Устройство станка гидроабразивной резки

Станок гидроабразивной резки употребляются в тех вариантах, когда штамповкой либо отливкой детали создать нереально либо не прибыльно. Он дозволяет резать материалы без внедрения механического режущего инструмента. Материал разрезается с помощью струи воды с абразивными добавками, которая подается через форсунку под огромным давлением. Достоинства такового способа в том, что можно создавать резку под хоть каким углом, стоит только лишь настроить угол форсунки.

Вода с абразивом подается под большим давлением от 200 до 600 атмосфер и способна разрезать материалы хоть какой прочности:

• темные и цветные сплавы, их сплавы;
• гранит (мрамор, гранит);
• легированные, жаропрочные, нержавеющие стали;
• стекло, обыденное и композитное, бронестекло;
• керамику (плитку, глиняний гранит);
• композитные материалы.

Для резки жестких материалов, таковых как сплав, гранит, стекло употребляется вода с добавлением специального песка. Мягенькие материалы – резина, пластмасса, картон режут лишь водой без каких или добавок. Преимущество перед иными методами резки в том, что кромка при всем этом выходит только ровненькая и не просит предстоящей обработки.

Гидроабразивный станок – механизм работы

Насос высочайшего давления при помощи бустера нагнетает давление от 300 до 600 атмосфер. При всем этом все колебания, которые создаются насосом, гасятся в аккуме давления большенный емкости, что гарантирует вольную от пульсации струю воды. Опосля этого воду для генерации струи можно подавать в всякую произвольную точку по гибким трубам высочайшего давления.

Вода проходя через отверстие в головке поперечником четверть мм (давление при это еще более растет), попадает в камеру для смешивания. Там она соединяется с абразивом (мелкодисперсным песком) и попадает в формирующую струю сопло. Зависимо от толщины и материала детали оно может иметь поперечник от 0,6-1,2 мм. В режущей головке энергия давления воды преобразуется в кинетическую энергию аква струи. Вода проходя через сопло, всего в десятые толики мм, выполненное из сверхтвердых материалов, ускоряется с образованием узкой сфокусированной струи, служащей в качестве инструмента для резки.

Мягенькие материалы, такие как резина, пластмасса режутся незапятанной струей воды. За счет прибавления в струю песка, для усиления режущих возможностей, можно создавать обработку материалов хоть какой твердости, таковых как сплавы, гранит, стекло, композиты. Для жестких материалов за ранее делают предварительное сверление. Для неких материалов подготовительная центровка не нужна, потому что при центровке материала уже 1-ая капля воды смешивается с абразивом. Сейчас гидроабразивная резка дозволяет с легкостью резать материалы шириной до 150 мм.

Таковой метод дозволяет резать материалы без выделения термический энергии, потому что она сходу поглощается водой. Не считая этого не требуется сложные и томные приспособления для фиксации заготовки. Струя воды не оказывает такового мощного действия на заготовку как механические инструменты (резец, фреза либо пила).

Гидроабразивный станок для резки – устройство

Станки данного типа имеют такие элементы:

• резервуар для воды (от 2 кубов);
• насос высочайшего давления;
• емкость с абразивом для смешивания с водой;
• трубки высочайшего давления;
• резак со сменными головками (форсунками);
• ванна с рабочим столом для закрепления заготовки, гашения струи и сбора воды (абразива);
• в промышленных станках – блок ЧПУ;
• в ручных станках – система управления резаком.

Гидроабразивная резка сплава неподменна при обработке толстостенных заготовок. Получить вправду доброкачественную линию среза может быть лишь таковым способом. Применение гидравлической резки животрепещуще при обработке камня и остальных материалов завышенной твердости. Опосля резки, на всей полосы, какой бы длинноватой она не была, не остается ни окалин, ни заусенец, сколов и никакой доборной обработки не требуется.

Не надо смотреть за тем, как режущий инструмент острый, временами подменять его и брать доп оборудование для заточки. Скорость резки не меняется даже при обработке толстостенных заготовок.

Стремительно оценив открывающиеся способности в получении изделий различной геометрической формы, гидроабразивные станки снабдили ЧПУ. Ручные станки намного дешевле и разрешают создать большая часть обычных деталей и заготовок легкой геометрической формы.

