Vandstråleskæring - ethvert materiale vil bukke under! Skær med vand.

Vandstråleskæring af metal er en teknologi, som maskinbygnings- og metalvalseindustrien ikke kan undvære.

Nogle gange er det umuligt at opnå den nødvendige skærekvalitet selv med plasmaskæring, og derfor bruges udstyr til skæring med vandstråle.

Waterjet metalskæring blev først brugt af en amerikansk flyproducent, som efterfølgende fremlagde bevis for, at denne teknologi er den bedste mulighed for forarbejdning af stål og andre ildfaste metaller.

Siden da er den vandslibende metode ikke holdt op med at være efterspurgt i forskellige produktionsområder. I dag er maskiner, hvis formål er at bearbejde stål, rør osv. med vandstråle, meget populære.

Udstyret, der bruges til at skære metal med en vandstråle, er uundværligt, når du arbejder med tykvæggede emner. Kun disse maskiner er i stand til at levere stålskærelinje af høj kvalitet under rørlægning.

Efter gennemskæring af arbejdssektionen af ​​en 200 mm metalplade er der ingen skæl eller grater på overfladen af ​​stålskærelinjen.

Den ideelle skærekvalitet kombineret med et skånsomt temperaturregime er ikke alle de fordele, som vandslibende teknologi er udstyret med.

De høje installationsomkostninger opvejes af besparelser på fastgørelseselementer og samlinger, der ikke er nødvendige, selv når der arbejdes med tyndvæggede emner.

Fraværet af røg og støv samt andre ubehagelige faktorer er en anden af ​​de mange fordele ved vandstråleskæring.

Derudover er det ikke nødvendigt at udskifte et slidt skæreværktøj og kontrollere skærets skarphed, da det faktisk er fraværende.

I stedet udføres skæreværktøjets funktion af en vandstråle i kombination med slibende komponenter.

Processen med indledende og endelig vandstrålebehandling af snittet udføres i et trin.

Samtidig passerer arbejdsgangens hastighed uden at bremse, skærehastigheden falder ikke, selvom du skal bearbejde tykvæggede elementer, såsom under rørlægning.

De universelle egenskaber ved metalskæremaskiner tillader samtidig behandling af forskellige materialer på en installation - det kan være plastik, glas, gummi eller et flerlagsprodukt.

Waterjet metal skæremaskiner er sikre at betjene, så de kan bruges på fabrikker med en mulig eksplosionsfare.

Princippet om drift og brug af vandstrålemaskiner

Maskiner til bearbejdning af metal med vandstråle er universelle i brug, fordi deres evner ikke ender med at skære metal. Funktionsprincippet for vandslibende installationer kan ses på videoen.

Teknologien er baseret på et specialdesignet system til tilførsel af vand under højt tryk til den behandlede overflade.

En hjælpekomponent i væsken er et slibemiddel, der tilsættes vandet. Sandmikropartikler bruges normalt som et slibende additiv.

Vand- og sandkorn føres samtidigt ind i blanderen fra separate tanke, hvor de blandes grundigt. Som et resultat kommer den resulterende suspension under tryk ind i installationsdysen.

Derefter ledes det arbejdende vandslibende værktøj i form af en intens stråle med visse parametre til emnet og skærer det.

I dette tilfælde kan hastigheden af ​​vandstråleskæring kun sammenlignes med hastigheden af ​​en plasmaskærer, men kvaliteten af ​​et snit lavet ved denne metode kan kun svare til kvaliteten af ​​laserskæring.

Den hurtige udvikling af moderne teknologier har gjort det muligt at forbedre maskinerne ved at udvide deres operationelle muligheder. Som følge heraf er deres omfang blevet større.

I dag gør vandslibende udstyr det muligt at:

• Udfør ikke-standard skæring af ethvert materiale, mens ændring af snittets hældning ikke påvirker kvaliteten negativt. Arbejdsprocessen, der udføres i enhver hældningsvinkel, gør det muligt at opnå fuldstændigt færdige emner ved udgangen og ikke udsætte dem for efterbehandling;
• Klip detaljer af de mest komplekse geometriske former med numerisk software. I dette tilfælde foregår behandlingen helt automatisk og kræver ikke menneskelig deltagelse. Udstyret styres af et specialdesignet computerprogram. Vandstråleskæring (for eksempel rørbehandling) giver dig mulighed for at udføre den ønskede cirkel uden tilladte fejl;
• Værktøjsmaskiner til bearbejdning af metal (rør) med vandstråle, der bruges til metalvalsning, gør det muligt at skære den maksimale tykkelse af forskellige metaller, som vist i videoen. Således kan behandlingen af ​​et emne fremstillet af medium kulstofstål udføres ved hjælp af et materiale med en maksimal tykkelse på 200 mm. Den maksimale tykkelse af titanium materiale kan være 15-17 mm; højstyrkelegeringer kan være 12 mm tykke. Men tykkelsen af ​​kobberemnet når kun 5 mm;
• Vandstråleteknologi har også fundet vej til kunsten. Udstyret tillader produktion af en række design- og dekorationsgenstande, oftest foregår behandlingen af ​​figurer ved hjælp af CNC.

Funktioner ved driften af ​​CNC-maskiner

Computerstyret vandstråleudstyr er en af ​​mulighederne for at udvide omfanget af værktøjsmaskiner, øge arbejdseffektiviteten og samtidig øge produktiviteten.

Flere detaljer kan hentes fra oplysningerne nedenfor og videoplottet.

CNC-maskiner bruges til fremstilling af emner af stål, aluminium, kobber og andre typer metaller.

Strenge skærenøjagtighed, som leveres af CNC-vandslibende udstyr, har praktisk talt ingen afvigelser fra de stillede opgaver.

Programstyrede vandstråleinstallationer giver følgende fordele:

• Værktøjsmaskiner udstyret med CNC fungerer i overensstemmelse med et givet program. I dette tilfælde udføres behandlingen af ​​hvert emne i henhold til individuel software. Med dens hjælp vælges automatisk jettrykket, sammensætningen af ​​den arbejdende skæreophæng og andre parametre;
• Hvis valget af skærestrålen på maskiner uden CNC kan vælges forkert, er dette øjeblik udelukket i denne situation. Udstyret kontrollerer uafhængigt kvaliteten af ​​snittet og retter derefter automatisk den anvendte tilstand;
• Bearbejdning af metaller ved hjælp af software giver også mulighed for at lave huller med den ønskede diameter;
• Som det kan bedømmes ud fra videomaterialet, kommer der efter afslutningen af ​​den hydroslibende proces en fuldstændig færdig del ud af emnet, som ikke skal udsættes for slibning eller yderligere bearbejdning ved skærepunkterne.

Manuelle maskiner til vandslibende skæring af metal

Da en del af arbejdet stadig skal udføres i hånden, er indikatoren for bekvemmelighed og komfort ved at bruge sådant udstyr langt fra ideel.

Men dette har også sine fordele, der består af flere simple faktorer, der på en måde kan blive afgørende ved valg af udstyr:

• Udstyr uden software er flere gange billigere end CNC-maskiner;
• Behandling på en manuel hydroslibende enhed er tilgængelig for en person uden særlig uddannelse;
• Manuelle installationer er kendetegnet ved enkel betjening og et lille sæt funktioner, som du kan styre med dine egne hænder;
• Samtidig er udstyret forsynet med alle de nødvendige tekniske egenskaber, der gør det muligt at opnå emner med enkle geometriske former;
• Glatte snit af høj kvalitet, evnen til at skære i en vinkel, skære materiale og opnå enkle former med strenge geometriske former - alle disse funktioner kan anvendes på ethvert materiale, inklusive stål, glas og kobber. Som eksempel kan du udføre arbejde med at lægge rør.

Du kan overveje processen med at opsætte en manuel maskine med dine egne hænder og dens handlinger i videoen i afsnittet.

Mere om forbrugsstoffer til vandstrålemaskiner

Det eneste, der kræves for at genoprette den fulde funktion af vandstråle-metalskæremaskiner, er at opdatere forbrugsvarer og slidte dele regelmæssigt, fordi maskinerne fejler over tid.

Slibeforbruget, selv på maskiner med software, overstiger nogle gange 300 g pr. 1 minut, da når man arbejder med et materiale med en maksimal tykkelse, stiger indikatoren.

