Меню Рубрики

Установки для резки водой с абразивом

Полезная информация по гидроабразивной резке

Гидроабразивная резка — это вид обработки и резки материалов,в которой вместо режущего инструмента используется струя чистой воды или смеси воды и абразивного материала (гранатового абразива), выпускаемая из режущей головы с большой скоростью и под высоким давлением.

Видео полного процесса гидроабразивной резки снятое нашей компанией:

Особенности гидроабразивной резки:

  • Используется обычная вода, как следствие во время обработки отсутствует пыль, загрязнение, токсины.
  • В отличии от лазерной резки, станок осуществляет резку без повышения температуры заготовки, физические и химические свойства разрезаемого материала остаются неизменными. Идеально подходит для резки термочувствительных материалов.
  • Гидроабразивный станок способен резать сложные и толстотелые материалы, сохраняя хорошее качество реза.
  • Станок можно подключать к любой компьютерной системе управления в качестве оборудования для системы автоматизированного проектирования, вырезать любые сложные формы, картинки и текст. Управлять такой системой удобно и просто.
  • Точность станка обеспечивается системой цифрового управления, серво системой, шарико-винтовыми парами и линейными направляющими.
  • Защитные кожухи обеспечивают чистоту и целостность прецизионных деталей даже в неблагоприятной среде.

Немалую часть себестоимости резки составляют расходы на гранатовый песок. Цена гранатового абразива на российском рынке составляет от 20 до 35 тыс. рублей за тонну в зависимости от производителя. Расход песка на станке составляет от 10 до 25 кг. в час в зависимости от интенсивности резки. Сэкономить на нем можно, если иметь четкое представление, какие материалы можно резать чистой водой, а какие только с добавлением абразива, для этого давайте обратимся к таблице ниже.

Материалы, пригодные для резки чистой водой:

Материалы для гидроабразивной резки:

Бумага, картон и гафрокартон

Камень (мрамор, гранит, лимизит и пр.)

Стекло (в т.ч. пуленепробиваемое)

Уплотнительные материалы и материалы для тепло- и шумоизоляции

Чем отличается насос прямого действия от насоса мультипликаторного типа ?

На данный момент в сфере гидроабразивной резки используются два типа насосов высокого давления: линейный насос-мультипликатор и роторный насос прямого действия. Как мультипликаторные насосы, так и насосы прямого привода обеспечивают качественную резку в течении долгого времени, но давайте разберемся чем же они отличаются.

  • Насос прямого привода — это роторные насосы с прямым приводом используются примерно в 20% установленных в мире станков гидроабразивной резки. В отличие от насосов мультипликторного типа, роторные насосы с прямым приводом не имеют гидравлического насоса. В этих насосах, иногда называемых насосами-триплексами, для создания сверхвысокого давления воды используется электрический мотор, который вращает коленчатый вал с тремя поршнями.
  • Насос мультипликаторного типа — это насос, наиболее часто применяющейся в системах гидроабразивной резки. Насосы-мультипликаторы — самые технологически продвинутые из доступных насосов сверхвысокого давления, с номинальным давлением от 2 700 до 6 500 бар.

Насос мультипликаторного типа

Неопровержимое преимущество мультипликаторных насосов заключается в максимальном диапазоне давления, до 6200 бар и более при сдвоенной системе насосов высокого давления. Насос прямого привода не в состоянии достичь подобных мощностей. Насос высокого давления с мультипликатором способен резать предельно твердые или толстые материалы, например, титан или толстые бетонные плиты. И в случаях, когда станок для гидроабразивной резки подвергается высоким нагрузкам – например, в сложном многосменном режиме работы – следует выбирать мультипликатор, поскольку это технология более прочная, а компоненты – долговечнее. А если высоконапорные насосы должны быть объединены в сеть, то насос прямого привода вообще не рассматривается, поскольку эта технология не допускает подобного объединения. И, наконец, следует упомянуть, что применение мультипликаторной технологии рекомендуется и в тех случаях, когда процесс резки включает в себя большое количество циклов переключения. Это чаще всего касается использования чистой воды, если должно быть произведено большое число деталей с высокой скоростью резания, например, при резке резиновых уплотнений или при применении в пищевой отрасли. При этом эксплуатационники мультипликаторного насоса используют то преимущество, что давление воды поддерживается даже при закрытом вентиле и, благодаря этому, имеется в распоряжении сразу же после открытия вентиля. Стоит добавить, что в случае выхода из строя мультипликаторного насоса, он проще поддается ремонту и замене частей вышедших из строя.

