Гидроабразивная резка материалов. Насосное оборудование

Машиностроительная отрасль для изготовления металлоконструкций использует заготовки с разным профилем и различной толщины. И для их получения используются различные методы резки. Но стоит отметить, что для резки толстых листов, свыше 150 мм, термические методы не подходят.

На помощь приходит гидроабразивная резка. Принцип основан на природных явлениях, когда вода, капающая на камень, вызывает в нем эрозию. Всем известна поговорка: «Вода камень точит». В природе процесс протекает в течение длительного времени. Искусственно созданные условия позволяют раскраивать различные материалы в кратчайшие сроки.

Основным отличием гидроабразивной резки от других методов является то, что процесс протекает без нагревания кромки материала (не выше 90°С). Вода подается под высоким давлением 600 МПа и на выходе имеет скорость около 2019 м/с, которая превышает скорость звука в три раза.

Установка гидроабразивной резки

Конструкция установки включает в себя следующие узлы:

  • корпус (станина);
  • стол координатный, располагается в ванне с водой, которая гасит энергию водяной струи;
  • емкость для воды, объем которой не менее 2 м³ ;
  • насосная станция, повышающая давление;
  • соединительные трубопроводы;
  • емкость для абразива;
  • система подачи и смешивания;
  • резак;
  • кожух защитный;
  • система управления;
  • система перемещения;
  • система очистки воды.

Для улучшения качества водоподготовки некоторые конструкции дооснащаются фильтрами, смягчителями, удалителями соединений железа.

Гидроабразивная установка способна резать следующие материалы:

  • металлы:
    • черные;
    • цветные;
    • жаропрочные стали;
    • нержавеющие стали;
  • композиты;
  • камни:
    • природные;
    • искусственные;
  • керамику;
  • все виды стекла;
  • бетон;
  • сотовые и пористые материалы;
  • мягкие материалы:
    • кожа;
    • ткань;
    • картон;
    • пластмасса;
    • полиуретан.

Оборудование для гидроабразивной резки работает следующим образом:

  • Заготовка из листового материала укладывается на стол. Стол состоит из несущих опор, выполненных из коррозионно-стойкой стали; быстросъемных ребер, которые меняются при износе.
  • Ванна заполняется водой до тех пор, пока заготовка полностью не скроется под ней. Это обеспечивает защиту рабочей зоны от пыли и шума. Громкость снижается до 65 Дб.
  • Насосная станция создает рабочее давление и подает воду по трубопроводам в рабочую зону, к резаку в смесительную камеру.
  • Резак оборудован форсункой, размер сопла которой равен 0,1 мм — 0,4 мм .
  • В смесительную камеру подается абразив. Используется гранатовый или кварцевый песок мелких фракций.
  • Получившаяся рабочая смесь, гидроабразив, выходит наружу через отверстие размером 0,6 мм — 1,2 мм. Струя выбивает из материала его частицы и смывает в ванну. Высокая скорость струи и твердость абразива позволяют вести раскрой на высокой скорости.
  • Координатный стол оборудован приводами, состоящими из линейного двигателя и ременной передачи. Стол перемещается в горизонтальной плоскости в двух координатах X и Y. Также предусмотрена вертикальная подача Z круговое вращение С и наклон резака А.
  • Наклон резака на угол ± 45° предназначен для создания фаски и коррекции реза. Чем толще материал, тем сильнее струя отклоняется от вертикальной плоскости. Для получения перпендикулярной плоскости торца применяется коррекция положения режущей головки.

Типы насосов

Одним из основных узлов станка считается насосная станция — насос высокого давления. В зависимости от необходимого давления воды используются два типа насосов:

  • плунжерные;
  • мультипликаторные.