Som slibemiddel anvendes mikropartikler af naturligt granatsand, som er i stand til at skære duktile og ildfaste emner. Størrelsen af ​​mikrosand kan være op til 600 mikron.

Ud over slibemidlet er vandstråleteknologien ikke komplet uden vand, som er præpareret og passerer gennem filtre.

Hvis du bruger en væske uden et specielt forberedelsessystem, vil kvaliteten af ​​snittet falde betydeligt.

Af delene af hydroslibeudstyr er de hyppigst udskiftede: forsyningssystemet til slibende suspension, dyse og styrerør.

Samt tætningselementer af pumpestationen, uden hvilke der ikke vil være noget nødvendigt tryk i systemet.

Den tematiske video i vores artikel giver mulighed for at supplere ovenstående information.

Sådanne udbredte processer til plasma-bue-adskillelse af materialer har deres begrænsninger. For eksempel er en elektrisk lysbue meget ustabil: Når man arbejder med metaller med høj elektrisk ledningsevne (kobber, messing), er operationen i mange tilfælde karakteriseret ved smeltning af sidekanterne. Tilstedeværelsen af ​​gasser - biprodukter fra plasmaskæring - gør det nødvendigt at udføre yderligere foranstaltninger til miljøbeskyttelse af stedet for sådan skæring. Plasmaskæring af materialer - dielektriske stoffer (glas, sten osv.) er generelt umuligt. I situationer som denne er der intet alternativ til vandstråleskæringsprocesser. Den mest populære blandt denne gruppe af metoder var vandstråleskæring.

Essensen af ​​metoden og muligheder for dens praktiske implementering

Adskillelsen af ​​materialer under hydraulisk skæring sker på grund af indvirkningen på grænsefladen af ​​en snævert rettet strøm af væske - vand - højt tryk. For at intensivere processen kan der samtidig tilføres et fint dispergeret slibemedium til den teknologiske zone (oftest bruges forskellige typer sand til dette formål). Ved at kombinere disse to strømme danner en ekstremt stiv stråle, hvor trykket (på grund af den øgede bevægelseshastighed) lokalt overstiger trækstyrken af ​​det materiale, der skæres. Hvis du flytter værktøjshovedet, hvor alle ovennævnte mekaniske processer finder sted, langs en bestemt bane, kan du opnå meget komplekse konturkonfigurationer med den nødvendige kvalitet og nøjagtighed.

Vandstråleskæring af metal ved hjælp af vand udføres normalt med følgende ydelsesegenskaber:

1. Tryk - 2000 ... 5000 atm (lavere værdier - for blødere, overvejende tyndpladematerialer).
2. Hastigheden af ​​vandstrømmen er op til 1000…1200 m/s.
3. Slibemiddelforbrug – op til 50 g/s
4. Den gennemsnitlige størrelse af en slibende partikel i plan er 100…600 µm (med en stigning i denne parameter falder nøjagtigheden af ​​separation af materialer).
5. Vandforbrug - op til 4 l/min.
6. Hydroslibebehandling udføres i følgende rækkefølge. Materialet, der skal skæres, placeres i et bad fyldt med vand og fikseres i tre koordinater i forhold til værktøjshovedet. Dette kan gøres i hånden på en manuel installation og på CNC-udstyr ved hjælp af et præ-typebestemt materialeseparationsprogram.

Derefter nedsænkes værktøjshovedet i badet, hvorefter en intensiv vandforsyning med de tilsvarende hastigheds- og trykværdier tændes. Væsken, der passerer gennem skæredysen, blandes der med den tangentielt tilførte slibemiddelstrøm. Begge stråler blandes, og gennem hullet i den nederste ende af dysen ledes til overfladen af ​​materialet, der skal adskilles. Manuelt eller programmatisk nærmer dysen sig, hvilket resulterer i en kraftig stigning i det resulterende stråletryk, hvilket frembringer dimensionel ødelæggelse af kanterne.

Materialepartikler føres bort i det dannede hul, hvorefter de mister deres hastighed, falder til bunden af ​​badet, hvorfra de pumpes ud af en speciel pumpe, der er tilvejebragt af udformningen af ​​arbejdsinstallationen. I pumpeprocessen adskilles slibefraktionerne fra vandet, efterfulgt af dets filtrering og tørring. På grund af vandtankenes tilstrækkelige kapacitet kan vandstråleskæring udføres kontinuerligt og med øgede strålehastigheder.

Badet med udstyr, hvori vandstrålebehandling udføres, har to funktioner:

• Reducerer støjniveauet ved skæring (op til 78…80 dB mod 130…140 dB i tilfælde af behandling uden for vandmiljøet);
• Det slukker energien og hastigheden af ​​vandstrålen.

Metodens teknologiske muligheder

Den overvejede teknologi er mest effektiv i følgende tilfælde:

1. Til dielektriske materialer samt ledende produkter fremstillet af ikke-jernholdige metaller og kobberbaserede legeringer. Dette skyldes det faktum, at parametrene for den elektriske ledningsevne af kobberlegeringer ikke tillader brugen af ​​en elektrisk lysbue eller laser til skæring.
2. Hvis det er nødvendigt at adskille dele af en meget stor tykkelse - op til 250 ... 300 mm: i dette tilfælde, under plasma-bueskæring, smeltes kanten altid.
3. For at sikre den korrekte nøjagtighed af grænsefladen: med det korrekte valg af tilstanden er kantens ruhed inden for Ra 0,5 ... Ra 1,25, hvilket væsentligt overstiger mulighederne for enhver anden højenergimetode.
4. Når vridning af det færdige produkt er uacceptabelt, hvilket er uundgåeligt med nogen af ​​mulighederne for termisk skæreteknologi.

Vandstråleskæring af metal har sine begrænsninger, så teknologien udvikles under hensyntagen til følgende muligheder, især med hensyn til tykkelse:

• For ikke-jernholdige metaller og legeringer samt rustfrit stål - ikke mere end 120 ... 150 mm;
• For kulstofplast, kompositmaterialer - ikke mere end 150 ... 200 mm;
• Til kunstig og natursten (marmor, granit, basalt osv.) - ikke mere end 270 ... 300 mm.

Ved udvikling af teknologien skal det tages i betragtning, at de strømledende materialer med relativt lille tykkelse (op til 5 ... 10 mm) skæres dårligt af strålen produceret af den arbejdende installation: et mærkbart energiforbrug påvirker, med en ydeevne, der kan sammenlignes med plasma-bue- eller laserbehandling. Dette betyder dog ikke, at den undersøgte teknologi ikke er anvendelig til adskillelse af tynde plader eller plader: i dette tilfælde er slibestrømmen slukket, og adskillelsen udføres direkte af en vandstråle. Som følge heraf opvarmes overfladen ikke, hvilket eliminerer skaladannelse, højtemperatursmeltning af grænsefladelinjen og andre ulemper, der er karakteristiske for alle teknologier til termisk adskillelse af materialer.

Vandstråleskæreudstyr

En vandstråleskæremaskine er et komplekst og energikrævende udstyr, der indeholder følgende komponenter:

1. Et værktøjshoved udstyret med funktionen at dreje fræseren i en bestemt vinkel, hvilket tillader behandling af overflader med kompleks konfiguration ved en given hastighed.
2. Pumpeenhed til pumpning af vand med dets filtreringssystem.
3. Kompressorstation til tilførsel af slibende fraktioner under tryk.
4. Arbejdsbord med en positioneringsanordning med tre koordinater (for småt udstyr udføres dette arbejde af anlægsoperatøren med egne hænder).
5. Et vandbad, der er strukturelt forbundet med udstyrsrammen.
6. Arbejdsbeholdere til vand og slibemiddel.
7. CNC kontrolenhed eller fjernbetjening til manuel positionering af emnet med dine egne hænder.

De mest populære vandstråleskæremaskiner er det italienske firma WaterJet Corp. Inc., som producerer konsol- og portaludstyr. Den første er designet til at skære relativt små produkter, den anden, som er kendetegnet ved øget nøjagtighed og stivhed, er velegnet til emner med større tykkelse.

