Меню Рубрики

Установки гидроабразивной резки метал

Станки гидроабразивной резки – «непыльный» способ резки любых материалов

Способов резки и соответствующего оборудования практически столько же, сколько видов различных материалов (твердых, мягких, хрупких и прочих). Станки гидроабразивной резки способны точно и эффективно обработать любой.

1 Станки гидроабразивной резки – техническое воплощение передовых технологий

Гидроабразивная резка – уникальная, одна из самых эффективных технологий обработки материалов, основанная на естественном природном процессе водной эрозии (постепенном разрушении, вымывании почв и горных пород). При проведении работ в качестве режущего инструмента применяется вода, воздействие которой на материал многократно усилено абразивом, добавляемым в нее. Но самое главное, что эта смесь испускается под высоким (до 6000 атм) давлением и на огромной скорости (800–1000 м/с – в 3 раза выше скорости звука в воздухе).

На физическом уровне суть механизма резки состоит в разрушении материала скоростным потоком абразивной составляющей струи, разгоняемой и доставляемой к месту обработки водой. При этом происходит отрыв и вымывание из полости резки частиц материала с одновременным охлаждением зоны обработки.

Устойчивость истечения двухкомпонентной струи (абразива с водой) и эффективность ее воздействия поддерживаются оптимальным соотношением параметров резки, в том числе расхода и давления воды, а также размера и расхода частиц абразивного состава.

Гидроабразивная струя способна резать практически любой вид материалов:

  • черные, цветные металлы и сплавы;
  • легированные труднообрабатываемые стали и сплавы (включая жаропрочные, нержавеющие);
  • композиционные материалы;
  • искусственные, природные камни (мрамор, гранит и так далее);
  • керамические материалы (плитка, керамогранит);
  • стекло обычное, композиционное (триплекс, армированное, бронестекло, стеклотекстолит и тому подобное);
  • прозрачные, пористые материалы;
  • бетон, железобетон;
  • сотовые и сэндвич-конструкции.

Мягкие материалы (поролон, полиуретан и прочие пеноматериалы, картон, пластмассы, кожаные изделия, ткани и тому подобное) режут струей только воды, не добавляя абразив. Также такой способ применяется в пищевой сфере – для порционирования и порезки пищевых продуктов.

Для проведения гидроабразивной резки предназначено специальное оборудование – станки гидроабразивной резки. Принцип их работы заключается в следующем:

  • вода, сжатая насосом высокого давления (один из основных узлов оборудования) до 4000 атм или выше, проходит через сопло, которое формирует струю диаметром всего 0,2–0,35 мм, подаваемую в смесительную камеру;
  • в смесительной камере вода смешивается с абразивным материалом (гранатовым песком, как правило), а затем проходит через другое, твердосплавное сопло, диаметр которого 0,6–1,2 мм;
  • из второго сопла струя смеси абразива с водой выходит со скоростью приблизительно 1000 м/сек и ударяет о поверхность обрабатываемого изделия;
  • рабочий процесс характеризуется как «холодное резание» – не сопровождается нагревом обрабатываемого участка заготовки.

Типовой станок состоит из узлов:

  • Корпуса.
  • Резервуара с водой объемом от 2 м 3 и больше.
  • Насоса, который прокачивает под высоким давлением жидкость от резервуара-хранилища к зоне резки.
  • Шлангов, по которым вода транспортируется.
  • Емкости для заправки, системы подачи и смешивания с водой абразива.
  • Водяного «резака», представляющего собой штуцер с форсункой. Автоматика регулирует пропускную способность и другие параметры работы резака.
  • Рабочего стола, на котором крепится обрабатываемая заготовка, расположенного в специальной ванне.
  • Защитного кожуха.
  • Блока автоматического управления (ЧПУ) – координирует перемещения рабочего стола и водяного резака, контролирует и задает параметры процесса обработки.