В нашем каталоге представлены станки гидроабразивной резки только с качественными насосами высокого давления на основе мультипликатора. Так же если Вам требуется новый мультипликатор для Вашего станка, его Вы так же можете приобрести его у нас, для этого посетите наш каталог с запасными частями.

Режущая головка для гидроабразивного станка:

С помощью насоса высокого давления вода сжимается до необходимого давления и затем подается в режущую головку по трубопроводу. Режущая головка обеспечивает преобразование энергии воды, сжатой под высоким давлением, в кинетическую энергию высокоскоростной водноабрзивной струи и ее окончательное формирование в качестве режущего инструмента.

Схема режущей головы:

  1. Подвод воды под высоким давлением.
  2. Сопло (водяная дюза).
  3. Трубка подачи абразива.
  4. Фокусирующая трубка.
  5. Кожух.
  6. Режущая струя.
  7. Разрезаемый материал (заготовка).

Вариации режущих голов для гидроабразивного станка:

3-ёх осевая режущая голова.

Традиционный раскрой по трем направлениям. Входит в стандартную комплектацию большинства станков. В некоторых режущих головах присутствует система автоматической прочистки после резки.

5-ти осевая режущая голова с компенсацией конусности реза и возможностью отклонения.

Система динамической компенсации конусности. Благодаря наклону режущей головы конус смещается в сторону детали, формируя ровный срез под углом 90°. Данная опция убирает потребность постобработки материалов после резки. Идеально подойдет для резки стекла, керамического пано, паркетного пола и тд.

5-ти осевая режущая голова 3D с возможностью резки деталей в трёх проекциях, ось А ±45°, ось С ±540°

Позволяет вырезать сложные детали в 3D проекции. Угол поворота головы обычно составляет ±45°, угол наклона (Ось A): ±45°, угол поворота (Ось C — круговая): ±540°(или бесконечное).

Приобрести режущую голову для Вашего станка, Вы можете на нашем сайте в каталоге с запасными частями.

Требования к качеству воды для гидроабразивной резки:

Подача воды для насоса высокого давления должна соответствовать следующим требованиям. Высокая концентрация растворенных твердых веществ, особенно кальция, диоксида кремния и хлоридов, будет влиять на срок службы компонентов НВД. При плохом анализе (графа минимум) воды требуется доукомплектовать станок системой умягчения воды, что бы увеличить ресурс запчастей.

Общее количество растворенных твердых веществ, T D S(mg/l)

Электрическая проводимость [μS/cm]

Общая жесткость в пересчете на CaCO3 (мг/л)

Систему умягчения воды можно заказать у нашей компании, свяжитесь с нами и мы подберем её под Ваш станок.

Для осуществления реза на гидроабразивном станке используются следующие материалы:

  • Гранатовый абразив (используется однократно).
  • Рубиновые сопла формируют струю воды (ресурс 20-30 часов).
  • Фокусирующие трубки для разгона частиц абразива (ресурс 130-200 часов).
  • Ремонтные комплекты клапанов, динамические уплотнения и т.д (ресурс зависит от загруженности станка).
  • Гидравлическое масло 200 литров (меняется каждые 1000-1500 часов).
  • Вода для резки в среднем 3.79 л/мин.
  • Электроэнергия (+/- 23кВт в час).

Словарь терминов гидроабразивной резки:

Зернистость абразива.

Значения зернистости не соответствуют точному размеру частиц, а означают то или иное распределение частиц различного размера. Абразив с зернистостью 80 будет включать какое-то количество более крупных и более мелких частиц, чем те, что точно соответствуют ситу с ячейками размером 80. Зернистость обычно определяется в результате прохождения абразива через ряд сит, размер ячеек которых уменьшается сверху вниз. При обработке материалов системами абразивной гидроабразивной резки обычно используются абразивы с зернистостью от 220 до 50, чаще всего- 80 и 120. Чем больше значение зернистости (номер сита), тем мельче частицы.

Насос-мультипликатор.

Насос-мультипликатор изначально использовался для гидроабразивной резки и является наиболее распространенной технологией. Насосы-мультипликаторы создают давление воды, используя принцип умножения давления. Принцип умножения давления или соотношения реализуется за счет разницы площади сечения поршня и плунжера, позволяющей повышать давление. Гидравлическое масло под низким давлением действует на поршень, площадь сечения которого в 20 раз больше, чем площадь сечения плунжера, который создает давление воды. Следовательно, давление увеличивается (умножается) в двадцать раз. Например, в случае соотношения площади поперечного сечения поршня и плунжера 20:1 давление масла 207 бар обеспечивает давление воды 4100 бар.