WaterJet Corp. Inc producerer ikke kun selve kraftværkerne, men også pumpeudstyr til dem. Løbeportalen for virksomhedens enheder er udstyret med automatiseret positionering og giver dig mulighed for samtidig at udføre adskillelse af materialer, der adskiller sig ikke kun i deres kemiske sammensætning, men også i tykkelse - en kvalitet, der i princippet er umulig for termisk skæreudstyr.

Vandstråleskæring anses i mange tilfælde for at være den eneste måde at opnå rumlige detaljer på. For eksempel er det kun med den overvejede teknologi muligt at udføre separation praktisk talt uden at opvarme emnet (den maksimale temperaturstigning på kanten er 600 °C, og endnu mindre ved behandling i en vandtank). Sådant udstyr kan bruges til at adskille tykt glas, keramik, hårde legeringer - materialer, der er meget følsomme over for forhøjede temperaturer. Den gode kvalitet af slutresultatet eliminerer behovet for efterfølgende overgange, og den ekstremt tynde stråletykkelse på op til 0,8 mm minimerer materialetab. De høje tryk, der skabes i separationszonen, forårsager ikke fremkomsten af ​​restspændinger i emnet og bidrager til den efterfølgende stigning i dets driftsholdbarhed.

Hvert år bliver hundredtusindvis af tons stål smeltet af metallurgiske virksomheder i verden. Øgede krav til kvaliteten af ​​snittet har ført til fremkomsten af ​​nye forarbejdningsteknologier. Især når man tænker på, at mange legeringer er ret hårde. De mest avancerede teknologier er laser- og vandskæring af metal (hydroslibende). Vi vil overveje essensen af ​​sidstnævnte i detaljer i denne artikel.

Første prøver

Tilbage i 30'erne af det 20. århundrede var amerikanske og sovjetiske videnskabsmænd forundrede over dette problem. Drivkraften var, at det var nødvendigt at opnå høj nøjagtighed og arbejdshastighed. Den første udvikling begyndte at blive udført i 50'erne af det 20. århundrede af ingeniører fra USA og USSR. I 1979 begyndte man at bruge sand, som blev tilsat en vandstråle, og konceptet "hydroabrasive" dukkede op. Nøglekrav er højt tryk og hastighed af vandforsyning til den behandlede overflade.

Allerede i 1983 blev masseproduktion af udstyr til vandstråleskæring (HJC) lanceret. Faktisk er det selv i dag et af de mest ideelle værktøjer til skæring, da det ikke er slidt og har evnen til at justere strålens diameter. Denne metode kan arbejde med en pladetykkelse på op til 300 mm. Dette førte til, at vandskæring af metal begyndte at blive aktivt brugt i flyindustrien, maskinteknik, stenforarbejdning og produktion af pansrede køretøjer og rumindustrien.

Funktionsprincip og beskrivelse af teknologi

Det er baseret på princippet om erosionsbehandling. Den består i, at en vandstråle under højt tryk med slibende partikler påføres det metal, der behandles. Som et resultat sker løsrivelsen af ​​partikler af det forarbejdede metal. Forskellige parametre, såsom hastighed og dybde, justeres ved hjælp af strålediameteren og -størrelsen samt slibeforbruget.

Hovedkomponenten i systemet er en højtrykspumpe (4.000 bar). Den komprimerer vand og leverer det til en speciel vanddyse, bag hvilken der er et blandekammer. Der er en blanding af granatsand og vand. Yderligere kommer blandingen ind i en diamant- eller hårdlegeringsdyse, som har en diameter på op til 1,2 mm. Fra den kommer hydroslibemidlet med en hastighed på mere end 1.000 m/s direkte ind i det metal, der behandles. Sådan skæres metal med vand, og nu går vi videre.

Om funktionerne i GAR

Høje skæreegenskaber kan opnås på grund af tilstedeværelsen af ​​et højstyrke slibemiddel. I dette tilfælde sikres en stabil strømning kun, hvis partiklerne af granatsand ikke overstiger 30% af stråletværsnittet. Vand udfører for det meste udelukkende en transportfunktion. Slibemidlets størrelse afhænger også af de krav, der stilles til kvaliteten af ​​snittet. Jo lavere de er, jo større partikler kan bruges.

Når man skærer metal med vand, er det ekstremt vigtigt at vælge den optimale hårdhed af slibemidlet. Indikatoren afhænger af det forarbejdede materiale. Jo sværere det er, jo hårdere bruges sandet. Det anbefales ikke at bruge et slibemiddel med en hårdhed på mindre end 6,5 på Mohs-skalaen. Samtidig er det værd at være opmærksom på sliddet på dysen. Jo hårdere sandet er, jo hurtigere slides det. Derfor er det på dette stadium ekstremt vigtigt at udføre teoretiske beregninger og først derefter gå videre til arbejdet.

Skæring af metal med en vandstråle: fordelene

Den vigtigste fordel ved denne metode er, at den giver dig mulighed for at opnå et snit af høj kvalitet, det vil sige at opnå den nødvendige ruhed efter forarbejdning. Derudover er det værd at fremhæve følgende fordele:

• muligheden for brand eller eksplosion under behandling er udelukket;
• økologisk renhed af processen (gasser dannes ikke under skæring);
• legerede tilsætningsstoffer i det behandlede metal brænder ikke ud;
• muligheden for at behandle metal op til 30 cm tykt;
• lav temperatur i skærezonen (90 grader Celsius);
• høj effektivitet på grund af fraværet af tomgang af skærehovedet.

Som du kan se, har højtryksvandskæring en række fordele i forhold til andre metoder. Det er miljøvenligt, sikkert og effektivt. Moderne maskiner tillader endda behandling af flere ark på én gang i en bevægelse, hvis tykkelsen tillader det. Generelt udvikler GAR sig mere og mere hvert år, og derfor forbedres egenskaberne markant.

Kort om ulemperne

Men dette system kan ikke være perfekt. Så der er nogle ulemper her. For det første, på grund af den høje vandforsyningshastighed med slibende og alvorligt tryk, er processen ret støjende, det er ønskeligt kun at være i nærheden i ørepropper. For det andet den lave hastighed for behandling af tynde stålplader. Men dette er sammenlignet med laser- og plasmateknologier. Desuden slides skærehovedet ret hurtigt. Dette fører igen til høje driftsomkostninger. Derfor skal enhver maskine til at skære metal med vand regelmæssigt serviceres og udskiftes med defekte eller slidte mekanismer. Ellers vil arbejdseffektiviteten og skærekvaliteten gradvist falde.

Industrielt udstyr

Moderne maskiner til professionelt brug kan behandle rustfrit stål op til 20 centimeter tykt. I dette tilfælde er styrkeindikatorerne og gruppen af ​​metaller ikke vigtige. Den lille strålediameter (1 mm) tillader skæring med en meget høj tolerance. Hvis der anvendes en industrimaskine, så bliver det muligt at bearbejde sten og andre hårde klipper som marmor mv.

Det er i øjeblikket en af ​​de mest effektive og populære glasskæringsmetoder. GAR arbejder med både tynd krystal og skudsikkert glas med mikron præcision. I dag bruges GAR-maskiner til fremstilling af pakninger, forarbejdning af skummaterialer som gummi og plast. Men for at opnå optimale resultater er det nødvendigt at bruge moderne elektroniske systemer og forskellige scannere.

Om designfunktionerne

For at opnå det ønskede resultat i branchen, anvendes kun CNC-maskiner. Derfor er processen næsten fuldstændig styret af elektronik. Sammensætningen af ​​den professionelle maskine omfatter forskellige systemer. For eksempel optimal frigangskontrol. Dette system giver den bedste afstand mellem skærehovedet og emnet for den største præcision på skærepunktet. Der bruges også en materialescanningssensor. Det er nødvendigt for at scanne metallet for uregelmæssigheder. Aflæsningerne overføres til CNC'en, som følge heraf ændres mellemrummet.

For at automatisere processen indføres en sensor til styring af tilførslen af ​​slibemiddel i systemet. Det regulerer mængden af ​​granatsand. Derudover stopper et sådant system driften, hvis fremmedelementer (sække, stor fraktion) kommer ind i højtrykspumpen. Alt dette skal fungere som en helhed, og kun i denne situation kan optimale resultater opnås. En moderne industrimaskine koster mange penge, så den kræver løbende vedligeholdelse. Hvis den ikke følges, så kan den fejle fuldstændig.