Как создать собственный станок

Изготавливать детали на гидроабразивном станке весьма прибыльно, потому что не требуется доборная чистовая обработка, но новейший станок стоит довольно недешево. Его стоит получать лишь в этом случае, если он будет повсевременно загружен. Можно приобрести б/у, который обойдется намного дешевле либо сделать гидроабразивный станок без помощи других. Основная трудность будет заключаться в покупке агрегатов для сотворения высочайшего давления и режущей струи. Не считая этого станок будет потреблять огромное количество электроэнергии и воды.

Если же вы собрались сделать станок своими руками, то для вас пригодятся некие специальные детали, которые создать нереально без помощи других. Станок с ручным управлением создать намного проще, чем с ЧПУ, но способности и функции будут ограничены.

Для сотворения станка пригодятся такие узлы и агрегаты:

• насос высочайшего давления;
• трубопроводы высочайшего давления;
• режущая головка;
• координатный стол с ванной;
• приводы перемещения режущей головки и система управления;
• механизм подачи абразива;
• бак-отстойник;
• насос низкого давления;
• система фильтрации.

Потому что работать станок будет в критериях завышенной влажности все составляющие необходимо изготавливать и подбирать с высочайшими антикоррозионными качествами (нержавейка, алюминий, пластик).

Для самодельного станка лучше употреблять насос прямого деяния, который стоит дешевле и намного проще в ремонте. Насос и режущая головка соединяются меж собой с помощью трубок высочайшего давления, их можно приобрести в любом автомагазине. Режущую головку брать необходимо сходу со сменными штуцерами для резки разных типов материалов. Меж насосом и режущей головкой непременно устанавливается ресивер, чтоб нивелировать импульсы и получить устойчивую струю воды.

Координатный стол с ванной можно сделать без помощи других из нержавеющей стали. Главный неувязкой является сама струя воды, которая способна разрезать не только лишь заготовку, да и станину. Единственное, что ее может приостановить – это сама вода, а поточнее водяная ванна. Водяной слой шириной 1 метр способен погасить струю до 600 атм. Десктоп делают в виде сот либо ребер и устанавливают в ванну. Он непременно должен быть съемный, потому что с течением времени вода его разрежет. Ребра можно сделать из сплава либо пластика.

В данном типе станка станина остается недвижной, а перемешается сама режущая головка по отношению к заготовке. Для этого необходимо сделать платформу, которая будет передвигаться в продольной и поперечной плоскости. Добавочно можно установить поворотный механизм для конфигурации угла режущей головки и пригодится устройство для конфигурации высоты режущей головки для резки деталей различной толщины.

Механизм подачи абразива лучше приобрести, потому что он выполнен из особых материалов и имеет регулятор подачи песка. Бак для воды (около 2 кубов) можно создать самому либо приобрести всякую пластиковую емкость. Он является главный емкостью для сбора и хранения воды, из которого вода при помощи насоса низкого давления будет подаваться на насос высочайшего давления. Перед баком непременно устанавливается устройство для отделения песка от воды (сепаратор) и система фильтрации.

Гидроабразивная резка

Настолько обширно распространённые процессы плазменно-дугового разделения материалов имеют свои ограничения. К примеру, электронная дуга очень нестабильна: при работе с сплавами завышенной электропроводности (меди, латуни) операция в почти всех вариантах характеризуется оплавлением боковых краёв. Наличие газов – побочных товаров плазменной резки – вынуждает проводить доп мероприятия по экологической защите участка таковой резки. Плазменный раскрой материалов – диэлектриков (стекла, камня и т.д.) совершенно неосуществим. В схожих ситуациях нет кандидатуры действиям гидрорезки. Самую большую популярность посреди таковой группы способов получила гидроабразивная резка.

Суть метода и варианты его практической реализации

Разъединение материалов при гидравлической резке происходит вследствие действия на поверхность раздела узконаправленного потока воды — воды — высочайшего давления. При всем этом для интенсификации процесса в технологическую зону может сразу подаваться мелкодисперсная абразивная среда (почаще всего с данной для нас целью используют разные виды песка). Соединяясь, эти два потока образуют очень жёсткую струю, давление в какой (благодаря завышенной скорости движения) локально превосходит предел прочности разрезаемого материала. Если перемещать инструментальную головку, в какой происходят все вышеперечисленные механические процессы, по определённой линии движения, то можно с требуемым качеством и точностью получать очень сложные конфигурации контура.