Обратный клапан.

Обратные клапаны применяются в насосах систем гидроабразивной резки. Они обеспечивают прохождение среды, в данном случае воды, только в одном направлении. Например, вода под небольшим давлением поступает по обычному шлангу низкого давления в насос для создания давления. После создания давления обратный клапан низкого давления не позволяет воде проходить обратно, так как это сразу приведет к разрыву шланга низкого давления. Вместо этого открывается другой обратный клапан, позволяющий воде под большим давлением безопасно поступать по стальным патрубкам высокого давления к режущей головке.

Режущая головка.

Режущая головка гидроабразивной резки преобразует давление воды в скорость при прохождении через сопло из драгоценного камня. В случае резки с помощью гидроабразивной резки с абразивом режущая головка также имеет смесительную камеру и трубку. Иногда говорят о наличии на режущей головке запорного клапана. Этот клапан находится перед соплом и позволяет оператору открывать или перекрывать поток воды.

Скорость потока.

При гидроабразивной резке повышение давления повышает скорость струи воды с абразивом. При выходе потока из сопла все зависит от скорости. После прохождения водой сопла в потоке не остается давления. В случае абразивной гидроабразивной резки по мере повышении скорости потока ускоряется процесс резки. Чем меньше диаметр струи, тем меньше требуется абразивного материала.

Фокусирующая трубка (смесительная трубка).

Используемая в гидроабразивной резке смесительная трубка является конечным элементом режущей головки. Наиболее часто используются смесительные трубки с внутренним диаметром 1,016 мм и длиной 101,60 мм. С такими трубками обычно используется абразив зернистостью 80. При обычной резке смесительная трубка из высококачественного материала (композитный карбид с очень малым количеством вяжущего вещества для обеспечения максимальной стойкости износу) изнашивается со скоростью увеличения диаметра примерно на 0,025 мм за 6 — 8 часов работы, при этом износ происходит концентрически.

Водяное сопло.

Для создания потока, давление воды необходимо преобразовать в скорость. Это преобразование происходит при прохождении воды через мельчайшее сопло из драгоценного камня. Отверстие в сапфире, рубине или алмазе имеет диаметр от 0,08 до 0,51 мм (обычно 0,36 мм). Чем больше диаметр сопла, тем больше воды и энергии требуется для поддержания давления.

Диаметр сопла не определяет максимальное давление воды — максимальное давление определяется только мощностью и конструкцией насоса. Чтобы обеспечить целостность потока, верхняя поверхность сопла имеет очень острую кромку. Неровная или скругленная кромка будет создавать неровную, турбулентную струю, которая может иметь угловую траекторию, что недопустимо. Сопло может разрываться струей воды по двум основным причинам. Первая — на соме может откладываться кальций, который скалывается и приводит к выходу сопла из строя. Вторая — кромка сопла может стать скругленной или расколоться под действием частиц. Сопло либо находится в хорошем состоянии, либо выходит из строя. Постепенный износ встречается редко. Сопла из сапфира и рубина служат 40 — 200 часов, в зависимости от качества воды и давления. Алмазные сопла примерно в 8-10 раз дороже рубинов или сапфиров, но их срок службы тоже в 8-10 раз больше.

Ширина реза.

Ширина реза — это ширина разреза, паза или выемки, полученной в результате резки. В случае гидроабразивной резки с абразивом на значение ширины реза непосредственно влияет диаметр смесительной трубки. Ширина реза примерно на 10-20% больше диаметра смесительной трубки.

Таким образом в случае смесительной трубки диаметром 0,76 мм ширина реза будет составлять 0,84 мм. Конечно, по мере увеличения диаметра трубки ширина реза увеличивается. За 8 часов прохождения струи диаметр трубки увеличивается примерно на 0.25 мм. Малая ширина реза гидроабразивной резки является ключевым показателем, позволяющим изготавливать сложные детали. Для гидроабразивной резки без абразива ширина реза составляет от 0,076 до 0,381 мм, а для гидроабразивной резки ширина реза составляет м 0,381 до 1,778 мм (обычно 1,016 мм).