Gør-det-selv metalskæring med vand

Det er ret logisk, at ingen vil købe industrielt CNC-udstyr til engangsbrug. I dette tilfælde hjælper de såkaldte manuelle maskiner meget. De har ikke programstyring, så alle skæreparametre indstilles af operatøren. Faktisk afhænger kvaliteten af ​​snittet helt af specialistens kvalifikationer. Med den rette tilgang kan du ikke opnå dårligere resultater end på professionelt udstyr. Manuelle maskiner har stadig deres fordele. De ligger i de lave omkostninger ved udstyr og evnen til at lave et emne af den ønskede geometriske form i en bestemt vinkel på egen hånd. Men for dette er det ønskeligt fuldt ud at forstå kontrollerne, og så vil skæring af metal med vand være en ret simpel opgave.

Opsummering

I øjeblikket er den mest populære forarbejdningsmetode skæring af metal med vand. Presset i dette tilfælde er meget højt, hvilket ikke bør glemmes. Manglende overholdelse af sikkerhedsforskrifter kan føre til triste konsekvenser. Bemærk også, at det ikke er muligt at fremstille sådant udstyr selvstændigt. Det skyldes, at detaljerne skal være af meget høj kvalitet.

En manuel maskine til hjemmebrug er den mest optimale. Den koster ikke så mange penge som en industriel, men den har samtidig en fleksibel indstilling og giver ejeren mulighed for at lave et snit af meget høj kvalitet. Det er meget muligt, at metalskæring under vand i den nærmeste fremtid vil blive forbedret, og selv her vil det være muligt at anvende et sådant princip som GAR.

Næsten ingen metalrullende og maskinteknisk virksomhed kan undvære udstyr til skæring af metalplader. Ofte stilles der høje krav til snittets kvalitet, hvilket gør det umuligt at bruge traditionelt udstyr: Guillotiner og plasmaskæring.

Vandstråleskæring af metal med vand har været brugt siden 60'erne af forrige århundrede. For første gang begyndte den amerikanske flyproducent officielt at bruge skæring af metal ved vandstrålemetoden. Senere annoncerede virksomheden officielt, at denne metode er optimal til skæring af metal og andre højstyrke materialer.

Siden da er vandstrålebehandling blevet udbredt. Er vandstråleskæring begrænset til valset metal, eller har det et bredere anvendelsesområde? Hvad er fordelene og ulemperne ved at skære metal ved hjælp af vandstråleteknologi?

Omfang af vandstråleskæring

Den mest almindelige vandslibende skæring af metal med vandstråle, men udstyret bruges også til at skære følgende materialer:

1. Marmor, granit, sten og andre sten.
2. Glas, keramik.
3. Stål og metaller, herunder: titanium, rustfrit stål.
4. Armeret beton.
5. Plast, textolit, ebonit og paronit plader, gummi.

Samtidig er det ved skæring muligt at opnå et minimumsforbrug af byggematerialer, komponenter osv. I virksomheder med øget brand- og eksplosionsfare er vandstrålemaskiner det eneste mulige udstyr, der opfylder kravene til arbejde.

Arbejdsprincip for vandstråleskæring

• Vand tilføres fra en speciel tryktank til blanderen.
• Samtidig sendes en slibeblanding, som normalt består af fine sandpartikler, til blanderen.
• Efter blanding med slibemidlet tilføres vand til metalskæremundstykket med en hydroslibende vandstråle.
• En tynd strøm ledes til overfladen af ​​det forarbejdede materiale og skærer det.

Dette operationsprincip giver dig mulighed for betydeligt at øge hastigheden af ​​metalbearbejdning og kvaliteten af ​​dens snit. Det eneste forbrugsmateriale, der skal udskiftes, er selve slibepulveret. Det vil være nødvendigt at tilføje slibepulver til specielle tanke fra tid til anden.

Hastigheden af ​​vandstråleskæring af metal kan sammenlignes med den for automatiske plasmaskæremaskiner. Men kvaliteten af ​​arbejdet kan kun sammenlignes med skæring med laser.

Vandstråleskæreudstyr

Det samme princip bruges til industrielle formål. For at gøre dette skal du bare øge vandtrykket flere gange, når du skærer metal, samt kontrollere retningen af ​​den resulterende vandstråle. Dette gøres som følger:

Ud over hovedkomponenterne i udstyret, når du vælger en maskine til at skære metal med vand, skal du være opmærksom på tilstedeværelsen af ​​yderligere muligheder for at arbejde på maskinen. Enhedens udvidede funktionalitet giver dig mulighed for at udføre krøllet skæring, hvis det er nødvendigt.

Vandstråleegenskaber

Takket være moderne teknologier og forbedring af maskiner var det muligt at udvide deres funktionalitet og omfang.

På det seneste er vandstråleskæring af rør blevet udbredt. Takket være specielle maskiner til at skære rør er det muligt at opnå en perfekt jævn snitcirkel uden afvigelser.

CNC vandstråle maskiner

Takket være CNC-maskiner er det muligt at fremstille præcise dele med minimal afvigelse fra de givne dimensioner, hvilket er næsten umuligt at opnå med traditionelle skæremetoder. Princippet for drift af CNC-vandjetudstyr er som følger:

Værktøjsmaskiner til vandstråleskæring af små dele med numerisk styring kan variere i funktionalitet og hovedformål. Før du køber en CNC-maskine til skæring af små dele, skal du være opmærksom på omfanget og anbefalingerne i forbindelse med driften.

Manuel vandstråleskæring

• Lavere omkostninger - sammenlignet med CNC-maskiner vil en sådan installation koste cirka 1,5 gange billigere.
• Der er ikke behov for specialundervisning. Manuelt vandstrålejernsskæreudstyr har enkel betjening og et minimum antal funktioner. Dette giver dig mulighed for at udføre alle de nødvendige operationer, når du behandler dele af simple geometriske former.
• Generel funktionalitet forbliver uændret. Selv skæring, samt skæring af materialet i en vinkel, udskæring af simple geometriske former og skæring af materialet kan udføres på konventionelt udstyr. Vandstråleskæring af aluminium, kobber, stål, glas og andre materialer er muligt med sådant udstyr.

Brugen af ​​manuelle indstillinger er begrænset af deres lave funktionalitet. Komplekse geometriske former, brugen af ​​en maskine til kunstnerisk skæring, og hvor der kræves høj nøjagtighed og et slutresultat af høj kvalitet, skal du købe CNC-udstyr.

Forbrugsstoffer til vandstråleskæring

• Slibemiddel til at skære metal på en vandstrålemaskine. Selv i de mest økonomiske CNC-maskiner er forbruget af slibepulver omkring 300-350 gr. i min. I dette tilfælde kan tykkelsen af ​​materialet, der behandles, øge forbrugskoefficienten en smule. Til arbejde bruges fint sand, lavet af naturligt granatæblemateriale. Granatsand har høje styrkeegenskaber og bruges selv til skæring af ildfaste og duktile materialer. I dette tilfælde bør størrelsen af ​​slibende sandkorn ikke være mere end 600 mikron.
• Vand - udover slibende pulver vil skæring kræve brug af vand, der har gennemgået en forberedelses- og filtreringsprocedure. Væske med urenheder påvirker kvaliteten af ​​snittet betydeligt, så brugen af ​​vandbehandlingssystemer er ikke kun ønskelig, men også et obligatorisk krav.

Ud over disse to hovedforbrugsstoffer vil materialebehandling også kræve elektricitet, tilstrækkelig luft og regelmæssig udskiftning af sliddele.

• Tilførselssystemet til slibemiddelblandingen skal oftest udskiftes. Installationen af ​​en ny dyse vil være påkrævet for hver 50 timers drift, føringsrøret 100 timer. Interessant nok, da disse dele slides, vil slibende granatsand til vandstråleskæring udvide diameteren af ​​disse noder og som følge heraf øge tykkelsen af snittet fra 1 til 1,5 mm. Hvilket er væsentligt, især når det kommer til dyre materialer.
• Pakninger og tætninger af pumpestationen. Disse komponenter betragtes også som forbrugsdele, der slides ret hurtigt og kræver konstant udskiftning. Opretholdelse af tryk i systemet afhænger af tætningerne. Og det første tegn, du skal være opmærksom på, er faldet i driftstryk med de samme produktionsparametre.

