Гидроабразивная резка металла

Гидроабразивная резка предполагает эффективную обработку металла с использованием водных ресурсов. Для достижения результата подача осуществляется мгновенно и под давлением Гидроабразивная резка металла — прогрессивная альтернатива другим методам. Ультратонкая сверхскоростная струя с частицами оказывает разрушительное воздействие. Процесс раскроя листового металла часто называют «гидрорезкой» или «водорезкой». Если обеспечить давление до 4 000 атмосфер, пропустить струю через миллиметровое отверстие, она превратится в режущий инструмент и потечет с огромной скоростью (в четыре раза больше скорости звука). Режущая способность максимально увеличивается при добавлении твердых частиц. Поэтому аппарат режет все материалы, включая металлопрокат.

Гидроабразивная резка металла (Фото: zavkon)

Преимущества

Технология подходит для раскроя металлических деталей, листов из стали, сплавов, бетона, железобетона, мрамора и гранита, бронированного и обычного стекла, армированного пластика. Традиционная гидрорезка (без абразива) предназначена для более мягкой основы из кожи текстиля, пластика, бумаги, картона.

При использовании гидроабразивного метода металлические заготовки не меняют форму. В сравнении с кислородной, плазменной, лазерной и иными видами резки метод использования водной струи под большим давлением имеет ряд плюсов:

• экологическая безопасность процесса — при выполнении резки не выделяются токсины, опасные для здоровья газовые пары;
• высокая точность — на заготовку оказывается малое термовоздействие, поэтому она не плавится, не повреждается, не пригорает;
• расширенный функционал станкового оборудования для резки;
• пожаро- и взрывобезопасность процесса;
• обработка ламинированных, композитных, других термочувствительных металлов;
• высокая эффективность при разрезании изделий из сплавов меди, латуни.

Гидроабразивная технология позволяет резать разные материалы толщиной до 300 мм и более. Она применяется для сложных скосов, объемных элементов. На фото и видео ниже результаты гидроабразивной резки стали.

Резка металла водой (Фото: ps-imc)

Скорость резки и время работы с применением водной струи зависит от объема и материала заготовок. К примеру, при обработке камня толщиной 20-30 мм достигается 120-250 мм/мин. Если вы режете сталь аналогичных параметров, скорость снижается до 40 мм/мин.

Технология

Работа базируется на истирающем или эрозийном воздействии на поверхность металлопроката, металлических заготовок. Частицы ударяются об основание обрабатываемого изделия и буквально «отрывают» его элементы из полости реза. Поверхность заготовки разрушается. В процессе работы поддерживаются определенные параметры давления и напор для обеспечения необходимой скорости подачи абразива и жидкости. Главная цель состоит в отделении частей заготовки от целой конструкции.

Технология резка металла (Фото: nfmetall)

Выбор абразивов напрямую зависит от того, какие изделия вы планируете разрезать. Струя выходит из трубки, диаметр которой составляет полтора миллиметра, и режет материал. Водный слой толщиной от 70 до 100 см гасит остаточную энергию. Принцип включает ряд действий:

• приведение насоса в движение — создается водяная струя;
• подача абразивных частиц нужного диаметра в определенном количестве;
• соединение элементов до однородного состояния;
• подача жидкости вместе с абразивом на сопло с определенной скоростью и под выбранным углом наклона;
• разрезание заготовки;
• охлаждение.

Высокая точность гидроабразивной резки металла позволяет обрабатывать инструментальные и нержавеющие стали, титан, алюминий и латунь. Работы проводятся на профессиональном станковом оборудовании.

Достоинства гидроабразивной резки металла

Технология применяется в приборо- и автомобилестроении, при создании деталей, не поддающихся шлифовке, для художественной обработки металлоизделий. Гидрорезка позволяет создавать сложные фигуры, обрабатывать листы толщиной до 200-300 мм в зависимости от марки стали. Внедрение этой технологии в металлургической отрасли обусловлено такими плюсами, как:

• возможность пакетной резки — раскрой нескольких тонколистовых материалов повышает производительность;
• минимальные потери металла при гидроабразивной резке;
• отсутствие термической закалки в зоне обработки;
• ровный, качественный рез;
• хорошая скорость;
• возможность резки по сложному контуру;
• универсальность — методика подходит и для раскроя металлических изделий толщиной до 300 мм.

Резка гидроабразивным методом позволяет обрабатывать и легированные стали. Под воздействием мощной струи в металле сохраняются все примеси, отвечающие за высокие эксплуатационные свойства материала.

