Гидроабразивная обработка металла — это технология резки, которая проводится с использованием воды и абразивной смеси. Уникальность метода заключается в том, что с его помощью можно раскроить любые виды металлических изделий.
Принцип гидроабразивной резки и обработки металлов
Принцип гидрорезки сводится к эрозионному воздействию воды на металл. Рабочий процесс должен производиться под высоким давлением струи. В этом методе не происходит термического воздействия, благодаря чему срез детали получается гладким и ровным.
Суть способа заключается в возможности абразивной струи зачищать частицы материала в рабочей зоне и вымывать их вместе с потоком. При этом вода, помимо функции «транспортировки», одновременно охлаждает заготовку, сохраняя все физические и химические свойства материала.
Гидроабразивная резка листового металла стала популярной в середине прошлого столетия. В те времена для обработки использовали чистую воду. Спустя время инженерные решения привели к тому, что в струю стали добавлять абразивный песок. Такой способ значительно повышал жесткость потока воды.
Подготовка к процессу состоит из нескольких этапов:
- Материал помещают в специальную емкость с водой.
- Для предотвращения скольжения деталь надежно фиксируют.
- Обеспечивают интенсивный поток воды, который режет изделие.
На первый взгляд метод обработки достаточно прост, однако принцип работы заключается в сложном технологическом процессе. Жидкость проходит через водяное сопло режущей головы и попадает в камеру, где соединяется с абразивным материалом. Далее смесь воды и песка поступает в калиброванное сопло, которое создает режущую струю. Поток напора развивает скорость превышающую звук в несколько раз.
Установки для металлообработки работают как при низком, так и высоком давлении. Чем выше показатели МПа сжатого воздуха, тем выше производительность устройства. Высокое давление используется для резки грубой поверхности заготовки.
Качество струйной обработки металла зависит от многих факторов, в том числе и энергетических возможностей струи, формируемой оборудованием. Аппараты должны обеспечивать равномерное распределение абразива и максимальную скорость струи при минимальных энергозатратах.
Резка водяной струей значительно отличается от других методов обработки листового металла. На поверхность заготовки не оказывается механическое воздействие. Исключается нагрев и трение инструментов, что благотворно влияет не только на качество реза, но и расширяет сферу применения.
Технология не предполагает большой расход материалов, комплектующих. На предприятиях с повышенной пожароопасностью и взрывоопасностью, подобные аппараты являются единственным возможным оборудованием, отвечающим нормам безопасности.
Сферы применения
Абразивная резка металла с использованием воды используется для различных видов обработки. При помощи данной технологии шлифуют острые кромки, полируют сложные поверхности, осуществляют зачистку сварных швов и удаляют заусенцы. Обработка позволяет подготовить поверхность под покрытие, улучшить характеристика материала, удалить нагар и другие повреждения детали.
Гидроабразивную резку используют для обработки:
- различных сплавов;
- камня;
- гранита;
- бетона;
- сэндвич-панелей;
- мрамора;
- керамики;
- стекла;
- дерева.
С помощью водной струи обрабатывают практически любые материалы. Технология эффективна по отношению к алюминиевым сплавам, меди и латуни. Резка с помощью воды применяется в массовом производстве, не требующем высокой точности обработки.
Оборудование для гидроабразивной обработки металла с успехом применяется в нефтегазовой области. При помощи аппарата очищают старые огнезащитные покрытия перед покрытием лаком, обрабатывают диски турбин, зубчатые колеса, компрессоры. Также такие станки широко используют в космической сфере, авиационной промышленности, машиностроении.
Виды оборудования для гидроабразивной обработки металла
Установки для гидроабразивной резки подразделяется по способу управления. Струйная обработка с использованием воды может выполняться как посредством ручных аппаратов, так и станков ЧПУ. В зависимости от выбранного способа изменяется точность и скорость работ, качество резов.
Независимо от типа аппарата установка имеет резервуар для жидкости, зажимы, направляющие, рабочую часть с соплом, систему подачи воды, фильтры. В станках с ЧПУ конструкция включает шаговый двигатель, монитор, датчик и панель для задания алгоритмов.
Автоматизированная обработка (с помощью станков ЧПУ)
Станки с чпу для гидроабразивной обработки металла позволяют значительно расширить сферы использования устройств. Данные агрегаты осуществляют технологические процессы с высокой скоростью.
Процесс обработки и резки металлических изделий с помощью оборудования с ЧПУ состоит из следующих этапов:
- Настройка программного обеспечения. Для каждого материала установлены свои алгоритмы, благодаря которым давление и состав режущей струи подбирается в автоматическом режиме. Такая программа позволяет провести даже фигурную резку материала.
