Корзина (0)
Вход
Технология гидроабразивной резки металлов позволяет решить ряд серьезных производственных задач. Это связано с тем, что существуют ситуации, когда использование других методов обработки материалов недопустимо. Например, применение плазменно-дугового разделения часто приводит к нестабильности при работе со многими марками алюминия и его сплавов. Рассмотрим подробнее особенности и преимущества гидроабразивной резки.
Сущность метода и способы реализации
Разъединение материалов при гидравлической резке происходит вследствие воздействия на поверхность раздела узконаправленного потока жидкости — воды — высокого давления. При этом для интенсификации процесса в технологическую зону может одновременно подаваться мелкодисперсная абразивная среда (чаще всего с этой целью применяют различные виды песка). Соединяясь, эти два потока образуют чрезвычайно жесткую струю, давление в которой (благодаря повышенной скорости движения) локально превышает предел прочности разрезаемого материала. Если перемещать инструментальную головку, в которой происходят все вышеописанные механические процессы, по определенной траектории, то можно с требуемым качеством и точностью получать весьма сложные конфигурации контура.
Гидроабразивная резка металла с применением воды обычно производится при следующих рабочих характеристиках:
- Давление — 2000…5000 ат (меньшие значения – для более мягких преимущественно тонколистовых материалов).
- Скорость водного потока – до 1000…1200 м/с.
- Расход абразива – до 50 г/с
- Средний размер абразивной частицы в плане – 100…600 мкм (с увеличением этого параметра точность разделения материалов снижается).
- Расход воды – до 4 л/мин.
Гидроабразивная обработка осуществляется в следующей последовательности. Разрезаемый материал укладывается в ванну, заполненную водой, и фиксируется по трем координатам относительно инструментальной головки. Это может выполняться своими руками на неавтоматизированной установке, а на оборудовании с ЧПУ – при помощи предварительно набранной программы разъединения материала.
Далее инструментальная головка погружается в ванну, после чего включается интенсивная подача воды соответственных значений скорости и давления. Жидкость, проходя через сопло резака, смешивается там с тангенциально подаваемым потоком абразива. Обе струи смешиваются, и через отверстие в нижнем торце сопла направляются на поверхность разъединенного материала. Вручную или программно происходит сближение сопла, в результате чего результирующее давление струи резко увеличивается, производя размерное разрушение краев.
Частицы материала увлекаются в образовавшийся зазор, после чего, теряя свою скорость, попадают на дно ванны, откуда откачиваются специальным насосом, предусмотренным конструкцией рабочей установки. В процессе откачки происходит отделение фракций абразива от воды, с последующей его фильтрацией и сушкой. Ввиду достаточной емкости баков для воды гидроабразивная резка может производиться непрерывно, и с увеличенными скоростями струи.
Ванна оборудования, в которой производится гидроабразивная обработка, выполняет две функции:
- Снижает уровень шума при разрезании (до 78…80 дБ против 130…140 дБ в случае обработки вне водной среды).
- Гасит энергию и скорость струи воды.
Возможности применения технологии
Рассматриваемая технология наиболее эффективна в следующих случаях:
- Для материалов-диэлектриков, а также токопроводящих изделий, изготовленных из цветных металлов и сплавов на основе меди. Это объясняется тем, что параметры электропроводности медных сплавов не позволяют применять для резки электрическую дугу или лазер.
- При необходимости разъединения деталей весьма большой толщины – до 250…300 мм: в этом случае при плазменно-дуговой резке всегда происходит оплавление края.
- Для обеспечения должной точности поверхности раздела: при правильном подборе режима шероховатость кромки находится в пределах Ra 0,5…Ra 1,25, что заметно превышает возможности любого другого высокоэнергетического метода.
- При недопустимости коробления готового изделия, что неизбежно при любом из вариантов технологии термической резки.
Гидроабразивная резка металла имеет свои ограничения, поэтому технология разрабатывается с учетом следующих возможностей, в частности, по толщине:
- Для цветных металлов и сплавов (в частности, заготовок из алюминия), а также нержавеющей стали – не более 120…150 мм;
- Для углепластиков, композитных материалов – не более 150…200 мм;
- Для искусственного и природного камня (мрамора, гранита, базальта и т.п.) – не более 270…300 мм.
При разработке технологии следует учитывать, что токопроводящие материалы относительно небольшой толщины (до 5…10 мм) струя, вырабатываемая рабочей установкой, режет плохо: сказывается заметная энергоемкость, при производительности, сравнимой с плазменно-дуговой или лазерной обработкой. Однако это не означает, что рассматриваемая технология неприменима для разделения тонких пластин или листов: в этом случае абразивный поток отключается, и отделение выполняется непосредственно водяной струей. В результате поверхность не нагревается, что исключает окалинообразование, высокотемпературное оплавление линии раздела и прочие недостатки, характерные для всех технологий термического разделения материалов.
Оборудование гидроабразивной резки
Станок гидроабразивной резки – сложное и энергоемкое оборудование, содержащее следующие узлы:
- Инструментальную головку, оснащенную функцией поворота резака под определенным углом, что позволяет обрабатывать с заданной скоростью поверхности сложной конфигурации.
- Насосную установку для перекачки воды с системой ее фильтрации.
- Компрессорную станцию подачи абразивных фракций под давлением.
- Рабочий стол с устройством трехкоординатного позиционирования (для небольшого оборудования эту работу выполняет своими руками оператор установки).
- Ванну с водой, которая конструктивно связана со станиной оборудования.
- Рабочие емкости для воды и абразива.
- Управляющее устройство ЧПУ, или пульт для ручного позиционирования заготовки своими руками.
Важно отметить, что технология гидроабразивной резки часто является единственным методом создания полноценных пространственных деталей и изделий. Главной особенностью процесса становится возможность разделения материалов без сильного нагрева, что дает возможность применять способ для крайне разных целей.
