Гидроабразивная резка материалов: резка стекла, резка металла, резка камня

Гидрорезка - резка водой резины, поролона

Сделать заказ

ВНИМАНИЕ!!!

Этот домен продается. Подробности по телефону +74957984060

Вся информация на нем приведена только справочно.

Наши услуги:
  - гранит
- мрамор
- керамогранит
- панно
- флорентийская мозаика
- бордюры
- розоны
- зеркала
- триплекс
  - алюминий
- нержавейка
- сталь
- латунь
- медь
- титан
- листовой металл
- "Новинка!!! резка труб"
Резка резины
Резка поролона
Резка плитки
  - керамическая плитка
- кафель
Резка пластика
  - оргстекло
- пенопласт
Резка фарфора, фаянса
 
Координаты

ВНИМАНИЕ!!!

Этот домен продается. Подробности по телефону +74957984060

Вся информация на нем приведена только справочно.


Некоторые сведения о гидрорезании материалов

Латыпов Р.Р., Терегулов Н.Г., Харлов А.И.

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия

In clause the guestions of hydrocutting of materials are considered. Two kinds of processing – laser are compared is sharp also hydrocutting. The classification jet headers is given. The guestions of maintenance of the maximal productivity are considered at hydrocutting sheet polymeric materials.

Применение энергии движущегося потока жидкости в технике достаточно изучено. Например, гидромеханизация земляных, горных и др. работ, очистка поверхностей изделий.

Подобная технология в трансформированном виде более уверенно проникает и в область машиностроения, которую принято называть струйной обработкой материалов или гидрорезанием.

В основу гидрорезания материалов положен своеобразный режущий инструмент - определённым образом сформированная высоконапорная тонкая струя жидкости.

Жидкой средой, используемой в машинах для гидрорезания, в основном, является вода.

В этом случае эффект резания достигается за счёт концентрации высокого уровня энергии в струе жидкости, исходящей под большим давлением (до 400 и более МПа) из сопла малого диаметра (доли миллиметра) с высо­кой скоростью, превышающей скорость звука. При этом расстояние от среза сопла до поверхности материала составляет несколько миллиметров, и плотность давления струи превышает прочность материала.

Гидрорезание материалов производится двумя способами, которые отличаются отсутствием (жидкостное) или наличием абразива в среде рабочей жидкости (абразивно-жидкостное). Ввод абразива в струю увеличивает её технологические возможности за счёт увеличения режущей способ­ности жидкостно-абразивной суспензии.

При добавлении в воду измельчённой окиси кремния или других абразивных веществ можно разрезать твёрдые и прочные материалы значительной толщины. Струёй воды без примеси абразива обрабатываются такие материалы, как текстиль, различные пластмассы, картон и т.п.

Кроме того, режущие свойства высоконапорной струи при жидкостном резании могут быть повышены путём подвода к струйной головке хладагента, способствующего образованию в струе льдинок, придающих ей абразивные свойства.

При абразивно-жидкостном резании материалов подвод хладагента также усиливает режущие свойства струи.

При этом необходимо учитывать и направление воздействия струи на материал. Угол между направлением струи и обрабатываемой поверхностью - угол атаки - влияет на характер выполнения операций и производительность обработки: изменение этого угла от 0° до 90° при резании металлов приводит к улучшению режущих свойств струи, достигая своего максимального значения при угле 90°.

Гидрорезание позволяет вырезать детали со сложными профилями без дополнительной обработки поверхности реза и достаточно высокой производительностью.

Важнейшие преимущества рассматриваемой технологии перед другими видами обработки следующие: отсутствие нагрева разрезаемых загото­вок, что исключает термические напряжения и деформации обрабатывае­мого материала, не появляются вредные испарения и газы, присущие другим видам резания при обработке пластмасс, композиционных материа­лов и т.п., нет запылённости.

К недостаткам гидрорезания относят: конструктивные трудности, возникающие при создании высокого давления жидкости, невысокая стойкость сопла и сложность его изготовления.

В рассматриваемый период развития техники и технологии гидрорезание и лазерная резка машиностроительных материалов имеют одну область применения и являются конкурирующими технологиями.

В том и другом случаях режущий инструмент формируется в самой машине за счёт конструктивных особенностей соответствующих узлов, а затем, транспортируясь по энергетическому каналу или трубопроводам, подходит к узлу, где происходит его окончательное формирование.

При применении обеих технологий отпадает необходимость в хранении, заточке и перестановке рабочего инструмента.

При лазерной и гидрорезке материалов инструмент постоянно обнов­ляется за счёт непрерывности его образования во времени.

Установлено, что высоконапорная струя жидкости, встречаясь с обрабатываемой поверхностью на высокой скорости, деформируется и, в опре­делённой мере, разрушаясь, отражается.

Частичное отражение лазерного луча в процессе обработки материалов также закономерное явление.

