Резка металла водой на гидроабразивных станках

Расходные материалы

Чтобы создать режущую поверхность, требуется всего две составляющих:

вода;
абразив.

Последний расходуется очень быстро – около 350 грамм в минуту. В его состав входит исключительно натуральный песок из граната, размером не более 600 микрон.

Существует мнение, что гранатовый песок можно заменять на любой другой. К сожалению, это наглая ложь, ведь такая подмена не только сделает срез низкого качества, но и довольно быстро приводит к износу важные части механизма.

Процесс подачи воды и абразива

Вода, в свою очередь, должна быть очищена. Чем больше в ней примесей, тем менее качественно получается резать металл или любой другой материал.

Конечно, воздух и электричество – это тоже важно, но принципиальнее следить именно за водой и абразивом

Гидроабразивный станок – принцип работы

Насос высокого давления с помощью бустера нагнетает давление от 300 до 600 атмосфер. При этом все колебания, которые создаются насосом, гасятся в аккумуляторе давления большой емкости, что гарантирует свободную от пульсации струю воды. После этого воду для генерации струи можно подавать в любую произвольную точку по гибким трубам высокого давления.

Вода проходя через отверстие в головке диаметром четверть миллиметра (давление при это еще больше возрастает), попадает в камеру для смешивания. Там она соединяется с абразивом (мелкодисперсным песком) и попадает в формирующую струю сопло. В зависимости от толщины и материала детали оно может иметь диаметр от 0,6-1,2 мм. В режущей головке энергия давления воды преобразуется в кинетическую энергию водной струи. Вода проходя через сопло, всего в десятые доли миллиметра, выполненное из сверхтвердых материалов, ускоряется с образованием тонкой сфокусированной струи, служащей в качестве инструмента для резки.

Мягкие материалы, такие как резина, пластмасса режутся чистой струей воды. За счет добавления в струю песка, для усиления режущих способностей, можно производить обработку материалов любой твердости, таких как металлы, камень, стекло, композиты. Для твердых материалов предварительно выполняют черновое сверление. Для некоторых материалов предварительная центровка не нужна, так как при центровке материала уже первая капля воды смешивается с абразивом. Сегодня гидроабразивная резка позволяет с легкостью резать материалы толщиной до 150 мм.

Такой способ позволяет резать материалы без выделения тепловой энергии, так как она сразу поглощается водой. Кроме этого не требуется сложные и тяжелые приспособления для фиксации заготовки. Струя воды не оказывает такого сильного воздействия на заготовку как механические инструменты (резец, фреза или пила).

Специальная оснастка станков с ЧПУ

станок с подвижной консолью

Датчики высоты и предотвращения столкновений следят за расстоянием между поверхностью материала и соплом. Они предотвращают смещение головки под напором воды и столкновения с вертикальными поверхностями во время работы. Перед началом работы контроллер определяет толщину материала и необходимую глубину выработки. Периодически во время работы датчик вносит корректировки в работу в зависимости от уже проделанных операций.

Лазерная указка дает возможность точно «прицелиться» при размещении детали на рабочей столешнице, ускоренно позиционирует сопло. Функция применяется на малом и большом столах координат. Указатель надежно защищен от воды крепким водонепроницаемым корпусом.

Подложка используется для обработки мелких деталей, улучшения контакта водно-песчаной струи и материала. Подложки обладают специальной структурой, легко пропускающей воду и надежно удерживающей деталь.

Набор зажимов предоставляется с каждым станком. С его помощью на столешнице крепко фиксируются детали различных размеров и форм.

Система охлаждения насоса обязательна для эффективной работы. Она может быть замкнутой или проточной. Замкнутая более экономична.

Дозатор подачи абразива контролирует количество абразива для работы по материалу разной толщины

Исключает перебои с подачей абразива, что очень важно при резке ценных материалов, обработка которых чистой водой может их испортить

Система очистки воды предотвращает появление минеральных отложений на клапанах, шарнирах и других элементах станка с ЧПУ. Вода очищается от кальция и железа. Допустимое количество железа в 1 литре воды составляет не более 10 миллиграмм. Система очистки повышает производительность и срок эксплуатации станка с ЧПУ.

