Описание станков гидроабразивной резки. Водная резка металла
что это, технология, плюсы, применение
В промышленности одним из наиболее передовых современных методов обработки является гидроабразивная резка металла. Это отличная альтернатива прочим видам раскроя. Благодаря низкому температурному режиму при резке этим способом можно обрабатывать даже весьма хрупкие изделия.
Технология
Воздействие на обрабатываемый участок предмета производится водной струей с находящимися в ней абразивными частичками. Подача осуществляется при скоростях жидкости, достигающих 15 м/сек. Линия среза имеет толщину всего лишь 0,2 – 0,4 мм. Это позволяет проводить прорезку с высокой точностью. Наличие воды позволяет постоянно охлаждать поверхность, а температура в месте реза не превышает 80 градусов.
При гидроабразивной резке металла из особого резервуара под высоким давлением подается вода в смеситель. Параллельно с этим в него же добавляется абразивное вещество. В его качестве может выступать мелкий очищенный песок. Полученная смесь поступает в сопло инструмента, где тончайшая водная струя с абразивом выполняет разрезание материала.
При данном способе резки металла на него не выполняется механическое воздействие. Это полностью исключает деформацию материала. Высокое качество реза достигается использованием низкотемпературного режима и отсутствием трения. Применение современного оборудования позволяет ускорить процесс выполнения этих работ.
Преимущества
Подобная резка металла имеет целый спектр преимуществ по отношению к прочим традиционным технологиям обработки. У плазменной резки и лазерной данный тип явно выигрывает за счет универсальности применения. Водоструйная обработка выполняется на скоростях такого уровня, которые посильны лишь при использовании плазмы. При этом высокое качество прореза может сравниться только с лазерным аналогом. Различия в себестоимости оборудования, а также его сложности трудно сопоставимы.
Используемые автоматизированные станки с ЧПУ значительно ускоряют процесс, и повышают точность обработки изделий. При этом вмешательство обслуживающего персонала абсолютно не требуется. Использование воды заметно снижает расход обрабатываемого материала, что существенно влияет на себестоимость изделий. Особенно важен этот фактор при работе с цветными металлами. Использование станков с водоструйной обработкой предоставляют возможность для выполнения любых заказов по прорезке материалов.
Области применения
Технология гидрорезки используется для раскроя самых разнообразных высокопрочных материалов. Помимо металлов, водоструйной обработке подвергается стекло, керамика, гранит, бетон, природный камень и даже синтетические материалы с пластиком. При работе с различными опасными материалами именно такой способ резки является единственно безопасным и доступным. Резка с использованием воды исключает появление искр, опасной пыли, а также исключает самовоспламенение отходов.
Она применяется в строительной, транспортной, оборонной, авиационной промышленности. Ее используют для создания стильных изделий декоративного оформления разноплановых помещений. Гидрообработка применяется при создании сложных художественных элементов. С ее помощью украшаются столешницы, лестницы, подоконники, а также прочие детали интерьера современного помещения.
Изделия, подвергшиеся гидроабразивной резке, имеют плавные, тонкие линии, богаты по форме и фактуре, а также имеют широкий цветовой спектр и высокохудожественную гравировку. От массы предмета, его размеров, вида не зависит возможность применения водоструйной обработки. От предпочтений клиента полностью зависит художественная сложность получаемой конфигурации или же рисунка. При этом полностью исключаются трещины, сколы, а также зазоры на обработанной поверхности изделия.
Применяемое оборудование
К основному оборудованию, использующемуся для гидрорезки, относятся станки с ЧПУ. Они снабжены настраиваемым программным обеспечением, где регулируется качество работы, глубина реза и многие другие параметры. Для каждого типа обрабатываемого материала включается собственная программа. Она в автоматическом режиме подбирает состав рабочей смеси, необходимое количество воды, вид абразива, величину давления, а также прочие параметры.
Для фигурной резки применяются соответствующие программы. Настольные станки могут автоматически определять материал, его вязкость, толщину, плотность и включать необходимый режим обработки. Участие оператора в данном процессе не требуется. От количества используемых функций зависит стоимость такого оборудования.
