментальные стали и карбид вольфрама). Этот процесс незаменим для изготовления инструментов.
  • Авиация и аэрокосмическая промышленность. Методика применяется для раскроя жаропрочных сплавов и титана, которые служат для производства самолетов, вертолетов и ракетных двигателей.

Гидроабразивная резка отличается высоким качеством и является практически универсальной технологией для обработки материалов. По этой причине ее нередко используют в обувной, бумажной, стекольной промышленности, а также в судостроении, медицине, приборостроении и оборонной промышленности.

Надеемся, что вы разобрались в вопросе, что такое гидроабразивная резка. Как видите, технология получила широкое распространение и применяется для большого количества промышленных процессов. Методика действительно универсальна, поэтому подойдет для обработки практически любых изделий, в том числе, и из металлов.

Если у вас остались вопросы, то можете позвонить нам или оставить заявку на сайте. Наш специалист подробнее расскажет о технологии и особенностях ее применения.

Техника проведения гидроабразивной резки

На заводах, изготавливающих металлические детали, части корпусов для машин, самолетов, кораблей, промышленного оборудования, наиболее популярной технологической операцией является разрезание листового металла. Существует несколько технологий разделения металла, но особенно популярна гидроабразивная резка.

Гидроабразивная резка

Сущность технологии

Разрезание металлических листов с использованием воды существенно отличается от других способов разделения заготовок. Резка металла под водой проводится с помощью специального насоса, который нагнетает высокое давление. Вода подается на рабочую часть с огромной скоростью. Чем ближе сопло располагается к металлической поверхности, тем сильнее давление. Работая с водой можно разрезать камень, диэлектрики, сплавы, которые имеют низкую температуру плавления. Эти материалы испортятся если будут нагреваться.

Современное оборудование с системами ЧПУ выполняет все операции автоматически без усилий со стороны человека. Частицы металла, которые образуются после резки, с потоком воды проходят через фильтры, установленные на нижней части емкости. Они отделяются от воды, просушиваются. Вода повторно поступает к рабочей головке.

Технология по скорости разрезания идентичная работе с плазменным резаком, однако по качеству готового реза ее можно сравнить с лазером. Отсутствие тепловой обработки исключает образование наплавления у торцов.

Способы гидроабразивной резки

Абразивная резка металла с использованием воды может выполняться с помощью ручных агрегатов, станков с ЧПУ. Технологию применяют в следующих случаях:

  1. При разрезании диэлектриков или сплавов цветных металлов, которые нельзя резать аппаратами, создающими электрическую дугу.
  2. Разделение металлических листов, заготовок большой толщины (более 300 мм). Если использовать плазменный резак, края детали будут оплавлены.
  3. Когда нужно сделать рез высокой точности. Альтернатива лазерам.
  4. Если нельзя повредить деталь. Сплавы часто коробятся от сильного нагрева.

Гидроабразивные агрегаты позволяют разделять сплавы из цветных металлов, природный камень, пластик.

Сферы применения

Гидроабразивная резка металла позволяет работать с различными материалами. Связано это с тем, что при выполнении технологического процесса не возникает трения, нагревания. Это позволяет применять технологию в разных направлениях промышленности:

  1. Машиностроение, авиастроение, судостроение.
  2. Приборостроение, станкостроение.
  3. Строительство, изготовление металлоконструкций.

Водой под большим давлением разрезают стекло, керамическую плитку, природный камень, резину, полимерные материалы, различные металлы, сплавы.

Резка металла гидроабразивная

Оборудование для гидроабразивной резки

Оборудование для гидроабразивной резки разделяется по способу управления. От этого изменяется точность проведения работ, качество резов, скорость, эффективность агрегатов. Независимо от типа управления, станок состоит из нескольких основных деталей:

  • емкости, которая заполняется жидкостью;
  • зажимов, направляющих;
  • рабочей части с соплом;
  • системы подачи жидкости;
  • системы очистки отработанной воды;
  • фильтра, емкости с жидкостью.

Если на агрегате установлено ЧПУ, конструкция дополняется шаговыми двигателями, датчиками, монитором, панелью для задания алгоритмов.

Гидроабразивные станки с ЧПУ

Станки гидроабразивной резки, на которых устанавливается ЧПУ, позволяют проводить точные технологические процессы с высокой скоростью. С их помощью можно выполнять разные операции. Рабочий процесс делится на следующие этапы:

  1. Проверка работоспособности подвижных элементов.
  2. Создание алгоритма, по которому будет перемещаться рабочая головка над поверхностью заготовки.
  3. Закрепление заготовки в ванной, запуск станка.

Рабочему остается контролировать процесс, доставать готовые изделия, закреплять новые. Если возникают ошибки, он должен их исправить, чтобы продолжить резку.

Ручная гидроабразивная резка

Принцип работы гидроабразивного станка на ручном управлении заключается в том, что все операции выполняет оператор. Гидрорезка становится менее скоростной, точной, эффективной. Среди преимуществ выделяют то, что оборудование:

  • не требует знания программирования при управлении, настройке;
  • может выполнять большее количество технологических операций;
  • имеет надежную конструкцию.

Ручные агрегаты стоят не так дорого, как оборудование с ЧПУ. Оно подходит для небольших мастерских. Но для серийного проведения технологических процессов лучше выбирать агрегаты с автоматизированными механизмами.