Гидроабразивная резка сплава с применением воды обычно делается при последующих рабочих свойствах:

1. Давление — 2000…5000 ат (наименьшие значения – для наиболее мягеньких в большей степени тонколистовых материалов).
2. Скорость аква потока – до 1000…1200 м/с.
3. Расход абразива – до 50 г/с
4. Средний размер абразивной частички в плане – 100…600 мкм (с повышением этого параметра точность разъединения материалов понижается).
5. Расход воды – до 4 л/мин.
6. Гидроабразивная обработка осуществляется в последующей последовательности. Разрезаемый материал укладывается в ванну, заполненную водой, и фиксируется по трём координатам относительно инструментальной головки. Это может производиться своими руками на неавтоматизированной установке, а на оборудовании с ЧПУ – с помощью за ранее набранной программки разъединения материала.

Дальше инструментальная головка погружается в ванну, опосля чего же врубается насыщенная подача воды соответствующих 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 разъединяемого материала. Вручную либо программно происходит сближение сопла, в итоге чего же результирующее давление струи резко возрастает, производя размерное разрушение краёв.

Частички материала увлекаются в образовавшийся зазор, опосля чего же, теряя свою скорость, попадают на дно ванны, откуда откачиваются особым насосом, предусмотренным конструкцией рабочей установки. В процессе откачки происходит отделение фракций абразива от воды, с следующей его фильтрацией и сушкой. Ввиду достаточной ёмкости баков для воды гидроабразивная резка может выполняться безпрерывно, и с увеличенными скоростями струи.

Пример резки сплава на установке ГАР

Ванна оборудования, в какой делается гидроабразивная обработка, делает две функции:

• Понижает уровень шума при разрезании (до 78…80 дБ (Децибел — логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений) против 130…140 дБ (Децибел — логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений) в случае обработки вне водяной среды);
• Гасит энергию и скорость струи воды.

Строение сопла ГАР для резки незапятанной водой Строение сопла ГАР для резки водой с абразивом

Технологические способности метода

Рассматриваемая разработка более эффективна в последующих вариантах:

1. Для материалов-диэлектриков, также токопроводящих изделий, сделанных из цветных металлов и сплавов на базе меди. Это разъясняется тем, что характеристики электропроводности медных сплавов не разрешают использовать для резки электронную дугу либо лазер.
2. По мере необходимости разъединения деталей очень большенный толщины – до 250…300 мм: в этом случае при плазменно-дуговой резке постоянно происходит оплавление края.
3. Для обеспечения подабающей точности поверхности раздела: при правильном подборе режима шероховатость кромки находится в границах Ra 0,5…Ra 1,25, что приметно превосходит способности хоть какого другого высокоэнергетического способа.
4. При недопустимости коробления готового изделия, что безизбежно при любом из вариантов технологии тепловой резки.

Гидроабразивная резка сплава имеет свои ограничения, потому разработка разрабатывается с учётом последующих способностей, а именно, по толщине:

• Для цветных металлов и сплавов, также нержавеющей стали – не наиболее 120…150 мм;
• Для углепластиков, композитных материалов – не наиболее 150…200 мм;
• Для искусственного и природного камня (мрамора, гранита, базальта и т.п.) – не наиболее 270…300 мм.

При разработке технологии следует учесть, что токопроводящие материалы относительно маленький толщины (до 5…10 мм) струя, вырабатываемая рабочей установкой, разрезает плохо: сказывается приметная энергоёмкость, при производительности, сопоставимой с плазменно-дуговой либо лазерной обработкой. Но это не значит, что рассматриваемая разработка неприменима для разделения тонких пластинок либо листов: в этом случае абразивный поток отключается, и отделение производится конкретно водяной струёй. В итоге поверхность не греется, что исключает окалинообразование, высокотемпературное оплавление лини раздела и остальные недочеты, соответствующие для всех технологий теплового разделения материалов.

Оборудование гидроабразивной резки

Станок гидроабразивной резки – сложное и энергоёмкое оборудование, содержащее последующие узлы:

1. Инструментальную головку, оснащаемую функцией поворота резака под определённым углом, что дозволяет обрабатывать с данной скоростью поверхности сложной конфигурации.
2. Насосную установку для прокачки воды с системой её фильтрации.
3. Компрессорную станцию подачи абразивных фракций под давлением.
4. Десктоп с устройством трёхкоординатного позиционирования (для маленького оборудования эту работу делает своими руками оператор установки).
5. Ванну с водой, которая конструктивно связана со станиной оборудования.
6. Рабочие ёмкости для воды и абразива.
7. Управляющее устройство ЧПУ, либо пульт для ручного позиционирования заготовки своими руками.