Иногда можно использовать ручной режим гидрорезки металла. В данном случае оператор выполняет настройку необходимых параметров вручную. Это выполняется для простейших операций, не требующих высокой точности. Детали в таком случае имеют обычную геометрическую форму, а их себестоимость получается значительно ниже. Оператор необязательно должен иметь высокую квалификацию. Управление резкой металла происходит посредством простейших действий. Количество данных функций невелико и не требует профильного обучения. Чтобы понять, как происходит резка водой металла и основные технологические процессы подробно покажет приведенное далее видео.
Достоинства и недостатки
К главным достоинствам водоструйной обработки относится:
- использование обычной воды в качестве рабочей жидкости с дополнительным включением абразивных частиц;
- низкотемпературная обработка поверхностей, полностью исключающая их деформацию и изменение структуры;
- высокая скорость прореза;
- возможность получения изделий особо сложной конфигурации;
- экономичность использования материала;
- высокий уровень автоматизированного процесса.
К недостатку данной резки водой под высоким давлением относится экономическая нецелесообразность выполнения обработки профильных деталей в промышленных масштабах.
Применение специальных станков с водоструйной обработкой широко используется не только в промышленности, но и в искусстве, помогая современным художникам создавать великолепные шедевры.
oxmetall.ru
Станок гидроабразивной резки: виды, описание
Станок гидроабразивной резки – универсальное оборудование, пользующееся спросом во многих производственных сферах.
На данный момент без этих станков не может обойтись машиностроительная, авиационно-космическая, инструментальная, военная и камнеобрабатывающая промышленность.
Гидроабразивная технология позволяет обрабатывать различные материалы, путем их простого раскроя или вырезания по контуру определенных фигур.
Гидроабразивные станки используют для резки металла, пластика, стекла, камня и композиционных изделий своими руками.
Резка осуществляется за счет гидроабразивной струи, которая регулируется отдельно для обработки каждого типа изделий.
Станки гидроабразивной резки, особенно модели с системой ЧПУ, способны обеспечить идеальную точность и чистоту шва обрабатываемой заготовки.
Впоследствии полученное изделие нет необходимости дополнительно обрабатывать своими руками, что позволяет экономить на трудовых ресурсах и времени.
При этом подвергающийся резке своими руками материал не теряет своей изначальной физической и химической устойчивости.
Виды гидроабразивных станков и особенности их применения
Принцип действия гидроабразивного оборудования для резки металла и других материалов заключается в эрозийном воздействии состава на обрабатываемую заготовку путем выработки аппаратом высокоскоростной абразивной струи.
Механическая сила струи позволяет отрывать и уносить скоростным потоком твердофазных микрочастиц частицы материала.
Эффективность и стабильность воздействия струи обеспечивают конкретно подобранные параметры резки, такие как расход жидкости, давление и величина абразивной крошки.
Существующие виды станков для водно-абразивной резки отличает конструкция, рабочая мощность, назначение и цена.
Некоторые модели станков оснащаются системой ЧПУ, за счет которой можно без усилий выполнить раскрой любых фигурных заготовок.
Вмешательство оператора в работу станка гидроабразивной резки с системой ЧПУ минимально, все, что ему необходимо сделать, это своими руками загрузить в компьютерную программу нужный чертеж и указать тип материала, его толщину и скорость резки.
Второй вид станков, который заслуживает отдельного внимания, – портативный.
Обычно их применяют для резки в опасных местах – в нефтяной и противопожарной сфере.
Портативный станок незаменим для водно-абразивной резки металла при строительстве подземных тоннелей и колодцев, а также для резки опасных трубопроводов.
Видео:
Рассматриваемое переносное устройство отличает скорость резки и высокая точность проводимых работ, за счет чего может применяться не только для резки металла, но и камня.
Кроме того, на сегодняшний день различают два метода водоструйной резки материалов: гидрорезка и гидроабразивная резка.
При этом две указанных технологии между собой имеют минимальные отличия.
В первом случае резка материала выполняется без использования абразивного состава – механическое воздействие на заготовку оказывает водная сверхзвуковая струя.
Второй метод основывается на применении жидкости и абразива, только воздействие на металл или другой материал оказывают частицы абразивной смеси, которые врезаются в линию реза изделия.
При этом гидроабразивная резка имеет в тысячи раз большее механическое воздействие, чем высокоскоростная струя без абразивной крошки.
Поэтому каждый метод водоструйной резки имеет свое назначение.
Например, гидрорезке найдено применение в обработке мягких материалов, включая цветные металлы, а резку с абразивом используют для обработки твердого металла, керамических и композитных материалов.