- После процедуры не требуется дополнительных обработок. Однако если на поверхности осталась шероховатость, то это значит, что выбор смеси задан неправильно и обработку проводят еще раз.
- Кроме резки деталей станок с ЧПУ позволяет делать отверстия различного диаметра. Некоторые устройства могут быть оснащены дополнительными функциями для выполнения узконаправленных операций.
При работе с автоматическим прибором специалист на протяжении всего рабочего процесса контролирует обработку. Используя интерфейс оператор задает координаты начала и окончания движения, корректирует скорость резки металла и направление. Также специалист убирает готовые детали, фиксирует новые.
Насос высокого давления является главным рабочем узлом. Механизм сжимает воду и доставляет ее в рабочую зону, а система ЧПУ позволяет автоматически управлять всеми характеристиками обработки изделий.
Ручная обработка
В отличие от автоматического режима обработки, ручная гидроабразивная резка металла менее точная и скоростная. Вся работа осуществляется оператором. Ручной способ имеет преимущества в виде надежности конструкции, возможности выполнения большого количества технологических процессов. Данный вид резки не требует автоматического управления и знаний программирования.
Цена гидроабразивной резки металла при помощи ручного аппарата значительно ниже механизмов с автоматизированной системой управления. Агрегат отлично подходит для небольших цехов и мастерских, однако в масштабных производствах лучше отдавать предпочтение автоматике.
При ручной резке угол наклона оборудования и все другие параметры выставляются оператором. Управление достаточно простое и не требует профильного образования. Однако в случаях, где необходимо вырезать сложные геометрические фигуры, выполнить художественную резку и получить результат высокого качества, потребуется аппарат с ЧПУ.
Используемые материалы
Технологические параметры гидрорезки металлов напрямую связаны со свойствами и характеристиками абразива. Влияние оказывают такие факторы, как плотность, характер и прочность примесей. Существуют искусственные и естественные абразивные материалы.
К первому виду относятся кубический нитрид и его модификация, карбид кремния, электрокорунд, монокорунд. Ко второму - кремень, гранат, алмаз.
Важное значение имеет твердость абразива, оцениваемая по десятибальной шкале Мооса:
- 7-10 баллов и выше - высокая твердость;
- 5-7 баллов - средняя;
- 1-4 балла - низкая.
К основным расходным материалам относятся вода и абразив. Средний расход последнего составляет примерно 300-350 г/мин. В большинстве случаев используют гранат, размер абразивных зерен которого составляет до 600 микрон.
Выбор разновидности абразива зависит от физических свойств обрабатываемого материала. Твердость гранатового песка или других абразивных средств не должна быть выше твердости заготовки.
Преимущества и недостатки гидроабразивной резки металла
В отличие от других видов обработки, разделение металлических заготовок подобным образом имеет массу преимуществ. Например, в сравнении с гильотинной резкой металла, данный способ позволяет создавать детали сложной формы. Гильотина деформирует изделие, после чего необходимо тратить время на дополнительную обработку.
В отличие от лазерной технологии резки металла, преимущество гидроабразивной обработки заключается в отсутствии температурной деформации. Обработка лазером плавит металл, в результате чего получается неровная кромка. Лазерный способ не позволяет проводить работы с толщиной детали выше 20 мм, в то время как гидрорезка с легкостью справляется с поставленной задачей.
Что касается плазменного способа обработки металла, то этот способ также уступает гидроабразивной резке, которая превосходит по многим параметрам. Например, может работать с большой кривизной контура кромки, исключает появление микротрещин на поверхности, режет все материалы, а не только токопроводящие сплавы металла.
Основные плюсы гидроабразивной резки металлических изделий:
- Широкие функциональные возможности. Установка для гидроабразивной обработки позволяет создать сложный профиль с различными формами и контурами.
- Высокая технологичность процесса. Станки применяют при любых климатических условиях. Аппараты ручного типа используют даже под водой, причем к одному насосу можно подключить несколько устройств.
- Безопасность. Подобные аппараты используют на предприятиях при производстве легковоспламеняющейся продукции. Оборудование исключает появление искры и нагревание материала.
- Экономичность. Производительность оборудования достигает до 35 тысяч мм/мин. При резке теряется не более 1 мм металла, за счет чего обеспечивается высокая рентабельность.
- Универсальность оборудования. Аппарат для гидроабразивной резки позволяет обрабатывать многочисленные детали. При этом позволяет нарезать многослойные заготовки из разных материалов.
Данный способ обработки материалов позволяет выполнять задачи любой сложности, снижая себестоимость услуг за счет оптимизации технических процессов. Поэтому если Вам необходимо оборудование для гидроабразивной обработки, то обращайтесь к нам!