Видеоролики демонстрируют гидроабразивную резку в трехмерном и двухмерном пространствах:

Гидроабразивные станки с ЧПУ

Возможности использования программируемых станков с ЧПУ для гидроабразивной резки нержавеющей стали, алюминия, меди, других типов черных и цветных металлов разной прочности, позволили существенно увеличить и расширить сферы применения оборудования.

Благодаря станкам с ЧПУ обеспечивается производство точных деталей с минимальным отклонением от заданных размеров, что практически невозможно достичь традиционными способами резки. Принцип работы гидроабразивного оборудования с ЧПУ сводится к следующему:

Устанавливается программное обеспечение для гидроабразивной резки на станках с ЧПУ. Для каждого материала есть свое ПО, автоматически подбирающее состав режущей смеси, давление струи и другие необходимые параметры. Программа позволяет предусмотреть фигурную резку материала.
Дополнительна обработка — обычно после обработки материала с помощью станка, таковая не требуется. Но при неправильном подборе состава режущей струи может наблюдаться небольшая шероховатость поверхности после ГАР. Шероховатость реза практически исключается при использовании станков с программным обеспечением. Станок с ЧПУ анализирует качество реза и автоматически корректирует выбранный режим.
Помимо разрезания материала, станок для гидроабразивной резки металла с ЧПУ позволяет высверливать отверстия необходимого диаметра. Некоторые гидроабразивные станки с числовым программным управлением содержат дополнительное оборудование для проведения определенных операций.
После обработки заготовки получается полностью готовая деталь, не требующая дополнительных работ по шлифовке или доработке места резки.

Станки для гидроабразивной резки мелких деталей с числовым программным управлением могут отличаться по функциональным возможностям и основному предназначению

Перед приобретением станка с ЧПУ для резки мелко форматных деталей, необходимо обратить внимание на сферу применения и рекомендации связанные с эксплуатацией

Вспомогательные элементы

Насос высокого давления с фильтром для воды. Как уже говорилось, давление на входе составляет тысячи атмосфер. Такие параметры требуют непрерывной подачи жидкости в соответствующих объемах.

Для минимизации затрат, вода и абразивный гранатовый песок используются повторно. Проходя через систему фильтров, жидкость очищается от грязи и масляных образований. Часто станки оснащаются отдельным резервуаром для воды.

Гранатовый песок для гидрообразивной резки — видео

Абразив просушивается и отделяется от кусочков материала, особенно если это пластик или металл. Для отделения металла используются магнитные сепараторы. Так же, как и вода, песок хранится в отдельных емкостях.

Управление

Управление может осуществляться через интерфейс самого станка, либо путем загрузки в систему подготовленных файлов-заданий в виде чертежей и технологических параметров, подготовленных в формате любого графического редактора, совместимого с ПО станка (CAD. COREL-DRAW или подобных).

Оператор, используя сервис интерфейса, может задавать координаты начала и окончания движения, корректировать скорость резки и направление.

Задание передается в систему автоматизированного управления для выполнения операций.

После этого надо установить режущую головку в начальную точку и запустить станок в работу. ПО станка преобразует данные файла-задания в команды управления насосом, дозатором абразива и двигателями привода головки.

Обратная связь САУ считывает показания датчиков, корректирует подачу воды и скорость движения головки, следит за выполнением задачи, обеспечивает плановое или аварийное отключение станка.

Кроме того, у оператора есть возможность в любой момент остановить работу устройства, отключить насос и сбросить давление в системе.

Преимущества, недостатки и сравнительная характеристика

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).

Цена гидроабразивной резки

Есть как минимум пять компонентов, которые определяют высокую цену оборудования:

насос и система трубопроводов высокого давления;
высокоточные приводы управления движения головкой;
интеллектуальная система управления;
сопло из драгоценных камней (пусть и искусственного происхождения);
смесительная трубка из композита с высокой твердостью.

А если учесть, что последних два компонента относятся к расходным деталям и добавить высокую цену абразива, то стоимость гидроабразивного раскроя получится самой дорогой среди всех видов. Но достоинства этого способа и качество обработки детали стоят этого.

