Резка металла водой принцип действия

Практически ни одно предприятие металлопроката и машиностроения не может обойтись без оборудования для разрезания листового металла. Часто к качеству реза предъявляются высокие требования, что не дает возможности использовать традиционное оборудование: гильотины и плазменную резку.

Гидроабразивная резка металла водой применяется еще с 60-х годов прошлого века. Впервые раскрой металла гидроабразивным методом официально стала использовать авиастроительная компания США. Позже компания официально заявила о том, что данный метод является оптимальным для резки металла и других высокопрочных материалов.

С тех пор гидроабразивный способ обработки получил широкое распространение. Ограничивается ли водно-абразивная резка только металлопрокатом или имеет более широкую сферу применения? Какие преимущества и недостатки у раскроя металла по гидроабразивной технологии?

Область применения гидроабразивной резки

Главным отличием, которое имеет гидроабразивная обработка металла, от остальных способов обработки листового металла является то, что на поверхность материала не оказывается механическое воздействие. Отсутствие трения, нагревания инструментов влияет на качество реза и возможные сферы применения.

Больше всего распространена водно-абразивная резка металла струей воды, но оборудование также применяют для разрезания следующих материалов:

1. Мрамор, гранит, камень и другие горные породы.
2. Стекло, керамика.
3. Стали и металлы, включая: титан, нержавейку.
4. Железобетон.
5. Пластик, текстолитовые, эбонитовые и паронитовые плиты, резину.

При этом при разрезании удается достичь минимального расхода строительных материалов, комплектующих, и т. д. На предприятиях с повышенной пожаро и взрывоопасностью, гидроабразивные станки являются единственным возможным оборудованием соответствующим требованиям для проведения работ.

Принцип работы гидроабразивной резки

Применение станков водно-абразивной резки не ограничиваются только возможностью раскроя металлопроката, все же основная доля оборудования продолжает применяться непосредственно в этой сфере производства. Работа гидроабразивной резки основана на технологии подачи воды с определенным содержанием абразивного вещества под давлением, на поверхность материала. Что происходит во время резки?

• Вода подается из специального резервуара под давлением в смеситель.
• Одновременно в смеситель направляется абразивная смесь, обычно состоящая из мелких частиц песка.
• После смешивания с абразивом, вода подается на сопло для резки металла гидроабразивной струей воды.
• Тонкая струйка направляется на поверхность обрабатываемого материала и разрезает его.

Такой принцип работы позволяет существенно увеличить скорость обработки металла и качество его реза. Единственный расходный материал, который потребуется заменять, это сам абразивный порошок. Понадобится время от времени добавлять абразивный порошок в специальные резервуары.

Скорость гидроабразивной резки металла может сравниться с той, которая есть у плазменных автоматических станков. Но качество проведения работ может сравниться только с разрезанием с помощью лазера.

Оборудование для гидроабразивной резки

Еще в древнем мире заметили удивительное свойство воды под давлением изменять форму природных материалов, на которые она воздействовала. Камни становились гладкими, а постоянное падение с высоты небольшого количества воды оставляло глубокие выемки в самых твердых горных породах.

Этот же принцип используется в промышленных целях. Для этого просто необходимо в несколько раз увеличить давление воды при резке металла, а также проконтролировать направленность получаемой струи воды. Делается это следующим образом:

• Насос высокого давления для гидроабразивной резки аккумулирует воду, и подает ее на поверхность материала. От мощности насоса зависит толщина, и плотность разрезаемой стали. К насосу высокого давления вода подается специальными шлангами, соединенными с центральной системой водоснабжения.
• 
  Регулятор мощности. Скорость реза ГАР металла, толщина разрезаемого материала обеспечивается точными регулировками и составом направляемой смеси. Для прочных и вязких металлов используют трехфазный наполнитель, для материалов с более податливой структурой будет достаточно двухфазной жидкости (состоит из абразива и воды). Также регулируется не только состав наполнителя, но и давление воды для резки металла. Чтобы достичь минимальных показателей, необходимо, чтобы струя подавалась со скоростью 1200 метров в секунду, с давлением не менее 4700 кг на каждый см.
• Сопла резки – могут меняться в зависимости от толщины обрабатываемого материала, его плотности, а также от состава жидкости используемой во время разрезания. Так как струя выходит из сопла под высоким давлением, сопла изначально изготавливают из высокопрочной стали. Время от времени будет требоваться замена сопел.
• Смеситель – это оборудование гидроабразивной обработки стали является одним из важнейших деталей станка. Именно смесительный узел отвечает за качество получаемой смеси, равномерность пропорций от которых зависит толщина реза и отсутствие сколов на поверхности.
• Автоматика – непременным условием и особенностью резки металла является конусность кромки, возникающая вследствие инерционности струи воды. Конусность прямо пропорциональная скорости разрезания. Чтобы уменьшить этот негативный эффект используется компенсация конусности при резке (Flow Dynamic Waterjet и подобные технологии). Принцип компенсации конусности заключается в том, что автоматика самостоятельно определяет качество и плотность материала и дает указание режущей головке на смену угла сопла.
• Система водоподготовки для оборудования гидроабразивной резки металла водой. Чтобы продлить сроки эксплуатации и обеспечить необходимые условия для точной и качественной обработки материала необходимо, чтобы жидкость была чистой. Для этого из воды посредством фильтрации убирают все неоднородные частицы.

