Описание гидроабразивной технологии

Опубликовано: 23.02.2019

В основе технологии гидроабразивной резки лежит принцип эрозионного воздействия смеси высокоскоростной водяной струи, выступающей в качестве носителя, и твердых абразивных частиц на обрабатываемый материал.

Физическая суть механизма гидроабразивной резки состоит в отрыве и уносе из полости реза частиц разрезаемого материала скоростным потоком твердофазных частиц. Устойчивость истечения и эффективность воздействия двухфазной струи обеспечиваются оптимальным выбором целого ряда параметров резки, включая давление и расход подаваемой воды, а также расход и размер частиц абразивного материала.

Практически данный принцип реализуется следующим образом:

В установке гидроабразивной резки вода под давлением порядка 4000 атмосфер, создаваемым насосом высокого давления, подается в сопло с профилированным каналом, в котором формируется высокоскоростная водная струя.

Затем водная струя попадает в смесительную камеру режущей головки, где она захватывает поступающие туда абразивные частицы, в результате чего образуется водоабразивная смесь. Далее полученная смесь разгоняется в смесительной трубке (диаметром около 1 мм) до сверхзвуковой скорости (порядка 900-1200 м/с).

Эта высокоскоростная водоабразивная струя и используется в качестве универсального режущего инструмента. После резки материала остаточная энергия струи гасится специальной водяной ловушкой.

Режущая головка устанавливается на устройстве позиционирования координатного стола и может перемещаться при помощи электроприводов по трем координатам с рабочими ходами, обусловленными габаритами координатного стола.

После резки остаточная энергия струи гасится специальной водяной ловушкой. Режущая головка установлена на устройстве позиционирования координатного стола и может перемещаться с помощью электроприводов по трем координатным осям, в пределах габаритов координатного стола.

Гидроабразивная обработка является не только альтернативой механической, лазерной, ультразвуковой и плазменной резке, но и в некоторых случаях (резка многослойных, сотовых и композиционных материалов, керамики) единственно возможной.

Гидроабразивная резка особенно эффективна при резке многих труднообрабатываемых материалов: титановых сплавов, различных видов высокопрочных керамик и сталей, а также композитных материалов. При их гидроабразивной резке не создается разрывов в структуре материала, который, таким образом, сохраняет свои первоначальные свойства. Гидроабразивная струя не изменяет физико-механические свойства материала и исключает деформацию, оплавление и пригорание материала.

Преимущества технологии гидроабразивной резки:

Универсальность

Возможность использования одной и той же установки для резки широкого спектра материалов, без смены или переналадки режущего инструмента. Диапазон толщин разрезаемых материалов от 0,1 до 300 мм.

Низкая температура в зоне реза 60-90ºС

Образующееся в процессе резания тепло практически сразу уносится водой. В результате не происходит заметного повышения температуры заготовки, что обеспечивает по сути «холодный» рез всех материалов. Это позволяет при использовании гидроабразивной технологии:

■ исключить оплавление и пригорание материала в прилегающей зоне;

■ исключить выгорание легирующих элементов в легированных сталях и сплавах;

■ исключить появление разрывов в структуре материала и ухудшение первоначальных свойств материала;

■ исключить температурную деформацию заготовки;

■ исключить необходимость дополнительной механической обработки поверхности реза заготовки, вследствие чего повысить производительность и уменьшить себестоимость изготовления деталей.

Высокая точность резки

Резка по контуру любой сложности

При гидроабразивной обработке можно воспроизводить контуры любой сложности. Струя жидкости по своим техническим возможностям приближается к идеальному точечному инструменту, что позволяет обрабатывать профиль любой сложности с заданным радиусом закругления, поскольку ширина реза составляет от 1 до 1,5 мм.

Хорошее качество поверхности реза

Условно шероховатость получаемой на установках гидроабразивной резки поверхности реза можно разделить на три категории качества поверхности реза, которые примерно можно соотнести со следующими величинам шероховатости: отличное – Ra 5 - Rz 20; хорошее – Rz 60-120; удовлетворительное – Rz 260-320.

При необходимости возможно получения финишной поверхности с шероховатостью Ra 1,5-2,5 мкм при соответствующем подборе технологических параметров установки и скорости реза, что позволяет применять технологию гидроабразивной резки не только в заготовительном производстве, но и для чистовой резки деталей.

Экономичность процесса

Технология гидроабразивной резки наряду с достаточно высокой скоростью резки широкого диапазона толщин различных материалов позволяет дополнительно повысить производительность за счет:

■ сокращения количества либо полного исключения сопутствующих технологических операций (предварительное сверление отверстий, смена или переналадка режущего инструмента, последующая механическая обработка детали);

■ экономии времени на механическое закрепление заготовки на координатном столе;

■ уменьшения времени холостого хода режущей головки, вследствие возможности резки тонколистовых материалов в многослойном пакете.

Кроме всего вышеперечисленного, использование гидроабразивной технологии позволяет значительно уменьшить потери материала при резке, как за счет малой ширины реза, так и за счет сокращения припусков на дополнительную мехобработку.

Экологическая чистота и полное отсутствие вредных газовыделений

Для осуществления процесса гидроабразивной резки не требуется никаких газов, а низкая температура реза не вызывает выделения вредных газов из материалов, подвергающихся резке.

Используемый в качестве абразивного материала гранатовый песок безвреден для здоровья операторов, поскольку не вызывает профессиональных заболеваний, и отходы его могут быть использованы в как в строительных растворах, так и для других целей.

Полная пожаро-и взрывобезопасность

Поскольку при гидроабразивной резке нет накапливаемого тепла и отсутствуют какие-либо газы, технология является взрыво- и пожаробезопасной. Это позволяет осуществлять рез даже взрывчатых веществ, например, при утилизации боеприпасов.

rss