Видео:
В промышленной сфере чаще всего практикуется использование станков гидроабразивной резки, оснащенных системой ЧПУ. Их применение позволяет обрабатывать нержавеющую сталь с толщиной листа до 200 мм.
Для таких станков не играет большой роли твердость материала, который может быть как сверхпрочным, так и с повышенным показателем мягкости, это может быть цветной или черный металл.
С помощью интенсивной 1мм водной струи можно добиться четко очерченных контуров углов с высоким допуском.
Универсальность станков гидроабразивной резки делает возможной обработку разного вида искусственных и натуральных камней.
С их помощью стеклянная отрасль производит пуленепробиваемые изделия с микронной прочностью, тонкий хрусталь.
Гидроабразивное оборудование позволяет осуществлять резку всех без исключения материалов, от пружинных каленых сталей до капризных цветных металлов и их сплавов, а также графита, бумаги, ткани и резины.
Добиться качественного плотного раскроя материалов позволяет тонкая струя, а увеличить производительность удается, благодаря автоматизации процесса и наличию в системе станков ЧПУ.
Принцип действия и конструкция станков водно-абразивной резки
Суть функционирования гидроабразивных станков сводится к следующему процессу. Мощный насос водно-абразивного станка подает воду в сопло (используется давление от 1тыс. до 6 тыс. ПА).
Диаметр сопла подбирается в зависимости от технических характеристик металла и может составлять до 0,5 мм.
После чего образуется скоростная струя, за счет которой и происходит вымывание частиц материала по линии среза.
Дополняя водную струю абразивом, ее мощность увеличивают в несколько раз, благодаря чему станок может с высокой точностью раскроить изделие, толщиной свыше 300 мм.
Все вышеописанное происходит на координатном столе станка, оборудованном приводными механизмами, благодаря которым режущая головка может двигаться в нужном направлении.
Дополнительно комплектуется станок для водоструйной резки металла:
- мощным насосом высокого давления;
- режущими головками, а также устройством, исключающим механический контакт заготовки с головкой;
- системой разводки высокого давления;
- приспособлением для подачи абразивной смеси (возможно дополнение ловушкой – с ее помощью собирается отработанный абразив и при необходимости понижается энергия водной струи).
Современные модели станков для гидроабразивной резки производятся с возможностью подключения к рабочей системе ЧПУ.
Цена на оборудование с ЧПУ более высокая, чем на обычные установки, но стоимость компенсируется возможностью проводить обработку кромок материала под углом и выполнять высокоточную художественную резку.
Кроме того, некоторые варианты гидроабразивных станков с ЧПУ могут оснащаться специальной системой просверливания, позволяющей ускорить рабочий процесс.
Расходные материалы для гидроабразивных станков:
- Сопло – изготовление данного типа расходника для станков обходится дорого, так как сам процесс производства отличается сложностью, а цена на применяемые в данном случае материалы слишком высока;
- В процессе изготовления сопел используют искусственно выращенный в лаборатории алмаз, рубин, сапфир или корунд. Именно по этой причине цена на гидроабразивную обработку металла не снижается;
- Применение таких материалов позволяет увеличить рабочий период времени деталей до 500 часов;
- Смесительные трубки – изготавливают с применением сплавов, отличающихся высокой прочностью, за счет чего расходное время их эксплуатации составляет около 200 часов.
Так как водно-абразивная технология проходит без образования нагрева рабочих участков обрабатываемого материала, в некоторых случаях ее можно считать единственной с возможностью применения для резки изделий на взрывоопасных объектах.
А также для материалов, структура которых при нагреве теряет свои изначальные свойства.
Популярные производители установок гидроабразивной резки
На сегодняшний день станки для резки гидроабразивом производят:
- американские компании OMAX и Jet Edge;
- чешская фирма PTV;
- голландская Resato;
- швейцарская фирма Bystronic;
- итальянская компания Caretta Technology;
- финляндская фирма ALICO.
Цена на данную категорию оборудования в среднем равняется 245 тыс. евро.
Комплектующие и расходники для гидроабразивных станков производят:
- американская компания AccuStream;
- германские фирмы UHDE и Thueringer;
- австрийская компания BHDT.
Также они выпускают системы режущих головок, сверхмощные насосы, трубки подачи абразива и прочее комплектующее. Цена на агрегат зависит от производителя деталей.