Помимо основных узлов оборудования, выбирая аппарат для резки металла водой, необходимо обратить внимание на наличие дополнительных опций для работы на станке. Расширенная функциональность устройства позволяет при необходимости выполнить фигурную резку.

Возможности гидроабразивной резки

Уникальный способ обработки материала с помощью узконаправленной струи воды под давлением нашел свое место во многих сферах производства и искусства. Одним из основных преимуществ гидроабразивного метода резки является полное отсутствие сколов, и нагревания поверхности, присутствующие при обычном разрезании предметов.

Благодаря современным технологиям и усовершенствованию станков удалось расширить их функциональные возможности и сферу применения.

• Возможность выполнить нестандартную резку материала. Причем изменение наклона реза не влияет на качество разрезания. Точность резки металла под углом позволяет использовать полученные заготовки без дальнейшей обработки.
• 
  Существуют станки, которые в состоянии работать в полностью автономном режиме без участия человека. При этом требуется, чтобы была выставлена определенная программа, которая и регламентирует работу оборудования. С помощью программного управления появилась возможность вырезания даже самых сложных деталей.
• Станки резки металла узконаправленной струей воды с абразивом можно использовать в металлопрокате. Так максимальная толщина металла при резке гидроабразивным оборудованием составляет 20 см для среднеуглеродистой стали, 15-17 мм для титана, 12 мм для особых высокопрочных сплавов. Минимальный коэффициент приходится на долю меди и составляет всего 4-5 мм.
• Искусство – точная фигурная гидроабразивная резка металла позволяет использовать станки при производстве предметов украшения, декоративных элементов и много другого. Качество реза и точность выполнения фигур во многом зависит не от опыта рабочего, а от качества используемого оборудования и программного обеспечения. Там где необходимо чтобы отклонения составляли не более 0,5%, используются станки с ЧПУ.

В последнее время широкое распространение получила гидроабразивная резка труб. Благодаря специальным станкам для резки труб удается получить идеально ровно отрезанную окружность без отклонений.

Гидроабразивные станки с ЧПУ

Возможности использования программируемых станков с ЧПУ для гидроабразивной резки нержавеющей стали, алюминия, меди, других типов черных и цветных металлов разной прочности, позволили существенно увеличить и расширить сферы применения оборудования.

Благодаря станкам с ЧПУ обеспечивается производство точных деталей с минимальным отклонением от заданных размеров, что практически невозможно достичь традиционными способами резки. Принцип работы гидроабразивного оборудования с ЧПУ сводится к следующему:

• 
  Устанавливается программное обеспечение для гидроабразивной резки на станках с ЧПУ. Для каждого материала есть свое ПО, автоматически подбирающее состав режущей смеси, давление струи и другие необходимые параметры. Программа позволяет предусмотреть фигурную резку материала.
• Дополнительна обработка – обычно после обработки материала с помощью станка, таковая не требуется. Но при неправильном подборе состава режущей струи может наблюдаться небольшая шероховатость поверхности после ГАР. Шероховатость реза практически исключается при использовании станков с программным обеспечением. Станок с ЧПУ анализирует качество реза и автоматически корректирует выбранный режим.
• Помимо разрезания материала, станок для гидроабразивной резки металла с ЧПУ позволяет высверливать отверстия необходимого диаметра. Некоторые гидроабразивные станки с числовым программным управлением содержат дополнительное оборудование для проведения определенных операций.
• После обработки заготовки получается полностью готовая деталь, не требующая дополнительных работ по шлифовке или доработке места резки.

Станки для гидроабразивной резки мелких деталей с числовым программным управлением могут отличаться по функциональным возможностям и основному предназначению. Перед приобретением станка с ЧПУ для резки мелко форматных деталей, необходимо обратить внимание на сферу применения и рекомендации связанные с эксплуатацией.

Ручная гидроабразивная резка

Некоторые станки управляются непосредственно оператором. В таком оборудовании угол наклона и все остальные корректировки необходимо выставлять вручную, что не совсем удобно и не может обеспечить комфортную работу. С другой стороны, УГР установка гидроабразивной резки листового металла без ЧПУ имеет свои преимущества, к которым относится:

• Меньшая стоимость – по сравнению с ЧПУ станками, такая установка обойдется приблизительно в 1,5 раза дешевле.
• Отсутствует необходимость в профильном образовании. Ручное гидроабразивное оборудование для резки железа имеет простое управление и минимальное количество функций. Это позволяет проводить все необходимые операции при обработке деталей простых геометрических форм.
• Общие функциональные возможности оставлены без изменений. Ровный рез, а также разрезание материала под углом, вырезание простых геометрических фигур и раскрой материала можно делать и на обычном оборудовании. Гидроабразивная резка алюминия, меди, стали, стекла и других материалов возможно и на таком оборудовании.

Применение ручных установок ограничено их малой функциональностью. Сложные геометрические фигуры, использование станка в художественной резке и там, где требуется высокая точность, и качественный конечный результат, потребуется приобрести оборудование с ЧПУ.