Не углубляясь в анализ достоинств и недостатков этих технологий, необходимо отметить, что лазерное излучение является широкоуниверсальным инструментом (резка, маркировка, упрочнение и т.п.), хотя и область применения высоконапорной струи жидкости не ограничивается только гидрорезанием.

Например, в [1] описано упрочнение труднодоступных поверхностей сложной формы импульсными струями жидкости (ИСЖ). Рабочая жидкость имеет давление 180-360 МПа и выбрасывается из сопла со ско­ростью 150-700м/с.

Некоторым преимуществом гидрорезания перед лазерной резкой является отсутствие области термовлияния на кромках обработанных деталей, но не всегда это условие является определяющим. Так установлено, что при лазерной резке деталей из конструкционных сталей типа 20, 30 ХГС и др. повышается их усталостная прочность и долговечность по сравнению с механическими вырезанными деталями.

В конечном счёте, области применения лазерной и гидротехнологии в машиностроении будут разделены их технологическими и экономическими данными. Однако непреложным фактором является то, что на сегодняшнем уровне развития машиностроения объём применения процесса гидрорезания (в США, Ев­ропе, странах АТР) расширяется и он постепенно занимает свою нишу.

Окончательное формирование высоконапорной тонкой струи, как режущего инструмента, по своим геометрическим и энергетическим параметрам происходит в струйной головке.

Конструктивные особенности струйной головки (взаиморасположение деталей головки, характер их соединения и герметизация), оказывая влияние на гидродинамические характеристики и компактность формируемой струи рабочей жидкости, определяют качество и надежность ее работы.

Существует множество конструкций струйных головок для гидрорезания материалов, что объективно свидетельствует о многообразии предъявляемых к ним эксплуатационных требований.

Одновременно, указанное обстоятельство говорит и об отсутствии их оптимальных конструкций.

Исходя из анализа доступных для авторов существующих конструкций струйных головок, пред­ложена следующая их классификация:

  1. струйные головки для жидкостного гидрорезания материалов;
  2. cтруйные головки с улучшенными динамическими характеристика­ми для жидкостной обработки материалов;
  3. жидкостно-абразивные струйные головки;
  4. струйные головки с подводом хладагента с целью охлаждения истекающей жидкости;
  5. комбинированные сопловые головки.

К первой группе относятся струйные головки, предназначенные для работы на высоких давлениях чистой струёй жидкости без использования дополнительных приёмов, увеличивающих производительность процесса гидрорезания.

Вторая группа объединяет струйные головки, снабженные конструктивными элементами, позволяющими улучшать динамические характеристики режущей струи.

Третью группу составляют жидкостно-абразивные струйные головки, в которых интенсификация процесса резки материалов осуществляется за счёт ввода абразива в рабочую струю. Наиболее совершенными счи­таются конструкции со свободным вводом абразива в рабочую струю жидкости с возможно наименьшими нарушениями их гидродинамичес­ких характеристик.

В четвёртую группу сведены струйные головки, в конструкцию которых введены каналы для подвода хладагента, предназначенного для придания абразивных свойств рабочей жидкости. Это позволяет усилить режущие возможности струи за счёт образования льдинок в струе и повышения износостойкости соплового отверстия ввиду получе­ния замороженного слоя на его поверхности.

Комбинированные сопловые головки причислены к пятой группе. В этих головках применены как хладагент, так и абразив для увеличения эффекта гидрорезания.

Как и при любом виде обработки материалов наиболее благоприятные условия для освоения процесса гидрорезания может быть достигнута за счет выбора его оптимальных пара­метров: давления рабочей жидкости, формы и диаметра отверстия сопла, рас­стояния сопла от разрезаемой поверхности, скорости подачи, числа проходов - (количество сопел, приходящихся на единицу длины реза), необходимых для разрезки материала.

Давление [2,3] жидкости оказывает наибольшее влияние на производительность гидрорезания.

Процесс гидрорезания возможен в случае, когда давление струн жидкости на единицу площади поверхности реза превышает предел прочности обрабатываемого материала. При равных условиях дальнейшее повышение давления истекающей струи жидкости (из-за возрастания ее кинетической энергии) приведет к увеличению толщины разрезаемого материала за один проход.

Давление рс, а затем и силы Рn которые создаются струей рабочей жидкости на поверхности контакта с обрабатываемой заготовкой, можно оп­ределить по формулам [3]:

                                              Рс=(0,5+e)×10-6×r×Vc2, МПа,                                           (1)

                        Рс=(0,5+e)×10-6×r×j× fc ×Vc2 , Н,                               (2)

где:  рс - давление струи жидкости на обрабатываемой поверхности материала;

         e - коэффициент сжатия струи, зависящий от профиля отверстия сопла (при коноидном профиле e»1);

         r - плотность рабочей жидкости;

        Vс - скорость струи рабочей жидкости, вытекающей из сопла (скорость реза);

         j - коэффициент, учитывающий эффект растекания струи и изменения скорости струи по мере ее удаления от сопла (j=0,92¸0,96).

          fс - площадь поперечного сечения выходного отверстия сопла.