Du kan møde tilbud om at købe slibende materiale til en lav pris, lavet ikke af granat, men fra andre sedimentære bjergarter. Brugen af ​​slibemiddel af lav kvalitet reducerer produktiviteten betydeligt og øger sliddet på maskindele.

Fordele ved vandstråleskæring

1. Ingen overfladevarme. I processen med at behandle emnet fjernes al den genererede varme øjeblikkeligt under påvirkning af vand. På grund af fraværet af metalskæreelementer er varmen, der genereres fra friktion, ubetydelig. Minimal varmeudvikling sikrer nøjagtig skæring af materialer, der kan deformeres under påvirkning af høj temperatur.
2. Funktionalitet - fordelene ved vandstråleskæring af metal er svære at nævne, men en af ​​de vigtigste er, at man ved hjælp af en GAR-maskine kan skære de mest komplekse former af emner. Det bliver også muligt at fremstille en kompleks profil med enhver nødvendig radius, former og konturer.
3. Intet ekstra arbejde - efter at have skåret den nødvendige del ud, er der ikke behov for efterfølgende slibning og forarbejdning af skærestedet. En lille ruhed er næsten usynlig for det blotte øje.
4. Fremstillingsevne af skæreprocessen - maskinen er fuldstændig universel, om nødvendigt kan den bruges til boring. Det er muligt at udføre operationen uanset atmosfæriske og andre forhold. Manuelle maskiner kan bruges til at skære materiale selv under vandet eller på dybder på op til flere hundrede meter. Samtidig kan 2-3 enheder drives samtidigt fra én højtrykspumpe.
5. Økonomisk sammenlignet med plasmamaterialebehandling - fordelene ved vandslibende skæring er indlysende. Skærehastigheden kan nå 30000 mm/min. Og dette påvirker ikke kvaliteten af ​​snittet. I betragtning af, at kun 0,5-1 mm materiale går tabt under skæring, samt nøjagtigheden og fuld overensstemmelse af det færdige produkt med de specificerede dimensioner, bliver den høje rentabilitet af GAR-installationen indlysende.
6. Sikkerhed - maskiner kan installeres selv i produktion med øget eksplosionsfare, ved fremstilling af brændbare materialer. Fraværet af overfladeopvarmning, sandsynligheden for gnister og andre egenskaber gør brugen af ​​vandslibende maskiner så bekvem og sikker som muligt.
7. Evne til at skære tykke materialer. Det er muligt at bearbejde stålplader op til 3 cm, samt armerede betonblokke med en tykkelse på op til 10 cm.
8. Maskinernes alsidighed - en installation giver dig mulighed for samtidigt at behandle stål, plast, gummi, stof osv., og om nødvendigt kan du skære flerlags arbejdsemner bestående af flere materialer.

CNC-maskiner anses for at være de mest funktionelle, men manglen på kvalificeret personale forklarer, hvorfor håndskæring med HAR er mere efterspurgt.

Ulemper ved vandstråleskæring

• Udseendet af konus er især mærkbart ved bearbejdning af tykvægget stål og andre ildfaste metaller. Som et resultat skæres endefladen af ​​emnet ikke jævnt, men i form af en tragt. Tapering korrigeres normalt med en valgfri taper automatisering og kontrolenhed.
• Samme hastighed for både tykke og tynde materialer. Dette påvirker rentabiliteten af ​​udstyret betydeligt. Problemet løses ved at folde ark i lag til samtidig skæring af flere emner på én gang.

Ellers er brugen af ​​GAR praktisk, praktisk og omkostningseffektiv. Vandskæreudstyr med slibende pulver hjælper med at løse vigtige problemer forbundet med dele af dårlig kvalitet, samt reducere den tid, der kræves til produktion. Forbrugsstoffer kompenseres fuldt ud af dette udstyrs effektivitet.

Den kontinuerlige udvidelse af rækken af ​​strukturelle metalliske, ikke-metalliske og kompositmaterialer, der anvendes i industri og byggeri, kræver nye teknologier til deres forarbejdning. En sådan teknologi er skæring med en højhastigheds vandstråle under højt tryk - vandstråleskæring.

Muligheden for at bruge en væskestråle under ultrahøjt tryk som et skæreværktøj til forarbejdning af forskellige materialer blev først beskrevet i USSR. Det skete i 1957. Men denne metode til forarbejdning af materialer blev patenteret kun fire år senere, og ikke i Unionen, men i USA.

naturligt instrument

Værktøjet til vandstråleskæring af materialer er en specielt dannet væskestråle, der udgår fra en speciel dyse med en diameter på 0,08-0,5 mm ved supersonisk hastighed (1000 m/s eller mere) og giver et arbejdstryk på 400 MPa eller mere på arbejdsemnet. Da afstanden fra dyseudgangen til materialets overflade er flere millimeter, overstiger strålens tryk materialets trækstyrke - på grund af dette udføres skæring.

Der er to måder at vandstråleskæring af materialer på:

• vandskæring eller vandstråleskæring;
• vandstråleskæring (vand plus slibemiddel) - slibende vandstråleskæring.

Tilstedeværelsen af ​​et slibemiddel i strålen øger dets teknologiske muligheder - en væske-slibende suspension kan skære hårde og svære at skære materialer af betydelig tykkelse.

Vandstråleskæringsmetoderne, der udføres ved begge metoder, kan udvides ved at tilføre kølemiddel til strålehovedet, hvilket bidrager til dannelsen af ​​isflager i strålen, som giver den slibende egenskaber.

Ved vandstråleskæring tages der også højde for angrebsvinklen - vinklen mellem strålens retning og overfladen, der skal behandles. Maksimal skærekapacitet og procesproduktivitet opnås ved en angrebsvinkel på 90°.

Materialer og applikationer

Ved hjælp af vandstråleskæring kan næsten alle materialer bearbejdes: papir og pap, stoffer, læder og gummi, glas og keramik, granit og marmor, beton og armeret beton, alle typer polymermaterialer, inklusive komposit, folie og metalliseret plast, alle typer metaller og legeringer, inklusiv svære at skære - rustfrit og varmebestandigt stål, hårde og titanlegeringer.

I udlandet er rækken af ​​industrier, hvor vandstråleskæringsteknologier anvendes i dag, den bredeste. Først og fremmest er disse: rumindustrien og raketvidenskab, forsvarsindustrien, fly, skibsbygning, bilindustrien og instrumentering, elektroteknik og mikroelektronik, let (herunder læder og fodtøj) og fødevareindustrien, byggeri og medicin.

Især ofte bruges vandstråleskæring til at udføre følgende teknologiske operationer (her er en langt fra komplet liste):

• i forsvarsindustrien, bortskaffelse af forældede våben (skæring af granater af missiler, militært udstyr, skibe og ubåde), skæring af granater af granater og udvaskning af sprængstoffer;
• i elektronikindustrien - skæring af elektroniske printplader (brugen af ​​vandstråleskæring gjorde det muligt at opnå en skærestørrelse på op til 0,1 mm og sikre fravær af støv, samt løse problemet med materialedelaminering), fjernelse af flash fra mikrokredsløbshylstre;
• i bilindustrien - skæring af falske lofter, tæpper, instrumentbrætter, plastkofangere osv.;
• i konstruktion - skæring af betonstrukturer til deres efterfølgende demontering, rensning af samlinger osv. Vandstråleskæring bruges ofte til at producere komplekse konturer i marmor og granit (smalt snit giver dig mulighed for at skabe indlæg i fremstillingen af ​​indretning);
• i fødevareindustrien - udskæring af dybfrosne produkter, forskellige tætte fødevarer, chokolade.

Fordele og ulemper

De vigtigste fordele ved vandstrålebehandling er som følger.