Расходные материалы для гидроабразивной резки

Во время резки материала с помощью абразивных частиц появляется постоянная потребность в замене расходного материала и быстроизнашивающихся деталей оборудования. А именно:

• Абразив для резки металла на гидроабразивном станке. Даже в наиболее экономных установках с ЧПУ расход абразивного порошка составляет около 300-350 гр. в мин. При этом толщина обрабатываемого материала может несколько увеличить коэффициент расхода. Для работы используется мелкий песок, изготовленный из натурального материала граната. Гранатовый песок обладает высокими прочностными характеристиками и используется даже для резки тугоплавких и тягучих материалов. При этом размер абразивных песчинок должен составлять не более 600 микрон.
• Вода – кроме абразивного порошка, для резки потребуется использование воды прошедшей процедуру подготовки и фильтрации. Жидкость с примесями существенно влияет на качество реза, поэтому использование систем водоподготовки является не только желаемым, но и обязательным требованием.

Кроме этих двух основных расходных материалов, для обработки материалов также понадобится электричество, достаточное количество воздуха и регулярная замена изнашивающихся деталей.

В чем заключается принцип действия и технология резки металла водой?

Давайте рассмотрим технологию резки металла водой и принцип ее действия. Во время различных работ (как в промышленности, так и в быту) часто приходится разрезать металлические конструкции. Для этой цели применяется механическая, лазерная, кислородная, плазменная резки. То есть, для разрезания металлов используется в основном механическое воздействие или высокая температура.

Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Например, при механической резке происходит деформация металла, а при газокислородной или плазменной – к его окислению.

Преимущества и недостатки гидроабразивной резки

В современной промышленности активно используется новый вид резки металла с помощью воды. Такая резка называется водно-абразивной или гидроабразивной. Впервые этот метод был использован в авиастроительной промышленности.

У данной технологии отсутствуют недостатки, которые присущи разрезанию металла механическим воздействием или высокой температурой. Впервые такая технология была применена в 70-х годах прошлого века. В промышленности ее активно стали использовать в конце XX века.

Разрезание металла посредством воздействия воды и абразива имеет ряд преимуществ.

1. Обрабатываемое изделие не нагревается и не деформируется.
2. Высококачественный рез, поэтому нет необходимости в последующей обработке изделия.
3. Потери металла – минимальны.
4. Обрабатывать детали можно любого размера и в любом режиме – ручном или автоматическом (без участия человека).

Изделия из любых металлов обрабатываются с одинаковой скоростью. Работа состоит из одного этапа – перенастраивать оборудование не нужно. Следовательно, времени такая резка требует меньше, чем другие виды. Гидроабразивная резка идеально подходит для обработки тугоплавких материалов и сталей. И еще один приятный момент: такая работа не сопровождается выделением дыма, запаха и пыли.

Применяя водно-абразивную резку, можно получить детали различной формы – нужно только задать определенные параметры с помощью числового программного управления. Этот фактор позволяет активно применять данный метод для получения различных предметов, предназначенных для украшения интерьера, зданий и т. п.

Есть у водно-абразивной резки и недостатки. Во-первых, для металлов, подверженных коррозии, могут быть негативные последствия. И, во-вторых, этот вид резки требует больших финансовых затрат. Весь механизм нужно постоянно осматривать. Оборудование часто выходит из строя и требуют ремонта или замены.

Оборудование

Станок для гидроабразивной резки состоит из:

• насоса высокого давления;
• инструментальной головки;
• рабочего стола;
• системы перемещения, оснащенную ременным приводом или устройства управления с ЧПУ;
• рабочей ванны (из нержавеющей стали);
• емкости для подаваемой воды;
• бака для абразивного материала;
• компрессора для подачи абразивного материала;
• датчика, предназначенного для контроля абразива;
• смесительной камеры;
• выносного пульта с маховиком, предназначенного для упрощения процедуры управления;
• устройства, предназначенного для удаления останков обрабатываемого материала;
• устройства, предназначенного для подачи обрабатываемых деталей.

Технология

Режущим инструментом при гидроабразивной резке является струя воды совместно с абразивным материалом. Струя воды подается на высокой скорости под большим давлением – от 2000 до 5000 атмосфер. В некоторых устройствах давление может достигать 6000 атмосфер.

Вода проходит через сопло, толщина которого составляет 0,1 мм. Скорость воды при этом увеличивается, и может достигать значения 1200 м/с и даже выше. Поток воды фокусируется, он может разрезать почти все металлы. Расход воды составляет до 4 л/мин.

После сопла вода попадает в смеситель. Сюда же подаются частицы абразивного материала. В этом месте происходит смешивание воды и абразивного материала. Абразив подается тангенциально. На заготовку попадает смесь воды и абразива. Под воздействием сфокусированного скоростного потока происходит отрыв частиц обрабатываемого материала из реза.

Принцип действия установки для гидроабразивной резки

Во время процесса резки важно придерживаться определенных параметров и соблюдать правила пользования станком. Здесь важно, какое давление воды используется, какой расход, скорость струи, количество подаваемого абразивного материала.

На схеме цифрами показаны:

• 1 — подача воды;
• 2 — сопло;
• 3 — абразивный материал;
• 4 — смесительное устройство;
• 5 — кожух;
• 6 — струя воды и абразива;
• 7 — обрабатываемый материал.

Процесс гидроабразивной резки металла включает в себя 4 этапа:

1. Заготовка помещается в ванну с водой и закрепляется. На неавтоматизированном устройстве это нужно делать своими руками, на станке с ЧПУ – с помощью программы.
2. В ванну помещается инструментальная головка, в которую подаются вода и абразив. При этом устанавливаются необходимые рабочие параметры (давление воды, расход и т. д.).
3. Инструментальная головка направляется на обрабатываемый материал.
4. Струя воды и абразива разрезает заготовку.
5. Абразивный материал после резки фильтруется и сушится.