2 Установка гидроабразивной резки металла – особенности конструкции

Установка гидроабразивной резки настолько же уникальна, как и сама технология, несопоставима по конструкции ни с одним известным оборудованием для подобного вида обработки изделий. Первая ее особенность – наличие рабочей ванны, в которой происходит резка, имеющей следующие элементы:

  • Несущие опоры из нержавеющей стали, приспособленные для простой, быстрой замены при наступлении износа.
  • Быстросъемные ребра для поддержки разрезаемого материала. Устанавливаются на несущие опоры и обеспечивают их защиту от гидроабразивной струи.
  • Система быстрого набора, выпуска воды, обеспечивающая обработку заготовок, полностью погруженных в водную среду – рабочая зона защищена от образующейся пыли (остается в воде) и шума, уровень которого снижается до 65 Дб.

Следующая особенность – бак для абразива, обеспечивающий простоту работы с оборудованием:

  • конструкция позволяет пополнять запас абразивного материала даже в процессе работы установки – существенная экономия времени;
  • оборудован датчиками контроля объема абразива.

Имеет свои особенности и система перемещения:

  • У станка консольная конструкция, оснащенная ременным приводом, осуществляющем перемещение по осям.
  • Ременной привод наиболее приспособлен для использования на гидроабразивных станках, так как практически не боится, когда в него попадает абразивный материал. Привод прост в эксплуатации, а в случае износа легко заменяем.
  • Высокая точность позиционирования (±0,025 мм) обеспечивается индуктивными линейными датчиками.
  • Осевое перемещение осуществляется по линейным направляющим, благодаря чему обеспечивается плавность скорости и хода, точность позиционирования.
Читайте также:  Установка компрессорная вертикальная угловая

Самый важный узел гидроабразивной установки – насос высокого давления, осуществляющий сжатие и доставку воды в рабочую зону. Автоматическое управление всеми параметрами процесса резки производится системой ЧПУ. Для удобства быстрой и точной настройки или привязки все станки оснащены переносным пультом с маховичком.

Система поддержания постоянного зазора представляет собой особый контактный механизм, перемещающийся по листу и обеспечивающий поддержание оптимального расстояния между поверхностью изделия и фокусирующей трубкой. Это способствует качеству и точности реза, а также не допускает опасности столкновения трубки с заготовкой.

Особая конструкция станков – угловая голова:

  • обеспечивает подвижность режущей головки в 2 плоскостях с поворотом на углы наклона до 60° включительно – это позволяет обрабатывать криволинейные поверхности, фаски, компенсировать конусность в процессе обработки;
  • конструкцией предусмотрено, что при выполнении фаски или компенсации конусности перемещение происходит только по 1 поворотной оси – это обеспечивает неизменность угла и высокую точность;
  • сложные поверхности могут обрабатываться одновременно по 5 координатам.

Станок для гидроабразивной резки металла оборудован системой загрузки обрабатываемого материала. Наибольшее распространение получили:

  • Кран-балки, оснащенные механическими или вакуумными захватами. В качестве силовой установки используется тельфер.
  • Подъемники гидравлические, пневматические с регулируемыми рычагами, которые поддерживают материал в самых важных местах – получили широкое применение при работах с хрупкими материалами.


Датчик, контролирующий подачу абразивного состава:

  • Проверяет количество поступающего абразива во время обработки – рез может выполняться без присутствия оператора.
  • Обеспечивает остановку работы станка при попадании посторонних материалов (не предусмотренных фракций или остатков мешковины) в режущую головку. Допустимый диапазон задается со стойки оператора (можно изменить в процессе обработки).

На станок, при необходимости, можно установить ультразвуковую или лазерную систему сканирования поверхности заготовки. Устройство выявляет неровности поверхности заготовки и тем самым обеспечивает поддержание требуемого зазора, а также максимальную точность резки.