Среди хорошо известных российских компаний, занимающихся сборкой и реализацией станков для резки водной струей – компания Дельта-Интех.
Производство работает за счет использования зарубежных и собственных комплектующих деталей.
Видео:
Каждый производитель при усовершенствовании моделей станков водоструйной технологии преследовал цель: снизить рабочие усилия на входе и повысить результат на выходе, что отображает цена новых вариаций станков по сравнению со старыми.
Поэтому сегодняшние варианты конструкций станков способны обеспечить длительный срок эксплуатации при минимальных затратах на ремонт и обслуживание основных узлов гидроабразивных установок.
rezhemmetall.ru
Подводная резка металлов - Резание металла
Подводная резка металлов Категория:
Резание металла
Подводная резка металлов Разработка и усовершенствование способов огневой резки и электрической сварки металлов иод водой значительно расширили возможности выполнения подводных технических работ — судоремонтных, судоподъемных, аварийно-спасательных, строительных и т. д.
Подводные работы по огневой резке металла отличаются многими специфическими особенностями, часто сопряжены с исключительными трудностями и значительной опасностью для работающих. Разрезаемый металл погружен в водную среду, интенсивно его охлаждающую; это весьма затрудняет достаточный подогрев металла. Работающий стеснен в своих движениях тяжелым и неудобным водолазным снаряжением и имеет недостаточную устойчивость. Видимость при подводных работах обычно очень плохая. Кроме того, имеются дополнительные трудности, создаваемые течением и волнением воды, значительными глубинами, загрязнениями поверхности металла и др. Чаще всего приходится резать многослойный металл, причем слои пакета нередко расшатаны взрывом или ударом при аварии и т. и.
Простейшим способом является дуговая резка, исследованная автором книги. Дуговую резку под водой обычно выполняют металлическим стальным электродом диаметром 6—7 мм. Для электродных стержней применяется катаная проволока, на которую наносят слой обмазки в количестве около 30% веса стержня, например, следующего состава: 38% мела; 56% железной окалины; 6% портландцемента; 35 частей на 100 частей сухой смеси жидкого стекла (водный раствор).
После просушки и прокалки электродов при температуре 250—300 °С слой обмазки пропитывается водонепроницаемым составом путем погружения в лак или другой подходящий раствор. Слой обмазки должен обладать достаточной механической прочностью и образовывать при горении дуги на конце электрода выступающий козырек, заметно улучшающий процесс резки. Расплавленный металл вытекает из полости реза под действием силы тяжести, выдувается струей газов и паров, создаваемой дугой, и удаляется движениями электрода, которые производит резчик, в особенности при резке металла значительных толщин.
Дуговая резка стальным электродом имеет ряд несомненных достоинств, придающих методу практическую ценность: сравнительная простота необходимого оборудования; простота изготовления и недефицитность электродов, для которых пригодна любая стальная проволока подходящего диаметра, имеющаяся под рукой; сравнительно небольшой диаметр электрода, обычно меньше ширины получаемого реза, поэтому электрод можно вводить в полость реза, что позволяет резать металл значительной толщины — до 80 мм и, что особенно важно для подводных работ, резать многослойные пакеты последовательно, слой за слоем.
Для осуществления дуговой резки под водой с приемлемыми скоростями необходим мощный источник тока для питания дуги; обычно применяются токи 500—1000 и. Работа ведется чаще всего
Подводные резаки строят с подогревательной частью для различных горючих газов. Наибольший тепловой эффект дает ацетилен, но взрывоопасность и возможность самопроизвольного взрывчатого распада ацетилена при давлении свыше 1,5—2 ати затрудняют его применение в подводных работах, так как даже при небольших речных глубинах часто приходится превышать допустимые пределы давления для ацетилена, чтобы преодолеть противодавление столба воды.
В настоящее время ацетилен для подводной резки совершенно не применяется, чаще всего используется водород. Водород невзрывоопасен, поэтому он позволяет работать на глубинах до 30—40 м и дает длинный факел подогревательного пламени. Как подогревательный газ, водород имеет и крупные недостатки, к которым относится его малая плотность. Баллон, вмещающий б м3 водорода, по весу содержит его всего 0,54 кг. Поэтому требуется транспортирование значительного количества баллонов с водородом для обеспечения работ, что часто встречает большие затруднения.