Перечисленные этапы при работе устройства постоянно повторяются. Металл разрезается из-за удара частиц абразива. Вода, при этом выступает в качестве носителя режущих частиц (то есть, абразива). В качестве абразива используются:

• кварцевый песок;
• карбид кремния;
• гранатовый абразив;
• электрокорунд;
• оливин.

У перечисленных материалов есть общие преимущества — низкая цена, высокие режущие свойства и твердость. Благодаря твердости и повышенной устойчивости эти материалы можно использовать неоднократно. В отечественной промышленности главным образом в качестве абразива используется кварцевый песок.

Активно данный вид резки применяется для обработки заготовок из легированной стали. Это обусловлено тем, что струя воды и абразива не нарушает состав такой стали. Кроме металлов, можно обрабатывать стекло, камень (природный и искусственный), бетон и железобетон. Но, для каждого материала есть свои пределы по толщине:

1. Цветные металлы, сплавы и нержавеющая сталь – максимум 150 мм.
2. Композитные материалы, углепластики – максимум 200 мм.
3. Природный и искусственный камень – максимум 300 мм.

• Видео: резка металла водой.

Техника безопасности

Процесс гидроабразивной резки не представляет особой опасности. Расстояние от трубки, из которой выходит струя, до обрабатываемой поверхности — всего 2,5 мм.

Это исключает воздействие струи на руку. При превышении давления воды выше допустимого открывается сбросной клапан, который снижает давление до рабочего.

Тем не менее при работе на станках следует соблюдать определенные меры безопасности.

• Ни в коем случае не допускайте воздействия струи на тело. Такая струя способна разрезать металл толщиной 150 мм, что уж говорить про руку. Во время работы руки держите на максимально возможном расстоянии от зоны резки. Перед включением станка убедитесь в отсутствии посторонних предметов на пути резки.
• Защищайте глаза и органы слуха. Обязательно используйте защитные очки и беруши (или наушники).
• Не кладите руки на рабочий стол.

Обработка металлических изделий с помощью струи воды и абразива все больше применяется в современной промышленности (в основном, в машиностроении и металлургии). Технология и оборудование постоянно совершенствуются, чтобы избежать существующих недостатков или минимизировать их.

Лидерами в производстве аппаратов для гидроабразивной резки являются американские компании Jet Edge, Flow, OMAX, итальянские WaterJet Corp Inc. и Caretta Technology, голландская Resato, чешская PTV, шведская Waterjet Sweden, финская ALICO, швейцарская Bystronic.

Republished by Blog Post Promoter

Гидроабразивная резка металла водой: как режут материал водяной струей под давлением, как работает водорезка

12Ноя

Содержание статьи

Гидроабразивная резка – это технология водяной обработки металла, которая проводится с использованием воды и смеси абразива в роли рабочего материала, причем струя жидкости из гидравлического инструмента (резака) подается под огромным давлением и работает с большой скоростью.

Сущность технологии

Заготовка из металлического листа кладется на рабочую поверхность. Она раскраивается по нужному формату. Места кроя подвергаются водному воздействию с добавлением абразивных частиц. Эти вещества взаимодействуют с поверхностью, разрушая ее.

При этом необходимо поддерживать определенное давление, напор, который обеспечивает скорость подачи жидкости и твердых частичек. Задача оборудования по этой технологии – отделить часть от целого.

Мощность аппарата велика, но способности ограничиваются плотностью сплава и его толщиной.

Принцип работы гидроабразивной резки металла и стали

Во время раскроя металлопроката происходят следующие процессы:

• Двигатель приводит в движение насос, который создает водяную струю – она подается в смеситель из резервуара.
• С другой стороны, одновременно с этим направляется абразив нужного количества и диаметра частиц.
• Два элемента смешиваются до относительно однородной жидкости.
• Смесь с высоким напором направляется на сопло, которое управляет наклоном и скоростью.
• Материал соприкасается с поверхностью заготовки, разрезая ее.

При этом происходит охлаждение.

Область применения

Распространенность метода объясняется большими возможностями аппарата. Его можно использовать фактически для любых природных и синтетических материалов. Не распространяется это только на алмаз и каленое стекло.

Особенность (а вместе с тем и востребованность) – можно проводить обработку таких вещества, которые нельзя нагревать – они теряют, меняют свои физико-химические свойства или подвержены легкому воспламенению. А резка струёй воды происходит без изменения температурного режима.

Таким образом, значительно расширяется спектр возможных работ. Чаще всего металлообработке подвергают:

• нержавейку;
• инструментальную сталь;
• алюминий;
• титан;
• латунь.

Также разрезают указанным методом гранит, мрамор и прочие натуральные и искусственные камни. Применение станка возможно только в условиях цеха, налаженного производства. Видео покажет, где его применяют:

Оборудование для гидрорезки

Называют «непыльным». Действительно, стружки фактически нет, вернее, она сразу вымывается, получается очень ровный и чистый срез, который, в большинстве случаев, даже не требует шлифовки.

Технологический процесс построен на природном явлении водоемов – эрозии, то есть способности размывать берега, при этом обтачивая камни, корни деревьев.

Суть остается прежней, но чтобы многократно ускорить воздействие, в жидкость добавляют абразив.

Такая смесь выпускается струей очень высокого напора. Давление доходит до 6 тысяч атмосфер, при этом развивается скорость, которая в три раза превышает распространение звуковой волны в воздухе, – 800—1000 метров в секунду. Две основные задачи оборудования:

• отрыв и вымывание частиц материала заготовки;
• моментальное охлаждение и очищение.