Достоинства и недостатки станков для гидрорезки

Сильной стороной можно отметить:

Возможность обработки заготовок с толстыми стенками при очень точном резе. Именно поэтому гидрорезку используют при прокладке труб высокого давления.
После резки остается исключительно ровная кромка. На линиях не будет заусенцев, окалин и грата.
Долгая работа на гидравлике не заканчивается завесой из пыли. Остатки материала смываются водой.
Не нужно следить за тем, чтобы режущий инструмент был острым, заменять его или затачивать.
Высокая скорость обработки заготовок (в том числе толстостенных).
Водой можно резать не только металл, но и стеклянные, резиновые, пластиковые и иные многослойные заготовки.
Скорость работы слабо зависит от толщины материалов. Можно сложить несколько деталей слоями и провести их резку одновременно.

Но есть и минусы:

Себестоимость станка для резки металлических деталей водой выходит дороже, чем стоимость сборки аналогов.
Конусность. Может появляться в момент обработки тугоплавкого металла или толстостенной стали. При появлении конусности торец изделия выходит не ровным, а напоминает воронку. Убрать данный дефект можно при лишь помощи дополнительного устройства.
Большой расход электроэнергии и воды.

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.

Оборудование

Станок для гидроабразивной резки состоит из:

насоса высокого давления;
инструментальной головки;
рабочего стола;
системы перемещения, оснащенную ременным приводом или устройства управления с ЧПУ;
рабочей ванны (из нержавеющей стали);
емкости для подаваемой воды;
бака для абразивного материала;
компрессора для подачи абразивного материала;
датчика, предназначенного для контроля абразива;
смесительной камеры;
выносного пульта с маховиком, предназначенного для упрощения процедуры управления;
устройства, предназначенного для удаления останков обрабатываемого материала;
устройства, предназначенного для подачи обрабатываемых деталей.

Резка нержавейки | Гидроабразивная резка нержавеющей стали в Москве – «ГАРМ»

Гидрорезка металла Гидроабразивная резка нержавеющей стали – быстрый способ реза металлических листов. В процессе работы используется специальный инструмент, который представляет собой узкую трубку, подсоединенную к двум емкостям. В одной из них находится очищенная вода, а в другой – песок.

При включении аппарата, содержимое обоих резервуаров смешивается, образуя специальный раствор. В дальнейшем раствор подается через отверстие, диаметром 0,6-1,5 см. Струя, которая образуется под давлением, заменяет лезвие и ровно разрезает даже несколько слоев легированной стали.

Преимущества гидроабразивной резки нержавеющей стали перед другими видами резки

При обработке легированной стали какими-либо веществами или инструментами, она обычно теряет свой товарный вид, темнеет и разрушается. Когда используется гидроабразивная резка нержавейки, таких дефектов не наблюдается. Но это не все преимущества такой обработки материала:

С точки зрения экологичности, резка нержавеющей стали водой совершенно безопасна. При обработке металла в атмосферу не попадают какие-либо опасные вещества.
Такой метод резки, позволяет выполнить большой объем работы за считанные часы.
Совершенно отсутствует тепловое воздействие на сталь.
Прекрасное качество реза – полное отсутствие шероховатостей на краях изделия.
При помощи резки водной струей, можно не только придать листу нержавейки ровные геометрически правильные очертания, но и создавать любые узоры. Тонкость сечения реза позволяет создавать даже очень маленькие детали.

Резка нержавеющей стали с сохранением её свойств и внешнего вида

проводится гидроабразивная резка нержавеющей стали в Москве и области. Специалисты фирмы ручаются за качество проведенных работ, гарантируют, что изделие после резки не потеряет своих свойств и надлежащего внешнего вида. ООО «Гарм» сотрудничает с крупными промышленными заводами и небольшими предприятиями. Офис компании находится в центре столицы, что значительно облегчает процесс доставки листов легированной стали и транспортировку готовых изделий. Для тех, кто давно сотрудничает с фирмой, а также тех, кто заключил договор на большой объем работ, предоставляются значительные скидки. Сроки выполнения заказа, оговариваются в условиях договора. При необходимости, работы могут быть выполнены в ускоренном режиме.

www.garm-wj.ru

Принцип работы

Использование станков водно-абразивной порезки не ограничивается лишь возможностями раскроя металлопроката, но все-таки основная часть оборудования продолжает использоваться только в этой сфере. В основе работы гидрорезки находится технология подачи воды под давлением с некоторым содержанием абразивного вещества на поверхность материала. Что во время порезки происходит:

Жидкость из специального резервуара подается в смеситель под давлением.
В смеситель одновременно направляется абразивный состав, состоящий, как правило, из мелких частиц песка.
Вода, после смешивания с абразивом, подается на сопло для порезки металла гидроабразивной струей.
Тонкая струя направляется на поверхность материала и режет его.