Гидроабразивное оборудование может быть оснащено устройством удаления отработанного абразива:

  • состоит из насоса и бака отстойника;
  • отличительная особенность – использование насоса мембранного типа, который прост в обслуживании и максимально приспособлен для эксплуатации в агрессивных средах;
  • удобство работы обеспечивается тем, что бак для абразива оборудован быстросъемными разъемами для легкого подсоединения шлангов, а также приспособлен к транспортировке погрузчиком или кран-балкой.

3 Преимущества и недостатки гидроабразивной технологии

Оборудование для гидроабразивной резки предоставляет следующие достоинства, преимущества обработки:

  • заготовка не подвергается термическому воздействию (в зоне реза 60–90 °С) – отсутствие температурной деформации, пригорания и оплавления материала на кромках и в прилегающей к разрезу области, легирующие элементы сплавов и сталей не выгорают;
  • потери материала в процессе резки существенно меньшие, чем при других способах обработки;
  • широкий спектр обрабатываемых материалов, толщин (до 150–300 мм и больше);
  • высокое качество резки (шероховатость поверхности кромки Ra 1,6) – дополнительная обработка не требуется;
  • высокая точность – минимальное расстояние от разреза до отверстия или края заготовки составляет 0,5 мм (рекорд в обработке резанием);
  • контур обработки может быть любого уровня сложности;
  • высокая эффективность раскроя листовых материалов, толщина которых более 8 мм;
  • возможность пакетной (в несколько слоев) резки тонколистовых материалов, что значительно повышает производительность, в том числе, благодаря уменьшению общей протяженности холостых проходов режущей головки;
  • обработка происходит без существенной механической нагрузки на изделие – отсутствие деформации, разрушения хрупких материалов и экономия на фиксирующих, крепежных узлах даже при резке тонкостенных деталей;
  • экологическая чистота технологии, абсолютное отсутствие выделений вредных газов, а также стружки, пыли, окалины, дыма, тому подобного, обычно сопровождающих резку;
  • полная взрыво- и пожаробезопасность процесса;
  • отсутствие режущего инструмента (согласно традиционному толкованию) – нет необходимости в периодическом восстановлении остроты инструмента и его замене по мере износа;
  • работоспособность «режущего» инструмента восстанавливается закачкой воды и пополнением абразива.

Недостатки, обусловленные особенностями технологии:

  • ограниченный ресурс режущей головки, отдельных комплектующих;
  • скорость обработки тонколистовой стали недостаточно высока;
  • высокая стоимость расходного материала (абразива);
  • создание условий для коррозии металла.
Читайте также:  Установка встроенной вытяжки elikor

4 Области применения оборудования для гидроабразивной резки

Когда есть такое оборудование, гидроабразивная резка металла становится не только лучшей альтернативой известным способам обработки, но иногда и единственно возможной. Станки отличаются высокой мощностью и способны разрезать нержавеющую сталь толщиной до 200 мм. Не имеет значения: цветной металл или нет, и насколько тверд материал. Скорость и эффективность резки, конечно, зависят от того, что именно подвергается обработке, но высокие качество, точность остаются неизменными.

Традиционные тепловые способы порезки просто бессильны при больших толщинах, а механические менее эффективны и точны. Лазерная резка титана, меди, алюминия, нержавеющей стали весьма проблематична. Камень или некоторые волоконные материалы лазеру вовсе не по зубам. Для пластмасс, которые покрыты металлом, гидроабразивная технология часто является единственным методом обработки, так как не оказывает отрицательного влияния на поверхность.

Примеры промышленного использования, где гидроабразивная резка особенно эффективна:

  • автомобильная и авиационная промышленность;
  • при производстве электронных компонентов, продуктов питания, пеноматериалов;
  • при изготовлении стекловолоконных уплотнений и изделий;
  • в обработке металлов, специальных и экзотических материалов;
  • работы с камнем, стеклом;
  • художественная резка текстиля, металла и других материалов;
  • производство изоляционных изделий.

источник

Установки гидроабразивной резки метал

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.

Читайте также:  Установка пневмосигнала на опель астра h

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