Пример продукции, которую изготавливают на оборудовании ГАР

Большей популярностью пользуются аппараты гидроабразивной резки итальянской конторы WaterJet Cоrp. Inc., которая выпускает оборудование консольного и портального типов. 1-ое создано для резки относительно маленький по размерам продукции, 2-ое, отличающееся завышенными точностью и жёсткостью, подступает для обрабатываемых изделий большей толщины.

WaterJet Cоrp. Inc производит не только лишь сами силовые установки, да и насосное оборудование к ним. Ходовой портал аппаратов конторы оснащается автоматическим позиционированием, и дозволяет сразу делать разделение материалов, различных не только лишь по собственному хим составу, да и по толщине – свойство, неосуществимое в принципе для оборудования тепловой резки.

Массовая резка деталей на станке ГАР

Гидроабразивная резка в почти всех вариантах считается единственным методом получения пространственных деталей. К примеру, лишь рассмотренной технологией может быть создавать разделение фактически без нагрева заготовки (наибольшее увеличение температуры кромки составляет 600 °С, а при обработке в водяном баке – и того меньше). Схожим оборудованием можно выполнить разделение толстолистового стекла, керамики, твёрдых сплавов – материалов, которые очень чувствительны к завышенным температурам. Не плохое свойство конечного результата исключает потребность в следующих переходах, а очень малая толщина струи – до 0,8 мм – минимизирует утраты материала. Высочайшие давления, создаваемые в зоне разъединения, не вызывают возникновение остаточных напряжений в заготовке, и содействуют следующему увеличению её эксплуатационной долговечности.

Достоинства гидроабразивной резки сплава

Что такое гидроабразивная разработка резки сплава, ее достоинства и недочеты? На что способно оборудование и какие расходники используют — о этом дальше.

Применение технологии разрушения породы для выемки нужных ископаемых под действием струи воды понятно с 30 годов прошедшего столетия, а вот промышленное внедрение струи воды под высочайшим давлением для резки разных материалов начали лишь в 80 годах такого же века. Сейчас гидроабразивная резка сплава является более нужным видом внедрения данной технологии в промышленном производстве.

Что такое гидроабразивная резка

Гидроабразивная резка представляет собой процесс абразивного действия струи гидравлической воды с добавлением особо жестких частиц на обрабатываемый материал для его раскроя по данным размерам. С механической точки зрения — это процесс отрыва и уноса материала абразивными частичками, которые подаются на большенный скорости в струе воды под высочайшим давлением. По физическим свойствам узкий поток консистенции воды и абразива на большенный скорости является безупречным режущим инвентарем.

Разработка внедрения потока воды и абразива для разрезания фактически всех материалов обеспечивается подбором нужных критерий и характеристик, таковых как:

• давление струи,
• расход воды,
• количество абразива в струе,
• размеры абразивных частиц.

Технологические способности гидроабразивной резки ограничиваются лишь только шириной обрабатываемой заготовки и физическими качествами вещества, из которого она изготовлена. На что она способна отлично показано на данном видео.

Область внедрения

Областью промышленного использования этих особенностей стала абразивная резка различного сплава водой под давлением, в главном таковых как:

• нержавеющая сталь,
• инструментальные сплавы,
• титан,
• латунь,
• алюминий.

Также с ее помощью изготавливают художественные изделия из натурального и искусственного камня и используют при обработке:

• гранита,
• мрамора,
• стекла,
• глиняной плитки.

Неподменной гидрорезка является для:

• изоляционных,
• огнеупорных,
• мультислойных,
• и остальных композиционных материалов с особенными качествами.

Достоинства и недочеты

• механическая,
• плазменная,
• гидроабразивная,
• лазерная.

Они все существенно различаются друг от друга высококачественными чертами, при всем этом любая имеет свои индивидуальности, плюсы и недочеты.

Главными преимуществами гидроабразивного способа обработки является:

• способность работать с хоть какими материалами,
• отсутствие теплового действия на заготовку,
• исключение выделения пыли, дыма и ядовитых паров,
• возможность употреблять для материалов со взрывоопасными и пожароопасными качествами.

