Гидроабразивная разделительная резка
В. Н. Вернадский, канд. техн. наук, ИЭС им.
Е. 0. Патона НАН Украины
Непрерывное расширение номенклатуры конструкционных
металлических, неметаллических и композитных материалов в
промышленности и строительстве обуславливает необходимость
создания принципиально новых технологий разделительной резки
и обработки таких материалов. Сегодня к таким технологиям
по праву может быть отнесен процесс резки высокоскоростной
струей воды под большим давлением (гидрорезка и
гидроабразивная резка).
Гидроабразивная резка является интересной
технологической альтернативой традиционным методам разделительной
резки - газокислородной (автогенной), плазменно-дуговой
и лазерной резки. Гидроабразивная резка струей воды
высокого давления с добавкой мелкого абразивного порошка
имеет ряд принципиальных отличий, которые обеспечивают высокую
универсальность процесса и значительно расширяют области ее
рационального применения:
- материал, прилегающий к зоне реза, не подвергается
перегреву выше 100 °С и структурным изменениям, не возникают
термические деформации заготовок;
- одним и тем же оборудованием могут быть разрезаны или
обработаны любые материалы с высокой прочностью и отличными
физико-химическими свойствами (стали, сплавы цветных
металлов, керамика, стекло, мрамор, железобетон и др.),
что определяет универсальность процесса;
- процесс отличается высокой экологической чистотой
(исключая шумовое воздействие), полной пожаро- и взрывобезопасностью.
В комплект оборудования для гидроабразивной
резки обычно входят фильтр и промежуточный резервуар для
воды, насос высокого давления (100-400 МПа), блок режущей
головки (смеситель-сопло), устройство для подачи абразива,
гибкий шланг длиной до 100 м от насоса до блока режущей головки,
рассчитанный на высокое давление, механизм перемещения головки
и устройство, управляющее (программирующее) процессом резки.
При гидроабразивной резке вода служит
в первую очередь для транспортировки абразивных частиц, которые
являются своеобразным режущим средством. Водяная суспензия
с абразивом подается из специальной емкости в смесительную
камеру режущей головки и затем вместе с напорной струей через
сопло к месту резки. Основным элементом сопла, формирующего
высокоскоростную водоабразивную струю заданного диаметра,
является вставка из высокопрочного материала (керамика, сверхтвердые
сплавы).
Ниже приведены значения производительности
резки различных материалов в см2/мин для процесса гидроабразивной
резки при давлении режущей струи 200-300 МПа, расходе
воды 4,4 л/мин и абразива 0,3-0,7 кг/мин (скорость реза зависит
от толщины обрабатываемого материала):
- Алюминий...20-50
- Свинец...80-120
- Медь...15-30
- Титан... 10-25
- Стекло....100-200
- Оргстекло....120-300
- Армированная пластмасса... 120-300
- Керамика...100-200
- Природный гранит...50-150
Физическая суть механизма гидроабразивной
резки состоит в отрыве и уносе из полости реза частиц
основного (разрезаемого) материала скоростным потоком ударяющихся
и скользящих по поверхности реза твердофазных частиц. Устойчивость
истечения и эффективность воздействия двухфазной струи обеспечиваются
оптимальным размером частиц, равным 10-30% диаметра режущей
струи. В качестве абразива обычно используют порошки твердосплавных
сплавов, карбидов, окислов. Выбор абразива зависит от вида
и твердости разрезаемого материала. Так, для высоколегированных
сталей и сплавов титана применяют особо твердые
частицы граната, для стекла - соответствующие фракции
обычного песка, для пластмасс, армированных стекло- или
углеродными волокнами, - частицы силикатного шлака. Благодаря
особенностям процесса гидроабразивной резки обеспечивается
очень малая ширина реза и незначительное количество
материала, идущего в отходы, а также высокое качество поверхности
реза, приближающееся к качеству грубого фрезерования.
Номенклатура материалов, для резки и обработки
которых применима современная технология гидроабразивной
резки, почти неограничена. Эффективность гидроабразивной
резки различных классов легированных сталей и сплавов
значительно выше в сравнении с процессами лазерной
и плазменной резки и практически сопоставима с газокислородной
резкой низкоуглеродистых конструкционных сталей. Гидроабразивная
струя успешно режет стали с упрочняющими покрытиями; при резке
мягких металлов и композитов иногда требуется последующая
очистка поверхности реза от застрявших частиц абразива.
Кроме резки, применение высоконапорных гидроабразивных
струй в отдельных случаях целесообразно для снятия фасок
на крупных машиностроительных деталях, для подготовки
кромок под сварку и удаления дефектных участков швов
под их последующую заварку. Прогрессивная технология гидроабразивной
резки имеет несомненную перспективу применения в современном
заготовительном и металлообрабатывающем производствах. Учитывая
определенную сложность оборудования для гидроабразивной
резки и условий его эксплуатации, данная технология в
настоящее время получает растущее применение в основном, в
таких отраслях, как авиастроение, судостроение, специальное
машиностроение и производство листового стекла. Одновременно
на базе данной технологии создают специализированные предприятия
- своеобразные "центрорезы". Так, в конце 1999 г.
в Ризе (Германия) открыт центр гидроабразивной резки, который
обеспечивает выполнение заказов близлежащих предприятий на
резку и вырезку заготовок из самых различных материалов. Центр
оснащен двумя двухкоординатными установками ABB1-R для гидроабразивной
резки фирмы "Natezjet System AB". Установки имеют
рабочий стол размером 3x4 м и обеспечены компьютерным управлением
профильной резки. Без абразива (водоструйная резка)
производят резку таких мягких материалов, как пластмассовая
пленка, кожа и текстильные ткани. С присадкой абразивов
вырезают заготовки из твердых и хрупких материалов типа высоколегированных
сталей, алюминия, керамики и стекла. Центр принимает заказы
как на единичные детали, так и на большие серии заготовок.
Сделать заказ на гидроабразивную резку и
раскрой материалов можно здесь
Цены на гидроабразивную резку и раскрой
материалов Вы можете посмотреть здесь.
|