Устройство станка, который режет водой

Классический аппарат имеет множество узлов:

• корпус – обычно состоит из металла, как наиболее износостойкого и долговечного материала, благодаря чему он достаточно массивный;
• емкость – крупная, обычно не меньше двух кубических литров, но может быть больше;
• мощный насос – он выполняет важную функцию, нагнетает высокое давление и направляет жидкость из резервуара в место объединения двух компонентов;
• прочные шланги – соединяют все узлы;
• отсек для хранения и подачи абразивных частиц;
• смеситель;
• инструмент – он регулирует мощность струи, ее ширину, направление;
• плоскость, на которой расположена заготовка и будет происходить работа;
• блок управления.

Большинство станков оснащены ЧПУ, инженер только руководит процессом с помощью пульта, но не занимается резкой вручную.

Это удобно – нет негативного воздействия на обслуживающего машину человека и при этом достигается отличная точность.

Еще одно достоинство ЧПУ – возможность использования программ для автоматизированного проектирования, на которых можно создавать проект в формате, совместимым с блоком управления.

Особенности устройства основных узлов

Уникальность установки заключается во многих отличиях начиная с рабочего стола. Вместо привычной плоскости здесь представлена ванна с неглубокими бортами. Она оснащена ребрами для захвата и фиксации заготовки, они быстро снимаются и накладываются.

Также емкость набирается жидкостью, а затем сливается. Постоянное нахождение металла в водной среде позволяет избавить производство от шума и пыли.

Емкость, которая содержит абразивные частицы, легко вынимается, имеет функцию пополнения даже в ходе работы, а также оснащена датчиками, контролирующими количество смеси.

Очень важна система перемещения инструмента. Она поставлена на ремни, которые двигают резак по линейным плоскостям. Используются именно ремешки, а не цепи, так как они более невосприимчивы к влаге, а также к нечаянному попаданию абразива. Дополнительное преимущество – их легко менять при износе. Подробнее об устройства посмотрим на видео:

Возможности водной резки металла

Многие способы применяются только для прямой распиловки, в то время как гидрорезка позволяет:

• делать фигурный разрез;
• не подвергать обработке края;
• обрабатывать листы (металлозаготовки) толщиной до 120 – 200 мм, в зависимости от вида стали;
• подключить к автоматическому пульту управления трудный проект и фактически не участвовать в процессе, только контролировать;
• разрезать окружности, трубы.

Сейчас активно пользуются технологией в различных сферах:

• автомобилестроение и машиностроение в целом;
• изготовление заготовок, деталей, которые не поддаются штамповке;
• резка водой железа, утеплителей, стекловолокна, изоляторов, мрамора;
• художественная обработка.

Управление

Для эффективной работы необходим труд нескольких инженеров и операционистов. Проектировщик обязан создать проект в специальной компьютерной среде. Затем файл помещается в память устройства. Машина сама распределяет функции на остальные узлы.

Сотрудник отвечает за достаточное количество расходных материалов, за запуск программы, контроль за выполнением и своевременное оповещение о поломке.

Специалист по оборудованию обязан проводить техническое обследование (профилактическое), а также устранять неполадки.

Гидроабразивные станки с ЧПУ

Числовое программное управление позволяет осуществлять наиболее трудные детали с погрешностью в половину миллиметра.

Производственный процесс полностью автоматизирован, он не требует постоянных команд, ему необходимо только однажды задать программу (выбрать из списка или ввести в память) и поставить запуск.

Такое оборудование дорогостоящее, но более эффективное. Нет человеческого фактора, то есть минимизирован риск ошибок.

Как режут металл водой вручную

Менее популярные на производстве, зато теоретически возможны для изготовления в домашних условиях. Задача оператора – выбор угла резки, давления, напора и ширины струи.

Работать с ним труднее, но, однажды научившись, специалист сможет делать очень продуктивно простые формы. Точность остается высокой, но при этом набор функций относительно небольшой.

Еще одно достоинство – цена значительно ниже, чем у оборудования с ЧПУ.

Расходные материалы

Основное сырье – это чистая, прошедшая многоступенчатую фильтрацию, чтобы там не находилось примесей, которые могут вступить в реакцию с заготовкой, вода и абразивные частицы. Расход достаточно большой, при этом чем толще сплав, тем больше расходников используется в секунду.

Самое недорогой абразив – мелкий песок. Песчинки размером около 650 микрон эффективно справляются даже с тугоплавкими, высокопрочными сплавами. При этом имеют доступную стоимость. Также регулярно требуется проводить замену запчастей – трубок и шлангов, уплотнителей.

Реже – мотора, резервуаров, сопел.

Какое давление нужно для резки металла водой

Минимальный напор – 1500 атмосфер, максимальный – 6000. Показатель настраивается в зависимости от плотности стали, от необходимой скорости работы. Делать это можно вручную или довериться умному блоку управления.

Преимущества гидроабразивной установки

Сейчас это один из наиболее эффективных и востребованных методов, благодаря своим достоинствам:

• это самый «холодный» способ металлообработки, что позволяет работать даже с веществами, чьи физические и химические свойства меняются от жара;
• малые потери материала – стружки фактически нет, срез ровный и узкий;
• хорошо для тонких листов, но можно и с более плотными – до 3 см;
• нет необходимости финальной шлифовки, края очень ровные;
• самая большая точность – 0,5 мм;
• можно вырезать любые трудные детали;
• есть возможность резать «пакетом», то есть в несколько слоев сразу, если заготовки достаточно тонкие;
• очень высокая чистота работы – нет пыли, шума, газов;
• пожарная безопасность полная;
• отсутствие острого режущего инструмента, то есть его не нужно менять, точить.

