Раскрой металла – один важнейших технологических процессов в промышленности и производстве. Может выполняться различными методами, один из них гидроабразивная резка металла.

оборудование для гидроабразивной резки

Что такое резка гидроабразивом?

Гидроабразивная резка — технология обработки металла с применением водного состава, состоящего из воды и абразива. Водный состав выполняет функцию режущего инструмента.

Данный метод используется уже почти 50 лет. А разработала его одна компания из США, описала технологию, а также рекомендовала его для выполнения резания металлов, гранита и прочего.

Особенности технологии состоят в том, что в место реза подается водно-абразивная смесь под высоким давлением.

  • В аппарат, оснащенный смесителем, из резервуара подается абразив (песок) и вода.
  • Микширование, с последующей подачи смеси в сопло станка.
  • Узкий диаметр сопла формирует тонкую струю водно-абразивной смеси, направляя ее в место, где будет выполняться резка.

Скорость резки водно-абразивной смесью можно сравнить с плазменной, а её качество только с лазерной технологией.

Где применяется

Сначала применения технологии, гидроабразивная резка применялась для раскроя металла в листах, но в данное время она востребована для обработки других материалов:

  • мрамор, гранит, другие натуральные камни, отличающиеся повышенной твердостью;
  • нержавеющие, углеродистые стали, титан;
  • плитка из керамики, стекло в листах;
  • конструкции из железобетона;
  • полимеры, каучук.

Практически на любом современном производстве, где есть необходимость раскроя, есть станки для резки гидроабразивным методом.

Такой распространённый метод обработки, как пескоструй, работает на основе абразивного реза, но только выполняет шлифовку обрабатываемой поверхности.

Водно-абразивная резка металлов особенно важна на предприятиях, где есть угроза взрывоопасности, пожароопасности.

Гидроабразивная обработка дает возможность получить безупречную точность раскроя, а вредные факторы при проведении работ отсутствуют. Это негативное влияние на здоровье рабочих задымленностью или повышенным содержанием пыли.

песок для гидроабразивной резки

Какое нужно оборудование?

Основное требование, которому должно отвечать оборудование для гидроабразивной резки – наличие давления, подающего воду, и формирующее струю и ее направленность.

В комплект оборудования (станка) входит:

  1. Насос для гидроабразивной резки, создающий высокое давление. Его действие заключается в аккумуляции жидкости с абразивным составляющим, и подачей ее на обрабатываемую поверхность. Мощность насоса определяет производительность.
  2. Мощностной регулятор. Станки, работающие на подаче гидроабразивной смеси, и оснащенные регулятором мощности, производят рез разными водно-абразивными составами под давлением. Разность составов позволяет производить обработку материалов разной толщины и структуры. Для сверхтвердых деталей, применяют смеси из трех компонентов, а для вязки –двухкомпонентные.
  3. Вариативность сопла. Возможность замены сопла расширяет возможности оборудования с учетом состава, толщины, плотности.
  4. Применение смесителей – важный фактор в функциональности станка. Он обеспечивает равномерность, однородность состава, что в результате дает качество реза, скорость вне зависимости от толщины.
  5. Автоматическая коррекция. Инерционность струи состава – причина появления конусной кромки на обрабатываемой поверхности. Наличие системы автоматической коррекции учитывает плотность материала и позволяет минимизировать данный эффект при помощи изменения соплового угла наклона.
  6. Водоподготовка. Какая-либо вода не годится для создания смеси. Некачественная вода – серьезное препятствие для качества. Чтобы исключить данное явление станки оборудуются системой водоочистки.

Данные элементы оборудования – основные для качественной работы станков. Но кроме них аппараты для водно-абразивной резки могут иметь дополнительные элементы, расширяющие возможности станка:

  • фигурный рез;
  • рез вне зависимости от угла;
  • автоматический рез (ЧПУ) без участия пользователя;
  • обрабатывать металл различной толщины: для стали до 2 см, для титана – 1,7 см, сверхпрочные сплавы – 1,2 см, сплавы на основе меди;
  • резать трубы;
  • кран-балки с тельфером, которые могут оснащаться захватами на вакууме или механике, подъемники на пневматике или гидравлике.

насос для гидроабразивной резки

Станки ЧПУ для водно-абразивной резки

Числовое программное управление на станках, выполняющих рез водно-абразивной смесью, позволяет эффективно реализовывать самые сложные задачи для обработки. Оборудование высокоточное, позволяет раскраивать материал со сложными конфигурациями и свести к минимуму его расход.

Этапы технологического процесса с применением ЧПУ-станков

Перед тем, как запустить деталь в обработку, разрабатывается конкретное программное обеспечение, контролирующее процесс и параметры реза: рабочую смесь, ее состав, давление, пр.