1. Udjævning af termisk påvirkning. Den varme, der genereres under skæreprocessen, føres næsten øjeblikkeligt med vandet. Som et resultat er der ingen mærkbar stigning i temperaturen i emnet. Denne egenskab er afgørende ved bearbejdning af materialer, der er særligt følsomme over for varme. Lille kraft (1-100 N) og temperatur (+60...+90°C) i skærezonen udelukker deformation af emnet, smeltning og brænding af materialet i den tilstødende zone. Bemærk, at ingen teknologi, bortset fra vandstråleskæring, kan sikre fraværet af termisk påvirkning på metallet i nærheden af ​​snittet.

2. Behandlingens alsidighed. Væskeslibestrålen er især effektiv ved bearbejdning af mange svært bearbejdelige materialer, såsom titanlegeringer, forskellige typer højstyrke keramik og stål samt kompositmaterialer. Ved vandstråleskæring af sidstnævnte skabes der ingen brud i materialets struktur, som dermed bevarer sine oprindelige egenskaber. Det er ved hjælp af en vandstråle, at forskellige sandwichstrukturer skæres. Waterjet-systemer er i stand til at skære metaller op til 300 mm tykke, sten og beton op til 1000 mm tykke. Samtidig opnås en tilstrækkelig høj behandlingsnøjagtighed - 0,1 mm ved skæring af metaller op til 100 mm tykke.

3. Evne til at gengive komplekse konturer og profiler. Højblæsning kan producere meget komplekse former eller affasninger i enhver vinkel. Væskestrålen i dens tekniske egenskaber nærmer sig det ideelle punktværktøj, som gør det muligt at behandle en kompleks profil med enhver krumningsradius, da skærebredden er 0,1-3,0 mm.

Når du skærer et skrøbeligt materiale - glas - giver hydroabrasiv behandling dig mulighed for at skabe former og konturer, der er unikke med andre teknologier; Selvom vandstråleteknologi er ringere end diamant, når man laver lige snit på glas, tillader ingen anden teknologi, at komplekse konturer opnås direkte i skæreprocessen.

4. God overfladekvalitet. Det er muligt at opnå en finishoverflade med en ruhed Ra på 0,5-1,5 µm, dvs. i mange tilfælde er der ikke behov for yderligere bearbejdning.

5. Fremstillingsevne af processen. Skæreværktøjet (vandstråle eller vand plus slibemiddel) behøver ikke efterslibes; stødbelastningen på produktet er minimal, der er ingen feedback på skæreværktøjet, da der ikke er nogen direkte kontakt mellem produktet og værktøjet; forskellige operationer (for eksempel boring og skæring) kan udføres med det samme værktøj; lav tangentiel kraft på delen tillader i nogle tilfælde at undvære at klemme denne del; der er mulighed for at skære i en afstand på ca. 200 meter fra pumpen, samt mulighed for at skære fra én højtrykspumpe samtidigt med to eller flere skærehoveder på samme bord eller flere hoveder på forskellige borde; skæring kan udføres i en højde og i en dybde på flere hundrede meter, også under vand.

6. Økonomi i processen. Skærehastigheden er høj. (Skærehastigheder for forskellige materialer afhænger af mange faktorer, gennemsnitsværdierne for disse hastigheder for forskellige materialer er angivet i tabellen). Skæringen kan startes på et hvilket som helst punkt på emnet uden at skulle forbore et hul. Den lille snitbredde giver dig mulighed for at spare sparsomme materialer, når du skærer dem. Det gennemsnitlige vandforbrug i slibemiddel-væskeskæreanordningen er lille - omkring 3-4 l/min på trods af de høje brugstryk (400 MPa eller mere).

7. Procesautomatisering. Det er nemt nok at bruge computerstyringssystemer, optiske sporingsenheder og seksakse robotter i fuld skala.

8. Tilgængelighed. Brugen af ​​relativt billige komponenter som vand og for eksempel kvartssand som slibemiddel, gør processen overkommelig.

9. Sikkerhed. Da der ikke opstår varme under slibemiddel-væskeblæsning, er processen eksplosions- og brandsikker. Der er ingen stråling, fare for udslip af slagger eller fine partikler. Luftbåret støv er stort set elimineret. Støjniveauet svinger mellem 85-95 dB.

Ulemperne ved hydroskæringsteknologi omfatter: strukturelle vanskeligheder, der opstår, når der skabes et højt væsketryk, ret lav dysemodstand og kompleksiteten af ​​dens fremstilling.

Faktorer, der hindrer den praktiske implementering af vandstråleteknologi i virksomheder, er:

• højt energiforbrug sammenlignet med en række andre former for skæring;
• uoverensstemmelse mellem de faktiske egenskaber af de erklærede (for eksempel en lavere jethastighed, som ikke tillader skæreprocessen af ​​visse materialer);
• manglen på den nødvendige produktionsskala for nogle potentielle forbrugere, hvilket gør installationen af ​​hydroskæringsudstyr urentabel;
• ret høje omkostninger sammenlignet med andet, for eksempel, elektromekanisk skæreudstyr.

Vandstråleskærehastighed, m/min

Stråle eller jet?

Vandstråleskæring er et alternativ ikke kun til mekanisk, men også til laser-, plasma-, ultralydsskæring, og i nogle tilfælde, som allerede nævnt, er dette den eneste mulige form for behandling.

I øjeblikket er vandstråle- og laserskæring af ingeniørmaterialer, der anvendes i lignende områder, konkurrerende teknologier. I begge tilfælde dannes skæreværktøjet i selve maskinen på grund af designegenskaberne for de respektive enheder, og derefter, bevæger det sig langs energikanalen eller rørledningerne, nærmer det sig den enhed, hvor processen med dens dannelse er afsluttet. Når du bruger begge teknologier, er der ingen grund til at opbevare, skærpe og omarrangere arbejdsværktøjet - det opdateres konstant på grund af kontinuiteten i dets dannelse over tid.

Uden at gå i dybden med analysen af ​​fordele og ulemper ved disse teknologier, skal det bemærkes, at laserstråling er mere alsidig (skæring, markering, hærdning osv.), selvom omfanget af en højhastigheds væskestråle ikke er begrænset til hydrocutting (i nogle tilfælde bruges en pulserende væskestråle til hærdning af svært tilgængelige overflader med kompleks form).

En vis fordel ved hydroskæring frem for laserskæring er fraværet af et termisk påvirket område på kanterne af bearbejdede dele, men denne betingelse er ikke altid afgørende. Det er således fastslået, at laserskæring af dele fremstillet af konstruktionsstål af typen 20, 30 KhGS osv. øger deres udmattelsesstyrke og holdbarhed sammenlignet med mekanisk skårne dele.

Et naturligt spørgsmål opstår: er der nogen anbefalinger om brugen af ​​en bestemt teknologi? Erfaringerne fra producenter og brugere siger: ja, de findes.

Ud fra et økonomisk gennemførlighedssynspunkt er brugen af ​​vandstråleteknologi mest berettiget ved skæring af skrøbelige (glas, sten) emner med en tykkelse på 40-100 mm, krydsfiner, træ, kompositmaterialer i hele spektret af tilladte tykkelser, med store skærevolumener: rustfrit stål med en pladetykkelse på mere end 6- 10 mm, kobber - over 2-3 mm, aluminiumslegeringer - over 5-6 mm.

Ved konturskæring af et tyndt ark er lasersystemer næsten altid mere effektive, da omkostningerne ved laserskæring af emner med en lille tykkelse er meget lavere end omkostningerne ved vandstråleskæring.

I sidste ende vil anvendelsesområderne for laser- og vandstråleskæringsteknologier i maskinteknik blive adskilt af deres teknologiske og økonomiske indikatorer. En ting er indiskutabel: På det nuværende udviklingsniveau inden for maskinteknik er mængden af ​​vandstråleskæring (i USA, Europa, Asien-Stillehavslandene) konstant stigende.

Hovedkomponenter i hydraulisk skæreudstyr

Komplekset til vandstråleskæring omfatter: højtrykspumpe; skære hoved; koordinere bord og drev af bevægelser af skærehovedet; højtryksledninger; slibende forsyningssystem (til vandstråleskæring); numerisk kontrolsystem. Derudover kan komplekset udstyres med: en anordning til at forhindre kollisioner mellem skærehovedet og arbejdsemnet; et system med flere skærehoveder; mekanisk forboring system; en fælde til en vandstråle, som slukker dens energi og også tjener til at opsamle det brugte slibemiddel og en række andre.