Недостатки гидроабразивной установки

Есть и некоторые сложности, связанные со станком:

• необходимо часто пополнять уровень абразива, а это достаточно дорого;
• при резке водяной струей тонколистового металла скорость работы водорезки остается невысокой;
• при водном и кислородном воздействии заготовка автоматически приобретает склонность к коррозии, то есть если не нанести слой защитного покрытия, то может вскоре появиться ржавчина.

Цена гидрорезки

Стоимость такого оборудования, а также его обслуживания, высока. Именно по этой причине метод используют в основном на крупных производствах – там все затраты компенсируются высококачественным итоговым продуктом. Ценник складывается:

• из мощного насоса;
• дорогостоящей системы ЧПУ;
• сопла из искусственного алмаза.

В статье мы рассказали, как водой разрезать металл, а также показали примеры станков, режущих с помощью водяной струи. В качестве завершения советуюм посмотреть несколько видео:

Обращайтесь в ООО «Роста», если вы решили купить приспособления для промышленного пользования.

У нас в наличии и на заказ имеются ручные и полуавтоматические ленточнопильные, а также маятниковые, вертикальные и двухстоечные агрегаты. Цена на товары снижена в 1.5 — 2 раза по сравнению с зарубежными аналогами.

Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с менеджерами, мы с радостью поможем в выборе оборудования.

Гидроабразивная резка: плюсы и минусы технологии

Гидроабразивная резка – пожалуй, самая перспективная технология раскроя материалов. В этой статье вы познакомитесь с историей станков, функционалом современных моделей, а также узнаете, почему российские компании выбирают гидрорез, а не лазерные установки.

Прототипы современных водоструйных машин появились в начале 19 века. Шахтеры из Советского Союза и Новой Зеландии использовали воду под давлением для вымывания рыхлой угольной породы. Чуть позднее такую же концепцию стали применять золотодобытчики в США во время золотой лихорадки.

Водяным потоком они вычленяли драгоценный металл и направляли его вниз по специальным каналам.

И хотя сегодня гидравлическая добыча полезных ископаемых не является основной функцией гидроабразивных установок, она знаменует собой начало серии изобретений, которые привели к тому, что теперь вода является эффективным режущим средством. 

В 30-ых годах прошлого столетия гидроабразивная резка стала применяться для раскроя бумаги. Процесс осуществлялся чистой водой. А в 1935 году американец Элмо Смит разработал инновационную идею добавлять в водяную струю абразив, что в свою очередь повысило качество реза и позволило работать с твердыми материалами.

Первый гидроабразивный станок американской компании KMT

Конструкция гидроабразивного станка и принцип его работы

Современные станки для гидроабразивной резки состоят из 5 основных узлов: насосной станции, координатного стола, режущей головки, системы подачи абразива и стойки оператора. Конструкция станков у разных производителей может незначительно отличаться и обрастать дополнительным оборудованием, однако в целом «скелет» установки выглядит именно так.

Насос – это «сердце» системы. Он отвечает за нагнетание давления воды. По степени мощности насосные станции гидроабразивных станков подразделяются на две подгруппы: на 4000 bar и 6000 bar.

В последние годы производители стали выпускать насосы и большей мощности, однако они целесообразны на сверхсложных работах и не востребованы в условиях большинства металло- или камнеобрабатывающих предприятий.

Насосные станции также подразделяются на две группы и по конструктиву. Они бывают мультипликаторного типа и прямого действия.

Первый вид создает возвратно-поступательные движения плунжеров подачи воды путём давления масла на центральный (гидравлический) поршень.

Двадцатикратная разница площадей гидравлического поршня и торца плунжера обеспечивает повышение давления в 20 раз. То есть, при подаче масла под давлением 200 атмосфер мы получаем давление воды в 4000 атмосфер (бар).

Насосные станции прямого действия представляют собой три поршня для нагнетания воды, движение которых осуществляется через коленчатый вал.

Далее по трубкам высокого давления вода направляется в режущую головку. Одним из ее элементов является смесительная камера. В ней происходит перемешивание жидкости с абразивным материалом.

Полученная смесь поступает в фокусирующую трубку и со скоростью ≈1000 метров в секунду врезается в заготовку, которая лежит на координатном столе.

Миллионы частиц абразива выступают в качестве переносчиков энергии и, ударяясь об изделие, отрывают от него микроскопические куски.

С добавлением абразива режущая способность воды возрастает в сотни раз, и она способна раскраивать почти любой материал. Наиболее оптимальным абразивом является гранатовый песок фракции 80 mesh. Предпочтение отдается аллювиальному (океаническому) месторождению. Такой песок обладает высокой твёрдостью, средним размером песчинок (0,25÷0,45 мм) и не забивает фокусирующую трубку.

Преимущества гидроабразивной резки перед лазерным станком

Гидроабразивная резка имеет ряд неоспоримых преимуществ перед лазерными или ленточнопильными станками.

В первую очередь – это возможность резать любые материалы. Лазер или пила существенно ограничивают направления деятельности предприятия, а гидроабразивный станок легко раскраивает металл (включая титан), камень, резину, стекло, кожу, бумагу.

