Гидроабразивная резка металла

Гидроабразивная резка – это технология резки материала под действием струи воды высокого давления, чаще всего содержащей примесь острогранных песчинок абразивного порошка.

Струя с развиваемой выходной скоростью до 1000 м/с создаёт на поверхности заготовки высокое давление, как правило, от 4000 до 6000 бар. При этом подвергаемый гидроабразивной резке материал практически не нагревается. Поэтому в отличие от лазерной резки эта технология применима даже для закалённой стали.

Описание технологии

Разделение материала во время гидравлической резки происходит в результате воздействия узкого гидравлического потока высокого давления на поверхность раздела. Для повышения интенсивности этого процесса можно одновременно подавать в технологическую зону тонкодисперсный абразив (чаще всего для этой цели применяются различные сорта песка). При объединении этих двух потоков образуется чрезвычайно жёсткая струя, локальное давление которой (благодаря увеличенной скорости движения) превосходит конечную прочность разрезаемого материала.

Таким образом, перемещая по определённой траектории режущую головку, в которой протекают все вышеперечисленные механические процессы, можно получать очень сложные по форме контуры требуемого качества и точности.

Процесс гидроабразивной резки металлов струёй воды, как правило, имеет следующие эксплуатационные характеристики:

– давление: 2000 ... 5000 атмосфер (при этом более низкие значения устанавливаются для резки более мягких, главным образом тонкослойных, материалов);

– скорость потока воды: 1000 ... 1200 м/с;

– расход абразива: до 50 г/с;

– средний поперечный размер частиц абразива: 100 ... 600 мкм (чем больше этот параметр, тем ниже точность резки материала);

– расход воды: до 4 л/мин.

Последовательность гидроабразивной обработки

Разрезаемый материал опускается в наполненную водой ванну и фиксируется по 3 осям относительно режущей головки. Этот процесс может осуществляться вручную или в машине с ЧПУ посредством предварительно заданной программы резки материала.

Затем режущая головка погружается в ванну, после чего активируется интенсивная подача воды с соответствующими значениями скорости и давления. При этом жидкость, протекающая сквозь форсунку, соединяется с подаваемым по касательной к ней потоком абразива. Обе струи смешиваются друг с другом и сквозь выходное отверстие в нижнем конце форсунки направляются на поверхность разрезаемого материала. Форсунка приближается к поверхности металла (либо вручную, либо в соответствии с компьютерной программой), вследствие чего сильно возрастает конечное давление струи, вызывая дименсиональное разрушение кромок реза.

Струя увлекает частицы материала внутрь образовавшегося зазора, после чего они, потеряв свою скорость, оседают на дно ванны, откуда их откачивает специальный насос. В процессе откачки фракции абразива отделяются от воды, а затем отфильтровываются и высушиваются. При достаточной ёмкости бака с водой гидроабразивная резка может осуществляться непрерывно и с повышенной скоростью струи.

Область применения

Технология гидроабразивной резки струёй воды высокого давления позволяет обрабатывать почти все виды материалов от мягкого, пористого пенопласта до твёрдого сапфира. Однако основными областями её применения является обработка пластмасс, металлов, кожи и камня. Возможность изменения углов наклона режущей головки (3D-обработка) позволяет посредством системы управления вектором резки выполнять вырезы самой сложной формы, в том числе и трёхмерные.

При этом точность резки может достигать 0,005 мм на 1 метр обрабатываемой длины. Однако для этого требуется кондиционирование помещения, внутри которого производится обработка.

Гидроабразивная резка применяется не только для разрезания материала, но и для удаления заусенцев.

Важным плюсом этой технологии является возможность устранения изменений структуры материала на кромках реза. Поэтому гидроабразивная резка с большим успехом применяется в области исследования материалов и строительства. Кроме того, она открывает хорошие возможности для резки заготовок из разнородных материалов, например, из композитов керамики и металла.

В последнее время резка посредством 5-координатного робота, оснащённого гидроабразивной форсункой, стала стандартно использоваться для обрезки кромок композитно-полимерных панелей приборов легковых автомобилей.

Обновлено (26.06.2018 20:26)