Hydrocutting udstyr har varierende grader af alsidighed og automatisering, herunder at blive fremstillet i form af robotkomplekser.

Højtrykspumpe giver skabelsen af ​​en supersonisk væskestråle som skæreværktøj. Der er udviklet et universelt hydraulisk kredsløbsdiagram, hvor en speciel dobbelt- eller enkeltvirkende multiplikator anvendes som trykforstærker (fig. 1). Valget af layout afhænger af de specifikke behandlingsbetingelser (for eksempel på det tilladte trykfald, den nødvendige væskestrøm), hvilket giver dig mulighed for at opnå de ønskede resultater med hensyn til produktivitet og kvalitet. Derudover anvendes standardstyring, distribution, kontrol og hjælpehydraulik.

Til behandling af store eller selvstændige produkter i en fabrik, havn, losseplads, til udførelse af arbejde under vand, kan en højtrykspumpe monteres på ethvert køretøj - elbil, bil, skib. I dette tilfælde udføres tilførslen af ​​en væskestråle til produktet, som normalt er placeret i nogen afstand fra højtrykspumpen, ved hjælp af en fleksibel slange.

Skære (jet) hoved udfører den endelige dannelse af en tynd højtryksstråle som et skæreværktøj med hensyn til dens geometriske og energimæssige parametre. Jethovedets designfunktioner (delens relative position, arten af ​​deres forbindelse og tætning), der påvirker de hydrodynamiske egenskaber og kompaktheden af ​​den dannede stråle, bestemmer kvaliteten og pålideligheden af ​​dens arbejde.

Der er mange designs af jethoveder til hydroskæringsmaterialer, som objektivt angiver de forskellige operationelle krav, der er pålagt dem, og samtidig fraværet af optimale designs. Vi giver følgende klassifikation:

• jethoveder med forbedrede dynamiske egenskaber til væskebehandling af materialer (udstyret med specielle strukturelle elementer);
• væskeslibende strålehoveder. Design med fri indføring af slibemiddel i arbejdsvæskestrålen med minimal forstyrrelse af deres hydrodynamiske egenskaber anses for at være de mest avancerede;
• strålehoveder med kølevæsketilførsel for at afkøle den udstrømmende væske. Designet omfatter kanaler til tilførsel af kølemiddel, designet til at bibringe slibende egenskaber til arbejdsfluidet. Dette tillader ikke kun at forbedre strålens skæreevne på grund af dannelsen af ​​is i strålen, men også at øge dysens slidmodstand på grund af dannelsen af ​​et frosset lag på dens overflade;
• kombinerede dysehoveder.

På fig. 2 viser skematiske diagrammer af skærehoveder til både vand- og vandstråleskæring.

Muligheden - op til fire skærehoveder, der arbejder samtidigt - bruges i øvrigt i design af vandstrålesystemer fremstillet af næsten alle verdens førende udstyrsproducenter.

Dannelsen af ​​en supersonisk væskestråle som skæreværktøj udføres vha dyser. Der er udviklet en universel teknik til at analysere de hydrauliske egenskaber af dyser med forskellige indvendige kanalprofiler. Teoretiske og eksperimentelle undersøgelser har vist, at den mest rationelle interne dyseprofil, som øger produktiviteten af ​​vandstrålebehandling af forskellige materialer med omkring 20 %, er den katenoidale profil.

Typisk er dyser lavet af kunstige sten - safir, diamant, korund. Deres holdbarhed er 250-500 timer. På fig. 3 viser Paser 3-skærehovedet fra det amerikanske firma Flow International Corporation.

Højtryksledninger. Højtryksvand tilføres fra højtrykspumpen til skærehovedet af et system af faste og bevægelige rør. For at sikre tætheden af ​​forbindelserne under bevægelsen af ​​portalen og arbejdshovedet anvendes specielle højtrykshængsler eller spiralrør af en speciel form.

Slibemiddelforsyningssystem. Der anvendes to slibende forsyningssystemer - vakuum, der arbejder efter princippet om en sprøjtepistol, og et, der arbejder under tryk. Slibemidlet hældes i tragten, der er placeret ved siden af ​​arbejdsbordet, og føres til arbejdshovedet gennem fleksible slanger. Pulvere af hårde legeringer, carbider, oxider bruges normalt som slibemiddel. Valget af slibemiddel afhænger af typen og hårdheden af ​​det materiale, der skæres. Så til højlegerede stål og titanlegeringer bruges især hårde granatpartikler, til glas - de tilsvarende fraktioner af almindeligt sand, til plastik forstærket med glas- eller kulfibre - partikler af silikatslagge.

Producenter

Det russiske marked for udstyr til vandstråleskæring af materialer er i stand til at tilfredsstille næsten enhver anmodning. Produkterne fra sådanne specialiserede udenlandske virksomheder som American Flow International Corporation (med mange filialer over hele verden), det svenske Water Jet Sweden AB, det italienske Waterjet Corporation, det tjekkiske PTV samt sådanne velkendte producenter af udstyr til arkbehandling, da det schweiziske selskab Bystronic, det tyske firma Trumpf, giver dig mulighed for at løse næsten ethvert problem. Ikke desto mindre udvikler dette segment af udstyrsmarkedet sig ret aktivt, som det fremgår af den nylige fremkomst på det af produkter fra en række udenlandske producenter, herunder følgende virksomheder: Sato Schneid-systeme (Tyskland), Aliko (Finland), Trenntec ( Tyskland), ESAB Welding & Cutting Productions (Sverige), Digital Control (Frankrig).

Af producenterne af hydrauliske enheder og først og fremmest højtrykspumper skal Ingersoll Rand (USA) bemærkes - den ubestridte verdensleder inden for denne klasse af produkter. Sådanne førende producenter af vandstråleudstyr, som for eksempel Water Jet Sweden AB, bruger naturligvis Ingersoll Rand-udstyr som hovedkomponenterne i forbindelse med skabelsen af ​​selve jetstrømmen. For eksempel skaber en højtrykspumpe i Strimline SL IV-serien fra denne virksomhed det nødvendige vandtryk på 4000 bar, som derefter omdannes til strålens kinetiske energi med en hastighed på 900 m/s ved hjælp af safir med en boring diameter på 0,08-0,5 mm.

Lederen af ​​russisk hydrocutting er byen Vladimir, hvor der på grundlag af udviklingen af ​​Vladimir State University i forskningslaboratoriet for hydrocutting og JSC SKTB PO "Vector" er blevet skabt flere modeller af vandstråleskæremaskiner.

Industrielle installationer er fremstillet af Laser Complexes CJSC (Shatura), Tulamashzavod OJSC, ENIMS OJSC (Moskva), Belarusian JV LLC SPozhitok. Indtil for nylig blev nogle specialiserede vandstråleskæresystemer produceret af Institute of Mining (Khabarovsk), det ukrainske NPP Indris, Moskva Universitet, JSC Pellemash, men i dag er der intet hørt om disse produkter. På den ene eller anden måde er der ikke noget valg blandt indenlandske produkter. Selvom det med hånden på hjertet skal erkendes, at vores udstyr endnu ikke lever op til de bedste verdensstandarder.

Leder

Flow International producerede verdens første vandstråleskæremaskine i 1971, og udviklede i 1981 en metode til at indføre slibemiddel i en vandstråle, hvilket i høj grad udvidede skærekapaciteten. Ifølge eksperter har virksomhedens maskiner den bedste positioneringsnøjagtighed (ca. 0,07-0,08 mm), og dermed behandlingsnøjagtigheden.

Virksomhedens produkter giver dig mulighed for at løse næsten alle skæreproblemer:

• WMC Waterjet Machining Center er designet til enhver 2D-skæring, inklusive industriel skala. Dets vigtigste kendetegn er stigningen i produktiviteten, opnået gennem den patenterede Quicklift Z-aksel med integreret sensor og anti-chok-enhed;
• til mindre arbejde på metal og sten blev installationen Inregratred Flaying Bridge skabt;
• Den kompakte bengalske maskine er designet til vandstråleskæring og vandstråleskæring og er velegnet til laboratorieapplikationer, værktøjsfremstilling og produktion af små partier;
• Dragon modulopbygget 3D skæresystem bruges til både vandstråleskæring af bløde materialer og vandstråleskæring af metal, sten, glas, kompositter.

