Принцип работы гидроабразивной резки

Гидроабразивная резка – технология обработки материала, где режущую функцию выполняет водяная струя под большим давлением, смешанная с частичками абразивного вещества. Процесс основан на том, что вода и абразив отрывают от обрабатываемого материала частицы, мгновенно удаляют их из рабочей зоны.

Принцип функционирования

Один из наиболее совершенных способов раскроя металлического листа или другого плотного материала – именно гидроабразивная резка, принцип работы которой базируется на эрозионном воздействии. По сути, аналогичные процессы можно наблюдать и в самой природе, когда камни, находящиеся в потоке воды, разрушаются. Конечно, в данном случае все происходит в тысячи раз быстрее, что объясняется не только огромным давлением водяной струи, но и добавлением абразива (используется кварцевый песок, электрокорунд, карбид кремния и другие компоненты, подходящие по структуре, размеру фракции и твердости), обеспечивающего необходимую жесткость.

Гидроабразивная резка занимает минимум времени. Заготовку помещают в водяную ванну, фиксируют, чтобы исключить скольжение и смещение, активируют подачу режущего состава. Он проходит через сопло малого диаметра, смешивается с абразивным компонентом и направляется на материал. Водяная ванна нужна для того, чтобы компенсировать остаточную энергию струи.

В сравнении с другими методиками, выполняющими аналогичную задачу, гидроабразивная резка более технологична. Она позволяет работать со всеми металлами и материалами, вне зависимости от электрической проводимости, исключает необходимость в использовании газовой среды, дает возможность обрабатывать даже заготовки, толщина которых превышает 30 сантиметров.

Достоинства технологии

Преимущества гидроабразивной резки выглядят следующим образом:

Отсутствие термического воздействия. Метод не предполагает интенсивного нагрева обрабатываемой детали, повышение температуры незначительно, что позволяет исключить плавление кромки, термические деформации, появление окалины. Металл не нуждается в последующей дополнительной обработке, может быть сразу передан в сварочный цех или камеру для окрашивания;
Высочайшая точность, погрешность составляет не более десятой доли миллиметра. Вспомогательные манипуляции для такой точности не требуются, рез максимально точен, даже при работе с криволинейными поверхностями;
Безопасность, отсутствие риска детонации, возгорания, выделения токсичных элементов;
Экономичный расход, формируемый рез очень тонкий, что позволяет исключить повышенный расход сырья;
Универсальность. Один станок может использоваться для обработки материалов с самой разной структурой и плотностью, от высоколегированных сталей и тяжелых сортов бетона до полимеров, эластомеров.

Обрабатываемые материалы

Это максимально универсальная технология, применение которой допустимо при обработке следующих материалов:

Черные, цветные металлы, как в чистом виде, так и в формате сплавов. Алюминий, латунь, медь – ограничений нет. Распространение гидроабразивной резки объясняется отсутствием теплового воздействия, срез выходит максимально ровным, на нем нет следов окалины или других повреждений. Отсутствует необходимость в удалении шлаков, побочных продуктов обработки;
Сорта стали, сплавы высокой степени легирования. Легирование предполагает добавление химических компонентов, улучшающих характеристики сплава, физические и механические. Гидроабразивная резка не деформирует металл, не отражается на прочностных показателях. Технология применяется при изготовлении деталей, ориентированных на высокотехнологичные отрасли промышленные, используемые при сборке медицинского оборудования, двигателей;
Композиты, материалы с пористой структурой, эластомеры. Рез композитов очень труден, их структура приводит к тому, что кромка рабочего инструмента достаточно быстро изнашивается, требует замены. Гидроабразивная резка избавляет от такого эффекта, формирует чистый ровный край, не нуждающийся в дополнительной обработке;
Камни и керамика. Заготовке может быть придана любая форма, при этом, сохраняется ее структурная целостность, не происходит осыпания материала, находящегося в области реза;
Бетон. Сорт бетона неважен, возможна работа как с классическим монолитом (независимо от процентного содержания песка и других сыпучих фракций), так и с более технологичными разновидностями, газобетоном, пенобетоном.

Оборудование: особенности и конструкция

Станки, используемые для гидроабразивной резки, укомплектованы следующими модулями:

Насос высокого давления. Его задача – накопление воды, ее подача на поверхность обрабатываемой детали. Именно производительность насоса определяет максимальную толщину и плотность. На насос жидкость подается по шлангам, подключенным к централизованному водопроводу;
Модуль регулировки мощности. Конкретная толщина обрабатываемых заготовок зависит от состава смеси, регулировок. Например, если нужно провести гидроабразивную резку очень вязкого и прочного материала, потребуется трехфазный наполнитель, для более податливого достаточно стандартной двухфазного, состоящего из воды и абразивных частиц. Правильно настроить нужно не только состав жидкости, но давление. Минимальные параметры гидроабразивной резки – скорость струи 1200 метров в секунду, давление – 4600 килограмм на сантиметр;
Сопло. Сопла сделаны из стали очень высокой прочности, способной выдержать длительный контакт с водой. Элемент подбирается по толщине, плотности обрабатываемого элемента;
Смеситель. Гидроабразивная резка не может быть выполнена корректно и точно, если станок укомплектован смесителем низкого качества. Задача данной детали – смешивание абразива и жидкости, точность пропорций гарантирует, что рез окажется ровным, без сколов, заусенцев;
Электроника, автоматические датчики контроля. При гидроабразивной резке формируется кромка конической формы, что нежелательно. Нивелировать негативное явление помогает электроника, которая определяет плотность, корректирует характеристики струи и направление сопла.

Области применения

Гидроабразивная резка востребована во многих отраслях тяжелой промышленности, строительства и даже искусства. Мощная струя воды без труда справляется с заготовками из стали высокой степени легирования, толщина которых составляет 15, 20 и даже более сантиметров, если содержание углерода не слишком высокое, допустима работа даже с более массивными деталями.

Гидроабразивная резка