Полезные советы по обслуживанию и уходом за гидроабразивным станком :

  • В случае необходимости замены каких-либо частей или деталей установок гидроабразивной резки следует приобретать только детали надежных проверенных производителей. Проверенные и качественные детали Вы можете заказать у ГК «Элемент».
  • Рекомендуется периодически производить резервное копирование данных системы ЧПУ, чтобы в случае необходимости была возможность их полного восстановления.
  • В ситуации, когда оператор самостоятельно не может выявить причину возникшего при эксплуатации сбоя, следует связаться со специалистами компании, поставившей станок, или с производителем.
  • О необходимости технического осмотра клапана говорит достаточно сильное его нагревание, т.к. повышение температуры свидетельствует о невысоком уплотнении клапана.
  • В целях предотвращения утечки при соединении стальных труб винтовую резьбу на них следует сделать на три нарезки выше прокладки.
  • Когда не представляется возможным определить неисправность, можно сделать следующее: выполнить демонтаж цилиндра ВД и той части, в которой находится вода; открыть масляный насос; определить локализацию повреждения, пронаблюдав за масляным цилиндром.
  • Для определения нормальной работы перепускного клапана необходимо после нормального запуска нажать и удерживать кнопку «Пуск». Произойдет остановка устройства, но при этом будет достигнуто максимальное давление. Если датчик давления масла покажет реально достигнутое во время эксплуатации давление, то перепускной клапан работает нормально.
  • После технического обслуживания нагнетателя при первом его включении рекомендуется медленно поднимать давление до рабочего уровня в целях защиты оборудования.
  • При установке следует смазать уплотнительные кольца в нагнетателе.
  • Рекомендуется смазывать все соединения.
  • Чтобы не повредить сопло при его установке, запрещается сильно затягивать винт.
  • С периодичностью в 2-3 дня рекомендуется слегка ослаблять соединения в цилиндрах ВД и НД во избежание их застревания.
  • Перед каждым запуском оборудования следует проверять все части и детали станка, связанные с электричеством и водой.
  • Запрещено эксплуатировать оборудование при температуре окружающей среды от 0°С и ниже, т.к. в этом случае есть угроза замерзания отдельных частей и узлов машины.
  • Эталонным расстоянием между обрабатываемым материалом и режущей головкой считается дистанция 3-5 мм.
  • При срабатывании любого сигнального устройства происходит автоматическое запирание резервуара с высоким давлением.
  • Если была найдена бракованная деталь, следует сообщить ее заводской номер, продолжительность использования и указать признаки неисправности.
  • Уменьшение давления на нагнетателе способно заметно продлить срок службы уплотнительных колец.
  • Срок службы оборудования и эффективность резки можно повысить путем постоянного контроля за давлением.
  • Уменьшать давление рекомендуется при резке хрупких материалов, например, стекла.
  • В случае частого использования USB-интерфейса ЧПУ рекомендуется использовать дополнительный USB-кабель, чтобы избежать повреждения самого интерфейса.
  • Чтобы не допустить вспучивание при резке тонких материалов, рекомендуется использовать специальный сотовый настил, который Вы можете приобрести, обратившись в нашу компанию.

источник

Установки для резки водой с абразивом

С помощью гидроабразивной 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.

Гидроабразивная струя способна разрезать материалы толщиной до 300 мм и больше. 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.

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).

Почему не все пользуются станками ГАР?

Если у станков ГАР столько очевидных преимуществ, почему далеко не все применяют их на своем предприятии? Ответ скрывается не в самом процессе резки струёй воды с абразивным материалом, а в возможности контролировать этот процесс. До сих пор применение установок требовало от пользователя одновременно умения программировать и навыков опытного оператора.

Линейная скорость сопла станка ГАР должна изменяться в зависимости от изменений формы деталей. Слишком высокая скорость или ее резкое изменение может привести к снижению качества обработки. В прошлом применение гидроабразивной обработки требовало ручной установки программ для того, чтобы контролировать скорость передвижения режущей головки.

Однако даже самая лучшая программа требовала для обслуживания установок опытных операторов, которые могли бы контролировать их скорость. Когда струя абразивного материала продвигалась вдоль линии реза, оператор подбирал скорость движения сопла и таким образом оптимизировал процесс.

Слишком высокая скорость отрицательно сказывалась на качестве кромок и точности. При слишком низкой снижалась точность и повышались затраты времени. Если сопло установки ГАР проходило угол слишком быстро, это могло плохо повлиять на форму и качество резки.

В результате станки гидроабразивной резки применялись в массовом производстве, не требующем высокой точности обработки, например, для изготовления сотней деталей с помощью хорошо проверенной программы либо для резки материалов, не поддающихся обработке с помощью иных технологий. Появившиеся станки компании «WaterJet Corp.» (Италия) значительно упростили этот процесс. Гидроабразивная обработка стала гораздо более доступной, а оборудование – простым в эксплуатации.

Water Jet (Италия) является европейским лидером по производству высокотехнологичных прецизионных установок гидроабразивной/водной резки. Специалисты компании имеют более чем 30-летний опыт в проектировании и производстве таких станков с применением ЧПУ.