ЧПУ-станок контролирует качество разреза, режим выполнения работы. То есть, весь процесс автоматизирован, от начала, до конца.

В опциональных возможностях станка, работающего автоматически (ЧПУ), это выполнять отверстия и другие технологические операции.

Ручной метод

Гидроабразивная резка своими руками – станки, контролируемые пользователем. Также работы могут корректироваться, внося по мере выполнения. Выполнять водно-абразивный рез самостоятельно таким методом несколько неудобно, в сравнении с ЧПУ, но у этого метода есть и преимущества.

  1. Оператор, обслуживающий процесс, может не иметь профильной подготовки, потому что каждая операция проста, не требует специальных знаний.
  2. На ручных станках можно выполнять качественную обработку деталей, которые имеют простые формы по геометрии.
  3. Цена на ручной станок в полтора раза ниже, чем на числовой станок.

Нужно учитывать, что сложные формы недоступны для ручных станков.

станок гидроабразивной резки

Нюансы ручной резки

Для получения эффективности резки вручную, нужно подавать заготовку и следить за их перемещением самостоятельно. Также нужно уделять внимание на регулировку охладительной системы. Поэтому оператор должен нажимать технологические кнопки, менять параметры, которые были заданы ранее: изменение позиционирования по координатам или другие изменения. При обработке вручную могут быть полуавтоматические системы, которые при внесении ошибочных данных, блокируют их и возвращают к прежним настройкам.

Плюсы ручной резки:

  • четкость раскройной линии;
  • поддержка реза металлов вне зависимости от их твердости;
  • рез других материалов, в том числе и каучука.

Ручная водно-абразивная резка позволяет решить производственное задание для подготовки исходного материала для работ по монтажу. Тем более, нужно учитывать, что некоторые строительные материалы не могут обрабатываться другой технологией. Это сэндвич-панели, ячеистые стройматериалы, сотовые листы. А для повышения производительности обработки таких материалов, изготовители используют пакетный рез, который значительно экономит время.

Расходные материалы

Основные расходные материалы для водно-абразивного реза – вода и песок:

  • песок сверхтвердый гранатовый с размером фракции не больше 600 мк (микрон);
  • очищенная вода от посторонних включений.

Еще нужны электроэнергия, сжатый воздух, а также своевременная замена вышедших из строя или по изношенности деталей.

К таким деталям относятся:

  • Системные элементы, которые подают смесь абразива и воды: сопло, трубопроводы подачи и пр. Так, если своевременно не поменять сопло, то отверстие в нем расширится, что приводит к увеличению диаметра, а это в свою очередь снижает точность.
  • Уплотните насоса, контролирующие давление подаваемой водно-абразивной смеси.

резка металла гидроабразивом

Плюсы

  • Деталь, подвергаемая резке, не нагревается, поэтому различные её деформации исключаются. Это в свою очередь обеспечивает высокое качество уже готового продукта или изделия.
  • Наличие функциональных опций в оборудовании, чтобы выполнять работы вне зависимости от их сложности.
  • Отсутствие дополнительных работ в доработке обрабатываемых изделий.
  • Возможность проводить резы для любых материалов, а также выполнять в них отверстия.
  • Оперативность в проведении работ, экономическая целесообразность.
  • Безопасность метода позволяет его применение на производствах с повышенными требованиями по пожарной безопасности.
  • Рез деталей с большой толщиной, а также труб.
  • Отсутствие пыли, дыма, других малоприятных проявлений.

Минусы

  1. При резе абразивным составом всегда появляется конусная кромка. Особенно это видно на деталях, отличающихся большой толщиной. Поэтому нужно применять специальные автоматические устройства, которые будут корректировать наклонный угол сопла при проведении реза, чтобы исключить появление кромки.
  2. Водно-абразивные станки могут обрабатывать детали, как с небольшой толщиной, так и толстостенные. Но скорость всего одна. А это понижает рентабельность производства. Но выход в данном случае есть – складывание тонкостенных изделий в пачку, с последующим одновременным резом всех вместе.

Такие недостатки не могут отрицательно сказаться на самом методе, целесообразность которого подтверждена высокой точностью в обработки сложных деталей с минимально затраченным временем.

Используемая литература и источники:

  • Актуальные проблемы физики лазерной резки металлов / А.М. Оришич. — М.: Сибирское отделение РАН, 2012.
  • Шлифование металлов / В.В. Лоскутов. — Москва
  • Теория газоструйного пылеосаждения над зоной продувки в кислородном конвертере / А.А. Кожухов, Э.Э. Меркер. — М.: ТНТ, 2011.
  • Статья на Википедии