Оборудование для гидрорезки

Профессиональное оборудование называют «непыльным», поскольку мусор, стружка после обработки фактически отсутствует. Она быстро вымывается, рез получается четким, ровным. Весь технологический процесс работы оборудования базируется на природном явлении эрозии горных пород под влиянием водной стихии. Это способность к размыванию берегов. При конструировании станков для гидрорезки суть остается прежней, но к жидкости добавляется абразив. Оборудование решает следующие задачи — отрывание частиц заготовки с последующим вымыванием, мгновенное охлаждение с очисткой. К популярным брендам относятся:

• OMAX (США) - с ЧПУ;
• Resato (Голландия) - без ЧПУ и с программным управлением;
• Bystronic (Швейцария) - с ЧПУ и ручным управлением;
• Caretta Technology (Италия) - с ЧПУ;
• ALICO (Финляндия) - с ЧПУ;
• Jet Edge (США) - с ЧПУ и ручным управлением;
• PTV (Чехия) - с ЧПУ и ручным управлением.

Станок гидроабразивной резки OMAX MAXIEM 1530 30HP (США) (Фото: prostanki)

Одна из востребованных моделей с программным управлением - BarsJet 1510-3.1.1. Это оборудование отечественного производства. Популярны и модели MultiCam 3000, линейка аппаратов Primus 202-322-324-326, бюджетные устройства WW5060 с ЧПУ.

Устройство станка, режущего водой

Типовая схема станка включает множество функциональных узлов с индивидуальным устройством. Перечислим их:

• металлический корпус с кожухом для его защиты;
• мощный насос высокого давления;
• водный резервуар;
• координатный стол с системой фиксации заготовок;
• разные виды шланговдля быстрой транспортировки жидкости;
• блок из режущих головок, привод их перемещения;
• емкость с абразивом, система его дозировки;
• механизм управления станком, датчики;
• емкость с водой, гасящей энергию.

Гидроабразивные станки с числовым программным управлением

Большая часть станков оснащается системой числового программного управления. Оператору остается лишь руководить процессом с пульта. Это удобно, поскольку воздействие на человека отсутствует, достигается высокая точность реза. В станках с ЧПУ используются программы автоматизированного проектирования. При производстве не нужен постоянный мониторинг. Оператор вводит команду или выбирает программу из списка. Система запускается. Ручной труд при эксплуатации станков с ЧПУ минимизирован, как и возможные ошибки. Числовое программное управление в оборудовании необходимо для того, чтобы выполнять сложные детали с погрешностью до 0,5 миллиметра.

Гидроабразивный станок с ЧПУ (Фото: rezak74)

Главные узлы оборудования и особенности их устройства

Станки для гидрорезки оборудованы насосами — классическим роторным и мультипликатором. Первый создает водяное давление свыше 4 000 Бар.

Насос гидроабразивного станка (Фото: prostanki)

Станки работают с четырех- или пятиосным приводом, приводящим в движение рабочую головку. Минимальный угол ее поворота составляет до 45 градусов. Происходит перемещение головки над рабочим столом или вокруг оси. Ее конструкция имеет:

• рубиновое, алмазное или сапфировое сопло;
• смесительную камеру;
• трубку.

Уникальность устройства гидроабразивного станка состоит и в конструкции рабочего стола. Вместо стандартной плоскости используется емкость с неглубокими бортиками. Она имеет ребра для крепления заготовок, которые легко накладываются и снимаются. Емкость быстро наполняется жидкостью. В итоге металл постоянно пребывает в водной среде, что избавляет производство от пыли.

Как режут металл водой вручную

Для ручной резки используют станки без ЧПУ. Они не так популярны на производстве, поскольку оператору приходится самостоятельно выбирать значения давления, ширины струи, уровень напора, угол наклона. С помощью традиционного оборудования создают простые металлические формы. К популярным моделям относятся Fort T1500, AlphaJet 2015. Максимальная ширина металла для резки достигает 250-300 мм. Гидроабразивные агрегаты подходят для обработки толстого материала.

Под каким давлением

Давление настраивают в зависимости от плотности металлов, скорости работы. Выбрать параметры можно самостоятельно или довериться автоматике. Давление для эффективного распила составляет 1500-6000 атмосфер.

Плюсы и минусы работы гидроабразивной установки

Выделим достоинства:

• точность до 0,5 мм;
• работа с толстыми и тонкими листами;
• отсутствие стружки;
• высокая чистота эксплуатации — без газов и пыли;
• отсутствие потребности в финишной шлифовке;
• поддержка «холодного» метода обработки;
• отсутствие острого инструмента, который требует заточки.

Но есть и минусы:

• умеренная скорость при резке листового металла;
• незначительная склонность к образованию ржавчины при кислородном и водном воздействии;
• нужно пополнять запасы абразива.

Виды резки металла: сравнение

Сравним типы резки металлопроката в таблице:

На цену влияют мощность насоса, тип сопла в станке, качество системы ЧПУ. Зависит стоимость от плотности металла, требований к результатам. К примеру, цена резки стали за один погонный метр составляет 360-1120 рублей, алюминия - 315-900 рублей, меди - 270-910 рублей с учетом толщины.