Чрезвычайно высокая механическая точность приводов, использующих прецизионные шарико-винтовые пары BOSCH или линейные двигатели, собственный всемирно известный патент на встроенную систему направляющих, а также совместная работа с ведущим поставщиком систем управления, позволила компании Water Jet производить установки гидроабразивной резки с крупногабаритной поперечной балкой, которая быстро и легко перемещается и работает с максимальной точностью.

Для своих машин компания Water Jet использует только высококачественные комплектующие, увеличивающие срок службы установок гидроабразивной резки. Компания заявляет, что номинальный срок службы машины Water Jet составляет не менее 20 лет.

Для повышения производительности установки гидроабразивной резки Water Jet могут быть оборудованы несколькими режущими головками (рисунок №2), расположенными либо независимо друг от друга на одном портале либо на одном широком суппорте.

CNC-управляемые оси X, Y, Z — стандарт для всех установок гидроабразивной резки Water Jet.

Кроме того, компания выпускает установки с 4-мя и 5-тью управляемыми осями (рисунок №1), позволяющими осуществлять сложную резку деталей из листового материала. Например: вырезку деталей с внутренними и наружными фасками по любым криволинейным поверхностям, вырезку наклонных отверстий любого профиля с прямолинейной образующей и обработку сложных криволинейных пазов.

Помимо 4-х и 5-ти координатной резки деталей из листового материала, реализуемых с помощью режущей головки, Water Jet выпускает станки для объёмной 5-ти координатной гидроабразивной резки, имеющей возможность направлять гидроабразивную струю под любым углом к поверхности стола, в том числе горизонтально.

Рис. №1 Рис. №2

Примеры обработки

7 основных причин, по которым стоит выбрать установку гидроабразивной резки:

Установки гидроабразивной резки – долгое время считались оборудованием, предназначенным лишь для высококвалифицированных специалистов. Однако за несколько последних лет это оборудование сильно изменилось. Благодаря новым технологиям практически каждая механическая мастерская или производственное предприятие может позволить себе приобрести и эффективно использовать высокоточную систему гидроабразивной резки, даже обладая небольшим опытом или вообще не имея такой практики. Компания «WaterJet Corp.» совершила переворот в промышленности, предложив первую действительно доступную систему, сочетающую в себе возможности струи абразивного материала и высокоточной обработки.

  • 1. Широкий спектр обрабатываемых материалов

Гидроабразивная резка подходит для различных материалов, в том числе металлов, керамики, композита, стекла, мрамора и гранита.

  • 2. Высокое качество обработки краёв

После резки на установках гидроабразивной резки «WaterJet Corp.» края материала получаются такие же гладкие, как при пескоструйной обработке. Нет острых кромок, заусенцев, неровных краёв.

  • 3. Отсутствие нагревания в процессе обработки

В связи с тем, что станки гидроабразивной резки используют воду и абразив, в процессе резки обрабатываемый материал почти не нагревается. Поэтому она идеальна для материалов, которые под влиянием высокой температуры деформируются или реагируют на тепло каким-либо иным образом (например, титан).

  • 4. Безопасность для окружающей среды

Гидроабразивные станки «WaterJet Corp.» используют для резки воду и гранатовый песок. Гранат — это нейтральный химически неактивный минерал, который можно спустить в городскую канализацию. В процессе обработки не образуются ядовитые испарения.

  • 5. Резка без дополнительных инструментов.

Во время работы на станках гидроабразивной резки «WaterJet Corp.» нет необходимости менять рабочие насадки. Одно сопло применяется для обработки самых разнообразных материалов и форм. Это позволяет сэкономить время и деньги, потраченные на приобретение многочисленных инструментов для обработки.

  • 6. Минимальное количество заусенцев

При использовании станков ГАР на большинстве материалов образуется минимальное количество заусенцев либо они полностью отсутствуют.

  • 7. Быстрое программирование

Установки гидроабразивной резки WaterJet (Италия) оснащены комплексным программным обеспечением Taglio — Igems. В программе можно рисовать чертить детали самостоятельно или импортировать стандартные файлы DXF, созданные в других программах. Можно даже копировать фотографии или изображения в формате bitmap. Кроме того, станки WaterJet (Италия) могут взаимодействовать с различным программным обеспечением других производителей, таким как CAD/CAM, а также программами оптимизации размещения («nesting») и сканирования.

Для выбора гидроабразивной установки обращайтесь к специалистам «КАМИ-Металл»!

источник

Читайте также:  Установка кузова волги на газ 66