При этом практически нет ограничений и по толщине изделия. Гидроабразивная установка способна раскраивать каменную или металлическую заготовку в десятки сантиметров.

Вопрос лишь во времени, которое потребуется струе воды, чтобы «пробить» сверхбольшие толщины. 

Второй важнейший аспект гидроабразивной технологии – это отсутствие высоких температур. При обработке металла на лазерном или ленточнопильном станке кромка реза подвергается нагреву, в результате чего образуется наплавка.

Для ее удаления необходимо произвести дополнительные операции, например, шлифовку. Это увеличивает и стоимость, и время изготовления детали. Водяная струя выступает в качестве режущего и одновременно охлаждающего инструмента.

Поэтому из под гидроабразивного станка выходит практически готовое изделие. 

Третьим по списку, но не по степени важности идет экономический аспект.

Поскольку струя воды, выходящая из фокусирующей трубки, может иметь толщину человеческого волоса, у предприятия сокращаются затраты на лом.

В процессе гидроабразивной резки минимизируется количество металлической стружки, а сами заготовки можно вырезать максимально близко друг к другу. Это позволяет экономить на материале. 

Помимо многофункциональности и экономической целесообразности гидроабразив является экологически чистой технологией. Станки данного типа не выделяют в атмосферу вредных газов, поэтому они абсолютно безопасны для человека, животных, растений и окружающей среды.

Основные минусы гидроабразивной резки

К ключевым недостаткам технологии гидроабразивной резки относятся три основных пункта.

• Конусность. При прохождении через толщу материала водяная струя ослабевает, в результате чего на выходе ширина отверстия становится меньше, чем на входе. Этот недостаток традиционно решается снижением скорости реза.
• Ресурс трубок. В зависимости от давления и количества абразива срок службы сопла не превышает сотни часов непрерывной резки. К счастью, сопла выпускаются массово, и стоимость их не превышает нескольких тысяч рублей за единицу.
• Скорость реза тонколистной стали. Гидроабразивная резка уступает по этому параметру лазерным установкам.

Крупнейшие производители гидроабразивных станков в мире

Лидерами на рынке производства гидроабразивных установок являются США и ряд европейских государств.

К числу лидирующих предприятий можно отнести Flow, KMT, OMAX, BFT, PTV, Waterjet Sweden, Resato, Hypertherm, WSI и ряд других компаний. В последние годы в данную нишу активно прорывается и Китай.

Наиболее известными разработчиками waterjet-технологий в данной стране являются Teen King и Yongda.

Стоимость гидроабразивных станков

Цена нового станка зависит от его комплектации: размера координатного стола, типа режущей головки и их количества, мощности насосной станции. Важную роль в ценообразовании играет и бренд оборудования.

Наиболее дорогостоящими моделями станков являются «американцы». Их стоимость составляет от 12-15 млн рублей и более. Самые бюджетные установки выпускаются в Китае.

Станок достойного качества из Поднебесной можно приобрести за 6-7 млн рублей.

Затраты на обслуживание гидроабразивного станка

Как и любое промышленное оборудование, гидроабразивный станок нуждается в техническом обслуживании. Основными «расходниками» в гидрорезке являются гранатовый песок, смесительные трубки, водяные сопла и ремонтные комплекты. 

По состоянию на осень 2021 года цена 1 тонны качественного абразива из ЮАР или Китая составляет 42000-45000 рублей, из Австралии – 60000-70000 рублей. Срок эксплуатации смесительных трубок и водяных сопел исчисляется в моточасах. Принято считать, что рабочий ресурс 1 трубки (она служит порядка 80-100 часов) = 2 соплам. 

Рентабельность работы и конкуренция на рынке гидроабразивной резки 

Рентабельность гидроабразивной резки варьируется от региона к региону. На нее влияют цена электроэнергии, водоснабжения, ставка заработной платы оператора. В среднем маржа составляет 40%-60% от стоимости минуты реза, которая, как правило, варьируется на уровне 100-150 рублей и включает все производственные затраты. 

Стоит отметить, что количество гидроабразивных установок в России в сотни раз меньше числа лазерных станков. Как следствие, конкуренция в данной нише существенно ниже. В городе-миллионнике на гидроабразивных станках работает не более 5-10 предприятий, при этом возможности применения такого оборудования безграничны.

Резка металла под водой

• — когда применяется резка металла под водой
• — технологии подводной резки металлов
• — как выполнять резку под водой с использованием бензина
• — кислородная и электрическая подводная резка металла
• — выполнение работ с использованием электрической дуги
• — работа с резаком, к которому подается газовая смесь с кислородом
• — экзотермические электроды для сварки и выполнения реза под водой
• — характеристики экзотермических электродов
• — видео применения оборудования на больших глубинах

Востребованность подводной резки металла и других конструкций не поддается сомнению. Это экономичный и наиболее рациональный способ, позволяющий работать с объектами различного размера. Оборудование для выполнения операций в воде постоянно совершенствуется, как и технологии, которые с каждым годом становятся эффективнее и безопаснее.

Когда применяется резка металла под водой

Разрезать металл под водой необходимо в разных ситуациях. Как правило, такие работы проводятся, когда нужно:

• заделать трещины, пробоины, разрывы в обшивке корпусов водного транспорта;
• разобрать затонувшие суда на отдельные компоненты, чтобы проще их было поднять наверх;
• отремонтировать участки подводных трубопроводов;
• смонтировать элементы мостов, пристаней и других сооружений.