Этот принцип работы дает возможность значительно повысить скорость и качество обработки металла.

Оборудование

Станок для гидроабразивной резки состоит из:

насоса высокого давления;
инструментальной головки;
рабочего стола;
системы перемещения, оснащенную ременным приводом или устройства управления с ЧПУ;
рабочей ванны (из нержавеющей стали);
емкости для подаваемой воды;
бака для абразивного материала;
компрессора для подачи абразивного материала;
датчика, предназначенного для контроля абразива;
смесительной камеры;
выносного пульта с маховиком, предназначенного для упрощения процедуры управления;
устройства, предназначенного для удаления останков обрабатываемого материала;
устройства, предназначенного для подачи обрабатываемых деталей.

Какое давление воды нужно для резки металла

Вода, нагнетаемая насосом должна иметь давление порядка 1 500–6 000 атмосфер. Выходя через узкое сопло с околозуковой или сверхзвуковой скоростью (до 900–1200м/c и больше), водная струя направляется в смесительную камеру, где происходит смешивание с частицами абразива. Образованная струя выходит из смесительной трубки с диаметром внутри 0,5–1,5 мм и режет метал. Для гашения остаточного давления струи применяется слой воды толщиной 75–100 см.

Недостатки технологии

К недостаткам данной технологии относят:

конструктивные трудности, проявляющиеся при создании высокого давления жидкости;
незначительную стойкость водяного и абразивного сопел – быстрое стирание (ресурс отечественных сопел составляет 50 час., иностранных – 500-1000 час.);
сложность изготовления сопла;
образования косины до 1,5 по высоте заготовки.

а – при высокой скорости резания;
б – при очень низкой скорости резки — верхние кромки реза имеют незначительное закругление

При износе абразивного сопла или увеличении скорости резки ширина щели увеличивается – профиль щели имеет слабо выраженную V-образную форму. При очень маленькой скорости резки профиль щели имеет А-образную форму – турбулентность вызывает эрозию материала. Случай считается положительным, если нужны закругленные верхние кромки.

а – при расстоянии между соплом и заготовкой 2-4 мм;
б – при расстоянии между соплом и заготовкой больше 4 мм

Особенности работы станков с ЧПУ

повысить производительность

Установки с ЧПУ используются для изготовления изделий из медных, алюминиевых, стальных и других видов металлов. Высокая точность порезки, которую имеют водно-абразивные станки с ЧПУ, почти не имеет отклонений от требуемых условий.

Гидроабразивные станки с ЧПУ имеют такие преимущества:

Если на устройствах без ЧПУ выбор режущей струи можно подобрать неправильно, то в этой ситуации данный фактор исключается. Оборудование автоматически контролирует качество реза, после самостоятельно корректирует установленный режим;
Станки, которые имеют ЧПУ, работают в соответствии с установленной программой. Причем обработка любого изделия делается по индивидуальному компьютерному обеспечению. При помощи его автоматом выбирается напор струи, состав режущей смеси и другие параметры;
По окончании гидроабразивной обработки из заготовки получается абсолютно готовая деталь, которую не нужно подвергать дополнительной обработке или шлифовке, на участке среза;
Обработка металлов при помощи компьютерного обеспечения также подразумевает возможность проделывания отверстий необходимого сечения.

Конструкция станка для гидроабразивной резки

Независимо от цены и комплектации станок чаще всего включает в себя такие элементы:

корпус;
резервуар для воды от 2 квадратных метров в объеме;
насос, способный прокачивать жидкость от резервуара до зоны резки под высоким давлением;
шланги для транспортировки воды;
заправочная емкость и система подачи и смешивания воды с абразивом;
штуцер с форсункой в качестве водяного «резака». Его параметры регулируются посредством автоматики;
рабочий стол для крепления обрабатываемой заготовки, он находится в специальной ванне;
кожух для защиты;
блок автоматического управления для координации движения рабочего стала и водяного резака, способный контролировать и задавать рабочие параметры.

Некоторые части станков для гидроабразивной резки тоже имеют свои особенности. Например, рабочая ванна, где происходит процесс резки, оснащена, в свою очередь, такими элементами, как:

несущими опорами из нержавейки, которые можно быстро заменить при износе;
быстросъемными ребрами, которые поддерживают разрезаемый материал. Их ставят на опоры;
системой оперативного набора и выпуска воды, что обеспечивает обработку материалов, целиком погруженных в жидкость.

