Любая производственная организация стремится к использованию современного оборудования и технологий, повышению качества продукции, оптимизации расходов. Благодаря универсальности и экологической безвредности технология гидроабразивной резки нашла применение в промышленном производстве, строительстве, изготовлении художественных изделий и других сферах человеческой деятельности.
Принцип гидроабразивной резки
Технология гидроабразивной резки (ГАР) уникальна тем, что с её помощью возможен раскрой большинства видов материалов. ГАР применяется для резки металла, труднообрабатываемых материалов и сплавов (титана, магнитных сплавов, жаропрочной стали и т.п.), камня, стекла, армированного бетона, композитов, керамики, резины, пластмассы, кожи, бумаги, поролона, пищевых продуктов и др. Для алюминиевых сплавов, меди и латуни акварезка более эффективна, чем лазерная резка, т.к. эти металлы имеют низкую способность к поглощению энергии лазерного излучения и требуют увеличения мощности нагрева.
Расскажем кратко о специфике ГАР. Насос нагнетает высокое давление воды порядка 4000-6000 атм, она проходит через узкую дюзу диаметром 0,1-0,5 мм, при этом разгоняясь до 1200 м/с, что в 3,5 раза выше скорости звука. Так струя воды превращается в режущий инструмент. Добавление абразивных частиц повышает разрушающую силу воды в сотни раз. Противостоять ей не может даже бронированная сталь!
Достоинства ГАР:
- Нет термического воздействия на раскраиваемый материал. Максимальная температура в области реза – 50-90 °C, что открывает возможности для резки, в том числе взрывоопасных материалов. Низкая температура в области реза исключает оплавление и пригорание материала.
- Отсутствует механическая деформация заготовки, т.к. сила воздействия струи небольшая – от 1 до 100 Н.
- Физико-химические свойства материала после раскроя не изменяются.
- Срез получается гладким, не требует дополнительной обработки.
- Использование оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) даёт возможность получения сложного профиля с любым радиусом закругления или острыми углами. При этом соблюдается высокая точность обработки в диапазоне 0,025-0,1 мм.
- Отходы материала минимальны, т.к. толщина реза составляет 0,1-3 мм.
- Возможность начать обработку с любой точки заготовки без предварительного засверливания отверстий.
- Поскольку процесс резки осуществляется с водой, мелких частиц от абразива (пыли) в воздухе практически нет.
- Допустимая толщина разрезаемого материала – 0,1-300 мм.
- Экологическая безвредность.
Наряду с гидроабразивной резкой широко применяется лазерная и плазменная резка. Раскрой материала в двух последних случаях происходит путём его расплавления в области реза. Это накладывает ограничения на область их применения в отличие от универсальной холодной гидрорезки.
Существуют отличия и в максимально допустимой толщине обрабатываемых материалов:
- для гидроабразивной резки – до 300 мм;
- для плазменной резки – до 70 мм;
- для лазерной резки – до 20 мм.
Исходя из указанных параметров видно, насколько акварезка выгодно отличается от других способов резки.
Экспериментальные исследования показывают, что гидроабразивная резка уступает лазерной только при раскрое стали толщиной менее 6 мм из-за низкой скорости обработки. При толщинах более 6 мм лидирует гидрорезка.
Абразивы для гидрорезки
В технологии ГАР применяются минеральные абразивы: гранатовый песок, купрошлак (купершлак), электрокорунд, карбид кремния, кварцевый песок и др. Одним из важнейших параметров для абразива является его твёрдость, измеряющаяся согласно минералогической шкале Мооса. Для акварезки применяются абразивы с твёрдостью 6,5 и выше по Моосу. Максимальное значение твёрдости у алмаза – 10 класс по минералогической шкале.
Выбор
разновидности абразива зависит от физических свойств материала, подвергающегося раскрою. Твёрдость абразивного материала должна быть выше твёрдости разрезаемой заготовки.
Рассмотрим виды абразивов подробнее:
- Гранатовый песок является одним из самых популярных абразивных материалов. Он производится из гранул граната альмандина. Этот абразив подходит для раскроя большинства материалов, эффективен для резки высоколегированных сталей, титановых сплавов. Твёрдость – 6,5-7,5 класс по Моосу. Гранатовый песок не обладает токсичностью и канцерогенностью. Но поскольку он является природным минералом, то может иметь существенный уровень радиоактивности от 1 до 4 группы включительно.
- Появилась экологически безопасная альтернатива гранатовому песку – гидроабразивные порошки от российского производителя «Уралгрит», представляющие собой сочетание нескольких абразивных составляющих. Гидроабразив «UralGRIT» производится на основе купрошлака (купершлака). Купрошлак получают из гранулированных шлаков медеплавильного производства. Он обладает однородным фракционным составом, высокой твёрдостью, его гранулы имеют острые грани. Данные характеристики обеспечивают высокое качество реза и экономичный расход абразива. Возможно изготовление различного размера фракций в диапазоне 0,1-3 мм для достижения требуемой шероховатости области реза. Выбор величины фракции зависит от разновидности материала, подвергающегося раскрою. Величина гранул подбирается равной 10-30% от диаметра режущей струи. Твёрдость купершлака – 6,5 класс по Моосу. Он пригоден для резки различных материалов. При выборе вида абразива приходится брать в расчёт, что более твёрдые абразивные материалы быстрее изнашивают узлы режущей головки. Поэтому купершлак с твёрдостью 6,5 по Моосу особенно привлекателен из-за универсальности, меньшей стоимости минуты реза и меньшему износу узлов режущей головки.
- Электрокорунд – материал, обладающий сверхвысокой твёрдостью по Моосу – 9 класс. Применяется для раскроя стали, алюминия, титана, армированного бетона, гранита и др.
- Карбид кремния – также сверхтвёрдый абразив – 9-9,5 класс по Моосу.
- Кварцевый песок имеет 7 класс твёрдости по Моосу. Нашёл применение для раскроя стекла.
Источник:
http://www.teh-stroy.ru