Ручная гидроабразивная резка

Ведущим российским поставщиком оборудования гидроабразивной резки для металлообработки является компания АО «Р-Гарнет».

Преимущества и недостатки

У оборудования, разрезающего металлические листы, есть ряд сильных и слабых сторон. Преимущества:

  1. Можно делать резы разной формы.
  2. Существует возможность разрезать заготовки большой толщины.
  3. Экономичность при проведении работ.
  4. Отсутствие нагревания материала. Поэтому изделия не портятся. Структура металла остается прежней.
  5. Не нужно дополнительно обрабатывать деталь после обработки.
  6. Универсальное оборудование, позволяющее обрабатывать разные материалы.
  7. Безопасность при работе агрегата. Его можно запускать если рядом находятся горючие жидкости, материалы.
  1. Время на прорезание толстых и тонких листов одинаковое. Из-за этого рентабельность аппарата становится сомнительной. Чтобы ее повысить, необходимо обрабатывать несколько деталей одновременно.
  2. Готовый рез по торцам имеет конусовидную форму. Из-за этого нужно выбирать оборудование с дополнительной автоматикой.

Принципы проведения работ

Новая технология представляет собой следующую процедуру:

  1. Заготовка погружается в большую емкость с водой.
  2. Мастер закрепляет деталь так, чтобы рабочая головка свободно перемещалась по координатам относительно обрабатываемой поверхности.
  3. Резка водой начинается с погружения рабочей части в ванну.
  4. Оборудование включается. На поверхность заготовки подается мощный поток воды.
  5. Постепенно рабочая головка приближается к детали, давление повышается.

Оборудование можно изготовить своими руками. Для этого нужно заранее разобраться с конструкцией готового станка, нарисовать чертеж, подготовить материалы, инструменты. Важно правильно рассчитать давление. Далее собирается конструкция, емкость нужно проверить на герметичность. На ее дне закрепляется система фильтров, которая позволит отсеивать жидкость от частиц металла.

Читайте также  Как удалить холодную сварку с металла

Гидроабразивная резка металла — технологический процесс, при котором на поверхность деталей воздействует вода. Тонкая струйка разрезает заготовку на части. Так можно разделять листы большой толщины без нагревания, что не нарушает структуру материала. Управление ЧПУ позволяет минимизировать усилия со стороны оператора, увеличить точность резов.

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

Гидроабразивная резка – это технология обработки металла, которая проводится с использованием воды и смеси абразива в роли рабочего инструмента. Причем жидкость подается под огромным давлением и с большой скоростью.

Сущность технологии

Заготовка из металлического листа кладется на рабочую поверхность. Она раскраивается по нужному формату. Места кроя подвергаются водному воздействию с добавлением абразивных частиц. Эти вещества взаимодействуют c поверхностью, разрушая ее. При этом необходимо поддерживать определенное давление, напор, который обеспечивает необходимую 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.

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 подается абразив нужного количества и диаметра частиц.
  • Два элемента смешиваются до относительно однородной жидкости.
  • Смесь с высоким напором направляется на сопло, которое управляет наклоном и скоростью.
  • Материал соприкасается с поверхностью заготовки, разрезая ее.

При этом происходит охлаждение.

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 свойства 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:

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 нему, 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 быстро 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:

Возможности водной резки металла

Многие способы применяются только для прямой распиловки, в то время как гидрорезка позволяет:

  • делать фигурный разрез;
  • не обрабатывать края;
  • обрабатывать листы (металлозаготовки) толщиной до 120 – 200 мм, в зависимости от типа 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.

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.

Расходные материалы

Основное сырье – это чистая, прошедшая многоступенчатую фильтрацию, чтобы там не находилось примесей, которые могут вступить в реакцию с заготовкой, вода и абразивные частицы. Расход достаточно большой, при этом чем толще сплав, тем больше расходников используется в секунду. Самое недорогой абразив – мелкий песок. Песчинки размером около 650 микрон эффективно справляются даже с тугоплавкими, высокопрочными сплавами. При этом имеют доступную стоимость. Также регулярно требуется проводить замену запчастей – трубок и шлангов, уплотнителей. Реже – мотора, резервуаров, сопел.

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.

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.

Недостатки гидроабразивной установки

Есть и некоторые сложности, связанные со станком:

  • необходимо часто пополнять уровень абразива, а это достаточно дорого;
  • при резке водяной струей тонколистового металла скорость остается невысокой;
  • при водном и кислородном воздействии заготовка автоматически приобретает склонность к коррозии, то есть если не нанести слой защитного покрытия, то может вскоре появиться ржавчина.

Цена гидрорезки

Стоимость такого оборудования, а также его обслуживания, высока. Именно по этой причине метод используют в основном на крупных производствах – там все затраты компенсируются высококачественным итоговым продуктом. Ценник складывается:

  • из мощного насоса;
  • дорогостоящей системы ЧПУ;
  • сопла из искусственного алмаза.

В статье мы рассказали, как водой разрезать металл. В качестве завершения покажем несколько видео:

Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по телефонам 8 (908) 135-59-82; (473) 239-65-79; 8 (800) 707-53-38. Они ответят на все ваши вопросы.