Virksomheden har udviklet en ny teknologi til vandskæring, som ifølge udviklerne kan øge skærehastigheden med næsten 300 %. Dynamic Waterjet-systemet, som giver aktiv kontrol over nøjagtigheden, er baseret på en matematisk model, der bruges til at styre positionen af ​​"armen" med arbejdshovedet. Dette system eliminerer automatisk dannelsen af ​​affasninger under skæring og sikrer den nødvendige nøjagtighed af delen under hensyntagen til de specificerede tolerancer. Systemet eliminerer behovet for yderligere bearbejdning efter vandstråleskæring og reducerer maskintiden til skæring af metaller og kompositmaterialer med en tykkelse på 1,25-480 mm. Desuden reduceres tabet af plademateriale under skæring på grund af den øgede skærenøjagtighed.

Alternativ

På trods af lederens anerkendte status har Flow konkurrenter og meget seriøse.

En af dem er det svenske firma Water Jet Sweden AB. Til dysen bruger Water Jet sit eget patenterede skærehoved, samt brugen af ​​en Ingersoll Rand Avtoline dyse. I øjeblikket er den mest populære maskine i den mekaniske sektor NC3015S med en brugbar bordflade på 3010 x 1510 m. Den styrbare Z-akse er standard på alle systemer. Og de maskiner, som virksomheden producerer med fire og fem styrede akser, giver mulighed for forarbejdning som f.eks. skæring af riller med en stump kegleprofil.

Startende som Flow-forhandler har PTV siden mestret sin egen (dvs. tjekkiske) produktion af det meste af dette udstyr. Først og fremmest gælder det koordinatbordene, som i dag er designet og fremstillet af PTV. Derudover er alt hjælpeudstyr også designet og fremstillet i Tjekkiet. Nu køber PTV kun højtryks hydraulisk udstyr fra USA - pumper, akkumulatorer, rør osv., hvilket er mindre end 50% af de samlede omkostninger ved systemet. PTV bruger software udviklet af tjekkiske virksomheder i kombination med Siemens styresystemer i sine installationer.

Området af mulige skærehastigheder (dvs. det faktisk justerbare område af bevægelseshastigheder af skærehovedet over bordet) på PTV-maskinen spænder fra 1 til 30.000 mm i minuttet, hvilket gør det muligt at skære højkvalitets og nøjagtige dele af forskellige størrelser og dimensioner på samme maskine.tykkelser

Universal installation af det italienske firma Waterjet Corporation til vandstråleskæring WJ 1630/50 portaltype skaber et jettryk på 4130 bar. Skærehovedet er i stand til fem-akset bearbejdning. Virksomhedens øvrige portalmaskiner er designet til rørskæring med dobbelt område (seks meter rør skæres med automatisk rørrotation og tilbageløbsspærre) samt til robotdrift (to-hoved maskine med automatisk på- og aflæsning).

Byjet Bystronic vandstråleskæreanordninger har et kraftigt specialiseret CNC-system, der giver automatisk udvælgelse og optimering af bearbejdningsparametre ved skæring af forskellige materialer langs enhver kontur, automatisk kontrol af slibemiddeltilførslen og vandtrykket i realtid, afhængigt af konfigurationen af ​​konturen. bearbejdet, samt materialeegenskaber og tykkelse . Takket være brugen af ​​en speciel dispenser kan Byjet Bystronic-systemer anvende næsten enhver type slibemiddel med en kornstørrelse på 0,05 til 0,3 mm. Brugen af ​​et specielt højtrykspumpestyringssystem sikrer, at der ikke er nogen pulsering af vandet ved udløbet, hvilket giver dig mulighed for at opnå den bedste kvalitet af behandlingen.

Potentielt

Og et par ord mere om installationerne, som efter vores mening er af potentiel interesse for indenlandske producenter.

Quickjet, bygget af det tyske Trenntec, har en stiv svejset struktur, der i kombination med hærdede og jordstyrede føringer giver en positioneringsnøjagtighed på 0,1 mm pr. 1 m længde og en repeterbarhed (repeterbarhed) på 0,05 mm. Z-aksen kan justeres manuelt over en længde på 150 mm. Der er en højtrykspumpe, et luftkølesystem, en slibetank, der kan rumme 50 kg, og en automatisk slibetilførselsanordning til skærehovedet. Vandforbrug - 2,6 l / min ved et tryk på 380 MPa.

Den franske Digital Control præsenterer en 380 MPa vandstråleskæremaskine. Til bløde materialer er vandstråleskæring velegnet, og til hårde materialer vandstråleskæring. Behandlingsområde - 1500 x 1000 mm. Maskinen er udstyret med en højtrykspumpe med en effekt på 22 kW, et skærehoved med et slibende forsyningssystem og et digitalt styresystem Cyborg 2000. Styresystemet har en postprocessor til filkonvertering, for at muliggøre udarbejdelse af programmer uden for maskinen, for at sikre manuel eller automatisk skæring af plader.

indenlandske produkter

Hydrocutting Research Laboratory (Vladimir) præsenterer en semi-automatisk CNC-maskine til skæring af svære at skære pladematerialer (glas, kulstof, borplast, titanium, keramik, glas, magnetiske og hårde legeringer), skæring af huller af vilkårlig form og dele af en kompleks kontur. Maskinen består af to moduler: drevet af hovedbevægelsen - en højtryksstation og fødedrevet - et to-koordinat bord. Fremføringsdrevet er udstyret med et CNC-system, der giver præcis bevægelse af bordet langs to indbyrdes vinkelrette koordinater og fremstilling af huller og dele af forskellige konfigurationer i henhold til et givet program.

Derudover producerer Vladimir-laboratoriet en semi-automatisk CNC-maskine til behandling af ikke-metalliske materialer (læder, pap, vinyl, gummi osv.), en semi-automatisk maskine til afgratning af spånkasser, en semi-automatisk maskine til rensning af tromler af duplikeringsudstyr, en firepositionsmaskine til rensning af kapillære hullerspidser, en dobbeltkredsløbsmaskine til demilitarisering af militært udstyr.

JSC "Tulamashzavod" præsenterer en teknologisk installation til vandstråleskæring, designet til at skære komplekse former af dele op til 150 mm tykke fra alle metaller og legeringer, skære ikke-metalliske pladematerialer (marmor, granit, plast, pap, glas, keramik) med følgende dimensioner af bordets arbejdsflade - op til 4000 mm lang, op til 2000 mm bred.

Arbejdszonen for behandling af installationer af CJSC "Laser Complexes" GL-250/5M og GL-400/ZM er fra 1200 x 800 mm til 6000 x 1500 mm.

JSC ENIMS accepterer ordrer på fremstilling af både individuelle komponenter til vandstråleskæremaskiner og hele maskinen som et sæt.

Prisen for succes

Det er ikke let at få et entydigt svar på spørgsmålet om omkostningerne ved sådant udstyr. Det hele afhænger af modifikationen af ​​modellen, konfigurationen, tilstedeværelsen eller fraværet af individuelle funktioner osv. osv. Spredningen kan være ret betydelig. Men under alle omstændigheder kan en sådan teknik ikke være billig. For eksempel, i en virksomhed, der repræsenterer det tjekkiske firma PTV's interesser, nævner han følgende tal: fra 5 til 10 millioner rubler pr. installation. Repræsentanter for virksomheden hævder, at med en normal systembelastning (i gennemsnit på 2500-3000 arbejdstimer om året), vil investeringsafkastet (som de siger i USA, "tilbagebetalingstid") være halvandet til to år . Indenlandske produkter er billigere. Især JSC ENIMS navne fra 40 til 100 tusind cu. e. (læs: dollars eller euro). Under alle omstændigheder, når du træffer et valg, er det værd at overveje Water Jet-oplysningerne: driftsomkostningerne for NC3015S vandstråleskæresystemet er cirka 0,26 af de samme konventionelle enheder pr. minut.

Og afslutningsvis kan der måske kun siges én ting. Ifølge talrige organisationer, der analyserer det globale marked for maskintekniske produkter, er produktionen af ​​vandstråleskæreudstyr det hurtigst voksende segment af værktøjsmaskinindustrien.