Водородно-кислородное пламя не имеет четко выраженного ядра вследствие отсутствия частиц углерода в пламени, что усложняет регулирование пламени. Водород даёт меньшую калорийность пламени на 1 м3 ио сравнению с углеводородами; это увеличивает его расход и замедляет процесс резки, увеличивая время разогрева при начале каждого реза.
Возможными экономически более выгодными заменителями водорода могут служить различные газообразные углеводороды и их смеси. В связи с трудностью обеспечения подводных работ горючими газами давно встал вопрос о применении для этих работ жидких горючих, в первую очередь бензина. Первоначальные подводные бензорезы, по аналогии с обычными бензорезами для работ на воздухе, конструировались с предварительным испарением бензина и подачей его паров в камеру смешения подогревательной части бензореза. В подводных бензорезах применялся электрический подогрев бензина. Эти бензорезы оказались непригодными для производственного применения.
Новый принцип конструирования подводных бензорезов был предложен и реализован в период второй мировой войны. Оказалось возможным отказаться от предварительного испарения бензина и заменить испарение распылением, или пульверизацией.
Рис. 2. Схема подводного зажигания резака: 1 — резак; 2 — зажигательная дощечка; 3 — аккумуляторная батарея; 4 — реостат
Бензин распыляется кислородом, и в зону подогревательного пламени подается тончайшая бензиновая пыль, успевающая испариться и сгореть полностью. Это изобретение резко повысило эксплуатационные качества подводного бензореза и выдвинуло бензинокислородную резку, пожалуй, на первое место среди способов подводной газокислородной резки.
Современный подводный бензорез имеет следующее устройство. Бензин под значительным давлением поступает в камеру смешения по нескольким спиральным каналам малого сечения и входит в камеру отдельными тонкими струйками. К каждому выходному отверстию бензина тангенциально подходит струйка подогревательного кислорода, распыляющая бензин в камере смешения особого устройства, где происходит испарение и воспламенение распыленного бензина, догорающего в наружном факеле подогревательного пламени. Бензин подается из напорного бачка, необходимое давление в котором создается инертным негорючим газом, обычно азотом, подаваемым из баллона через редуктор. Нормальная установка, помимо бензореза со шлангами, включает батарею из 6—12 баллонов кислорода, бачок для бензина и баллон с азотом. Бензорез расходует за 1 ч непрерывной работы 30—60 м3 кислорода, 10—12 кг бензина; расход азота незначителен и идет лишь на создание давления в бензиновом бачке, поэтому одного баллона достаточно на несколько дней работы.
Рис. 3. Подводный бензорез
Преимуществами бензинокислородной резки является большая тепловая мощность подогревательного пламени, сокращение расходов на транспортирование баллонов с водородом, недефицитность горючего — бензина. Бензино-кислородное пламя имеет хорошо очерченное ядро, облегчающее регулирование пламени.
Продукты сгорания пламени содержат много неконденсирующихся газов СО и С02, образующих устойчивый защитный газовый пузырь, что делает излишним подведение дополнительного защитного воздуха или кислорода, упрощает и удешевляет установку и ее эксплуатацию.
Подводная газокислородная резка обеспечивает высокую производительность. Необходимая для резки установка транспортабельна, негромоздка, всегда готова к действию и достаточно надежна в работе. Наряду с указанными достоинствами, подводная газокислородная резка имеет серьезные недостатки, часто заставляющие прибегать к другим процессам. К этим недостаткам относится, например, довольно заметное реактивное действие струи газов, вытекающих из резака, мешающее работе водолаза-резчика. Кроме того, размеры мундштука газокислородного резака настолько значительны, что он не может быть введен в полость реза, а потому при разрезке многослойных неплотных пакетов для доступа к нижележащему элементу необходимо вырезать и удалить довольно широкую полосу из вышележащего элемента пакета, что обычно трудно и требует много времени. Одним из серьезных недостатков подводной газокислородной резки является трудность зажигания и регулирования подогревательного пламени. Операция зажигания и регулирования пламени под водой трудна и редко применяется. Зажигание и регулирование пламени над водой и последующий спуск водолаза требуют много времени, особенно при значительных глубинах.
Читать далее:
Подводная электрокислородная резка
Статьи по теме:
Реклама:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум
pereosnastka.ru