Скорость струи рабочей жидкости, вытекающей из сопла Vс зависит от давления Vс=f(р).

В [2] для определения Vс приводится формула, предложенная Л.Ф.Верещагиным:                                                  (3)

Она основывается на данных о сжимаемости жидкости и по Бриджмену, плотность для всех точек струи принята неизменной, равной плотности воды, а коэффициент скорости равный единице.

Там же даны зависимости, первая из которых может быть использована для определения максимальных значений силы воздействия струи на преграду Рmax при различных параметрах истечения, полученная в результате мате­матической обработки экспериментальных данных:

Рmax ,                                                                             (4)

а вторая, полученная в результате исследований для определения влияния различных технологических параметров на силу резания РZ:

Рz= ,                            (5)

где    dс - диаметр отверстия сопла;

          h - толщина разрезаемого материала;

          sp- предел прочности материала на растяжение;

          S - подача.

Форма и диаметр выходного отверстия сопла оказывают влияние на качество водяной струи и ее компактность [2]. Из формулы (2) видно, что при равных условиях работы увеличение fс и, следовательно, диаметра выходного сечения сопла приводит к возрастанию Рn. Это обстоятельство позволяет констатировать, что при за­данных условиях работы за счет увеличения диаметра выходного отверстия сопла можно разрезать и более толстые материалы, но в этом случае площадь контакта струи с металлом возрастает и увеличенная Рn воздействует на большую площадь и давление на единицу площади не изменится. Увеличение диаметра сопла приводит к повышенному расходу рабочей жидкости и. следовательно, к возрастанию энергетических затрат на формирование струи.

Обычно наибольший диаметр сопла при резании материалов не превышает 0,3 мм (0,5 мм).

 Изменение диаметра отверстия сопла в меньшую сторону приводит к формированию струи с меньшим диаметром истечения, а ниже 0,05 мм к распылению струи.

Высоконапорные струи уменьшенного диаметра при встрече с контак­тирующей поверхностью подвержены более быстрому распаду.

Однако эффективность сопел малого диаметра определяется тем, что на формирование струй малых диаметров требуются меньшие энергозатраты.

Скорость подачи (подача)

Непрерывность любого вида резания материалов связана со скоростью относительного перемещения заготовки и инструмента (струи рабочей жид­кости), численное значение которой зависит от свойств обрабатываемого ма­териала. При равных условиях работы снижение скорости подачи приведет к падению производительности обработки, а ее увеличение к сокращению ве­личины энергии приходящей на единицу обрабатываемой поверхности и, следовательно, к уменьшению возможной глубины резания.

По результатам экспериментальных данных [2] предложена зависи­мость для определения подачи, обеспечивающей максимальную производительность при качественной резке листовых полимерных материалов:

                            S= .                     (6)

В [3] дана ниже следующая формула для окончательного определения силы резания РZ, которая в отличие от формулы (2) учитывает скорость Vn.

, МПа,                             (7)

где    a= Vn/Vc;

Vn - скорость перемещения обрабатываемой поверхности, контактирующей со струей рабочей жидкости.

Дистанция (l) между срезом сопла и поверхностью заготовки. Если учесть, что высоконапорная струя имеет наибольшую кинетическую энергию вблизи среза сопла, то чрезмерное удаление поверхности обработки от сопла может привести к исключению процесса гидрорезания.

В [2] на основании экспериментальных данных для определения l  предлагается зависимость:

                                                  l = (33 67) dс.                                                (8)

При этом меньшие значения l соответствуют меньшим диаметрам сопел и большим давлениям истечения струи и, наоборот, большие значения l - большим диаметрам сопел и меньшим давлениям истечения струи.

Число проходов определяется в зависимости от технических возможностей оборудования. При заданных условиях гидрорезание толстых материалов можно проводить за несколько проходов.

Рассмотренные технологические параметры, типичные для гидрорезания промышленных материалов, свойственны и для ряда других их видов, в том числе и биологических тканей.

Цены на гидроабразивную резку и раскрой материалов Вы можете посмотреть здесь.

Сделать заказ на гидроабразивную резку и раскрой материалов можно здесь или по телефону (095) 792-67-87

Информация
Технология гидроабразивной резки
Области применения технологии гидрорезания - гидрорезки
Преимущества резки водой
Статьи (архив)
Статья Резать водой. "Оборудование" #8 (80) Подробнее >>>
Статья Гидроабразивная разделительная резка Подробнее >>>
Технология, оборудование гидроабразивной резки промышленного
применения
Подробнее>>>
Некоторые сведения о гидрорезании материалов Подробнее>>>
ВНИМАНИЕ!!!
СКИДКИ ДО 25%!!!
для архитекторов и дизайнеров, строительных компаний и ДО 40% для продавцов камня
 
 
на главную Написать письмо