А абразивный бак позволяет даже в процессе работы пополнять запасы абразивных материалов и оснащен специальными датчиками, контролирующими объемы наличия абразивов.

проверяют количество поступающего материала при обработке;
помогают остановить станок, если в головку для резки попадает посторонний материал.

Насос высокого давления является ключевым узлом станка, он сжимает воду и доставляет ее в рабочую зону. А система ЧПУ позволяет управлять всеми параметрами резки в автоматическом режиме.

Также есть система поддержки постоянного зазора в виде контактного механизма, проходящего по листу, который поддерживает оптимальное расстояние между поверхностью обработки и фокусирующей трубкой. Это улучшает качество и точность резки и не позволяет трубке и поверхности столкнуться.

Угловая голова – тоже очень важный элемент конструкция гидроабразивного станка. Он нужен для следующих задач:

обеспечения движения режущей головки в двух плоскостях с учетом поворотов на углы наклона. Благодаря этому станком можно обрабатывать фаски, кривые поверхности;
обеспечения неизменности угла и высокой точности при фаске или компенсации конусности изделия;
сложные поверхности можно обрабатывать сразу в пяти координатах.

Дополнительные элементы станка

Если есть необходимость, гидроабразивный станок дополнительно можно оснастить ультразвуковой или лазерной системой сканирования поверхности для выявления неровностей и поддержания зазора, а также обеспечения точности резки.

Также оборудование за дополнительную цену можно дополнить прибором для удаления отработанных абразивов. Его особенности такие:

включает в себя бак-отстойник и насос;
насос применяется мембранного типа, который может быть применен в агрессивной среде;
бак оборудован быстросъемными разъемами для шлангов и может быть транспортирован посредством кран-балки или погрузчика.

Принцип работы и разрезаемые материалы

Резка металлических изделий происходит водяной струей в которую добавляют абразив, после чего она проходит через форсунку. Давление в 200-600 атмосфер позволяет разрезать множество материалов. Работа может осуществляться под любым углом, для этого лишь нужно изменить угол форсунки. В данном случае можно эффективно резать:

металлы(черные и цветные) и их сплавы;
каменные изделия из мрамора и гранита;
сталь(нержавейка, жаропрочная, легированная);
бронированное, обычное и композитное стекло;
керамические изделия (бетон, плитка, керамика, гранит керамический);
композит;
резину;
пластмассу;
картон.

Резка особо твердого сырья осуществляется водой со специальным песком из минералов. Мягкие материалы(резина, пластик, картон) разрезаются исключительно водой без каких-либо примесей.

Область применения и особенности функционирования

Гидроабразивные станки считают наиболее подходящим средством для раскройки металлопроката, но их широко используют и в других целях. Вот наиболее распространенные методы применения данных устройств:

Станки с ЧПУ позволяют создавать довольно сложные геометрические формы без постоянного контроля и участия со стороны оператора. Кроме того, программа, установленная на таком станке, значительно улучшает точность его работы.
Готовые заготовки не требуют дополнительной шлифовки и других видов финишной обработки. Работу можно делать под необходимым углом наклона и это не скажется на качестве.
Технология абразивной резки позволяет работать с деталями большой толщины. Для разных металлов показатели будут разными. Например, для титана – 1,5-2 см, а для меди – 5 мм.
При помощи абразивных станков создают предметы дизайна и различные украшения, но для этого используют специальные модификации гидроабразивных устройств.

Принцип работы данных аппаратов базируется на подаче воды под высоким давлением. Кроме воды, для гидроабразивной резки используют гранатовый песок. Вода и добавочные компоненты хранятся в отдельных емкостях и только в процессе резки смешиваются в единую струю. Качество обработки деталей таким устройством очень похоже на разрезание металла лазером. Регулировка параметров струи позволяет обрабатывать заготовки под необходимыми углами.

Видео: резка водой с точностью скальпеля – гидроабразивная резка металла.

https://youtube.com/watch?v=LwL0Gfc5KPk

Резка металла водой

Расходные материалы

Популярные производители гидроабразивных станков и цены на них

Гидроабразивный станок – принцип работы