Но при неопровержимых плюсах есть значительные недочеты:

• высочайшая стоимость подмены быстроизнашиваемых деталей оборудования;
• наиболее значительные энергозатраты, в сопоставлении с иными способами резки,
• просит неизменной опции и наладки оборудования для соответствия заявленным чертам.

Промышленное применение

• гидроабразивная резка нержавеющей стали дозволяет учесть индивидуальности, которые появляются при обработке заготовок из сплавов металлов, таковых как крепкость, обусловленная легирующими добавками и высочайшая вязкость при механических либо температурных действиях, приводящая к деформации готовых изделий;
• гидроабразивная резка титана дает возможность не достигать критичной температуры в 600 °С, при которой титан способен пылать на открытом воздухе и химически соединяться с иными субстанциями;
• гидроабразивная резка алюминия сводит утраты материала заковки к минимуму, невзирая на то, что сплав является сравнимо некрепким и имеет низкую температуру плавления всего в 440 °С.

Таковая обработка дозволяет с подабающей эффективностью использовать водяной резак по металлу, обеспечивая будущему изделию отличные характеристики свойства:

• незначимая ширина шва — всего 0,7-1,4 мм,
• точность позиционирования до 0.1 мм,
• при толщине заготовки даже в 300 мм,
• получать идеальный край среза, не требующий доборной обработки.

Возможность начинать и вести раскрой в любом направлении дозволяет минимизировать общие утраты материала при раскрое заготовок сплава.

Устройство оборудования гидроабразивной резки

Но по принципу устройства хоть какой станок для резки сплава водой имеет:

• корпус в виде ванны для воды, которая служит ловушкой для гидроабразивной струи, поглощая ее энергию,
• систему отстойников и фильтров, нужных для чистки воды, также для осаждения отработавших абразивных частиц,
• координатный стол с сервомоторами для перемещения режущей головки,
• блок насоса высочайшего давления с трубопроводами,
• пульт управления оператора на базе промышленного компа.

Современные станки с ЧПУ и приводами для перемещения режущей головки разрешают производить обработку материала по технологии 2D, 2,5D и 3D, другими словами с высочайшей точностью производить художественную резку в нескольких плоскостях и обрабатывать кромку под хоть каким углом. Способности выполнения 3D деталей при помощи гидроабразивной резки отлично показаны на видео.

Режущий инструмент

Размеры поперечника сопла и смесительной камеры определяют исходя из производительности рабочей насосной станции и материала абразивных частиц. В главном для абразива используют гранатовый песок, который еще именуется альмандином. Он владеет кристаллическим строением с последней жесткостью и тяжеленной плотностью в 4,1 — 4,3 г/см, что дозволяет обеспечивать высшую абразивную способность. Он отлично всераспространен в природе, так самые большие его залежи находятся на юго-востоке Индии и Австралии.

Расходные материалы

Так, время выработки фокусирующей трубки сделанной из кристалла сапфира не превосходит 60 часов. Таковая же трубка, с наивысшим качеством выполненная из алмазного сырья работает еще подольше, но при всем этом стоит в 20 раз дороже. Сопла из искусственного керамокарбида прослужат до 120 часов, что приблизительно на 20% подольше, чем такие же детали, выполненные из остальных материалов.

Среднее время выработки расходных деталей и узлов приведено в таблице:

Эти числа соответствуют работе гидроабразивного станка со средним давлением в 400 MPa. При применении давления режущей струи в 600 МРа скорость обработки возрастает на 20-30 %, а износ главных расходных материалов происходит вдвое резвее.

Своими руками

Применение гидроабразивного оборудования для резки в домашней мастерской полностью может быть. Например: в реализации авторских работ для художественной либо декоративной обработки маленьких и некрупных заготовок. А вот сделать своими руками таковой станок можно разве, что для резки дерева, пластмассы, ламината либо остальных не весьма крепких материалов.

При всем этом нужно учесть, что стоимость оборудования плюс повторяющаяся подмена расходных материалов и неизменная потребность в абразиве, делают прямые издержки на один рабочий час гидроабразивной резки минимум 1400 рублей. Но это отдельная тема и если у вас есть собственный опыт в использовании гидроабразивного резака в домашних критериях, поделитесь им с остальными в блоке объяснений.