При помощи классического оборудования, которое применяется для резки металлов на суше, в водной среде выполнить такие операции не удастся. Для проведения работ на глубине используются иные технологии и инструменты.

Технологии подводной резки металлов

Технологический процесс резки металла в воде осложняется тем, что операции осуществляются во влажной среде. Значение имеет и глубина погружения, поскольку внешнее давление водяного столба может внести свои коррективы в осуществление работ. Расскажем об основных вариантах резки металлических конструкций и элементов под водой.

Как выполнять резку под водой с использованием бензина

Бензокислородная резка металла под водой – это относительно безопасная и эффективная технология, позволяющая быстро разрезать металлические конструкции практически любой толщины и размеров.

Суть метода состоит в расплавлении металла под действием паров бензина, которые подаются непосредственно в место реза и смешиваются там вместе с кислородом, образуя стабильное пламя на конце горелки. В отличие от других способов, пары бензина смешиваются с кислородом непосредственно в режущей головке, что делает эту технику наиболее безопасной.

Недостатком метода можно считать слишком большой расход смесей, что делает эту технологию экономически невыгодной, когда нужно разрезать крупные подводные объекты.

Кислородная и электрическая подводная резка металла

Электрокислородная подводная резка осуществляется по иному принципу. Она происходит путем расплавления металла под действием электрической дуги, где катализатором служит кислородная струя, подавая непосредственно на кончик горелки.

Таким образом, происходит сжигание металла, а образующийся при этом окисел сдувается под действием напора кислорода. Метод достаточно эффективный, однако он применяются только для работы с конструкциями, выполненными из черных сплавов.

Выполнение работ с использованием электрической дуги

Электродуговая резка металла в водной среде работает так же, как при разрезании металлических элементов на суше. Технология состоит в том, что в результате подачи тока силой от 180 до 450 А возникает электрическая дуга.

В водной среде вокруг нее образуется газовый пузырь, который и защищает пламя горелки от затухания. Чтобы поддерживать горение на кончике горелки, необходимо использовать мощные источники тока. Вместе с тем, качество создаваемого среза оставляет желать лучшего.

Поскольку после расплавления металл стекает очень медленно, его трудно счищать с линии реза.

Работа с резаком, к которому подается газовая смесь с кислородом

Технология газовой резки основана на том, что к месту реза подается кислород, который смешивает с воспламеняющимся газом. Это может быть ацетилен либо водород. В первом случае резать под водой можно на глубине не более семи метров. Это объясняется тем, что на большей глубине величина давления увеличивается, из-за этого растет риск взрыва.

Кислород-водородная резка работает по иному принципу. Струя горящего водорода расправляет металл, в то время как поток кислорода сжигает и выдувает пластичный металл. Такой способ резки эффективен для работы с конструкциями толщиной до одного метра.

Но риск взрыва сохраняется и в данной ситуации, потому газовую резку под водой используют в исключительных случаях.

Экзотермические электроды для сварки и выполнения реза под водой

Абсолютно иной подход к резке металла под водой предложила компания BROCO, которая разработала уникальные по своим характеристикам экзотермические электроды.

Их действие основано на химической реакции, которая происходит между электродом и обрабатываемым металлом. К концу электрода подается ток, что провоцирует воспламенение горелки. Когда электрод касается металла, тот расправляется.

После этого под действием потока кислорода происходит его окисление, что в дальнейшем поддерживает экзотермическую реакцию.

Преимущество метода состоит не только в его высокой эффективности, безопасности, экономичности. Данная технология также является универсальной, поскольку экзотермические электроды легко разрезают не только металлические конструкции под водой, но и бетонные, композитные и иные материалы.

Характеристики экзотермических электродов

Важная особенность экзотермического способа подводной резки состоит в том, что для работы требуется электрическая дуга со слабым током. Если классическое оборудование, применяемое для таких целей, генерирует ток от 180 до 450 А, то для запуска экзотермической реакции нужен ток силой 150 А. При этом он подается не постоянно, а только в момент розжига горелки.

Какой имеет диаметр в мм

Экзотермические электроды BROCO выпускаются диаметром ¼ и 3/8 дюйма, стандартная длина изделий – 457 мм (18”). Но существует также серия специальных образцов увеличенной длины – до 36”.

Давление

Инженеры компании продумали все нюансы, потому электроды торговой марки могут применяться для выполнения работ на любой глубине, независимо от показателей давления водяного столба.

Сила тока

Розжиг горелки происходит при одномоментной подаче тока силой до 150 А. Далее подача электричества прекращается, а работа горелки обеспечивается благодаря непрерывно поступающему кислороду.

Температура пламени

На кончике экзотермического электрода температура пламени достигает 5500 градусов Цельсия. Этого достаточно не только для резки металла разных видов, но и отделения фрагментов от бетонных, композитных и иных конструкций.

Как долго горит

Горение на конце электрода постоянное, оно прекращается только тогда, когда его прерывает сам водолаз путем прекращения подачи кислорода, либо когда весь электрод израсходован.

Расход при работе со сталью разной толщины

Экзотермические электроды отличаются низким расходом и длительным горением, поэтому они наиболее удобные для выполнения работ под водой – не нужно постоянно прерываться на смену расходных материалов.

Резка металла под водой видео

Процесс резки под водой представлен на видео.