Плунжерный насос или роторный прямого действия поднимает давление рабочей жидкости до 400 — 415 МПа. Плунжер перемещается в закрытой камере, вытесняя воду. При достижении необходимого давления срабатывает выходной клапан, рабочая жидкость подается на исполнительный орган. После снижения давления клапан закрывается и цикл повторяется. Для снижения риска гидроударов и для обеспечения плавности хода в схему включается гидроаккумулятор.

Мультипликаторный насос создает давление 400−600 МПа. Достигается данный эффект путем воздействия невысокого давления (первичного) на поршень, который толкает плунжер, который создает давление, увеличенное в 20 кратном размере за счет изменения площадей. Подаваемое первичное усилие в 20 МПа на выходе уже имеет рабочее давление равное 400 МПа. Непрерывность потока жидкости мультипликаторных насосов обеспечивает прокачка воды в обоих направлениях. Насосы двухстороннего действия.

Гидроабразивный резак

Сам гидрорезак имеет несложную конструкцию, состоящую из 2 трубок для подвода воды и абразива, смесителя для приготовления водной суспензии, сопла, формирующего струю и защитного кожуха.

Сопло резака подвергается интенсивному износу 3−4 мкм в час. Поэтому в некоторых случаях его изготовляют из драгоценных камней: сапфира, рубина, алмаза. Для создания реактивной струи в сопле предусмотрено отверстие равное 0,4 мм. При увеличении диаметра отверстия в сопле требуется более мощный насос.

Кромки на сопле должны быть шлифованными. Если на ней есть мелкая неточность или неровность создается зона турбулентности, приводящая сопло к выходу из строя. Сопла, изготовленные из рубина или сапфира, работают до 200 часов, а алмазные значительно дольше.

Смешивание абразива с водой происходит за счет разряжения в камере при проходе через нее воды. Смешивающую трубку на входе изготавливают в виде конуса, а используемый материал — композитный карбид.

Резак имеет 2 степени подвижности, что позволяет резать криволинейные поверхности. Фокусировать положение режущей головки помогает система высоты подъема и защиты от столкновений.

Защита от столкновений — это датчик удара, закрепленный на защитном кожухе головки. При появлении неровности на раскраиваемом металле подается сигнал в систему управления, и гидрорез останавливается до устранения возникшего чп или перемещается в вертикальной плоскости, компенсируя неровность поверхности.

Для отслеживания координат резаки оснащаются системой оптического локатора. Это влагозащищенная миниатюрная видеокамера. Передаваемое изображение переводится в систему счисления и ведется координация точек, записанных в память программы.

Преимущества и недостатки холодной резки

Достоинства:

  • незначительная температура не выжигает с торца химические элементы, тем самым свойства материала не меняются;
  • ровная поверхность по резу;
  • минимальные потери материала;
  • раскрой различных материалов;
  • возможность обработки деталей толщиной 300 мм и более;
  • технологическая точность;
  • чистота обработанной поверхности Ra 1.6;
  • минимальное расстояние от торца листа 0,5 мм ;
  • контур заготовки любой сложности;
  • пакетная обработка листовых материалов;
  • отсутствие больших механических нагрузок;
  • экологичность;
  • взрыво- и пожаробезопасность из-за отсутствия использования горючих газов;
  • быстрая замена изношенных сопел;
  • точность перемещений, погрешность 25 мкм.

Недостатки:

  • дорогой процесс;
  • невысокий ресурс работы сопел;
  • необходимость использования коррозионно-стойких материалов.

Область применения насоса для гидроабразивной резки

Некоторые материалы не приемлют термической обработки, а механическая резка может испортить внешний вид. Поэтому гидрорезка может быть единственным способом получения заготовок.

Где показывает наибольшую эффективность данный метод:

  • автомобилестроение;
  • авиастроение;
  • машиностроение;
  • электроника;
  • продукты питания;
  • художественное творчество.

Ведущие производители

Известные производители оборудования для гидрорезки:

  • Omax;
  • Water Jet Sweden ;
  • Alico;
  • Resato;
  • Flow;
  • PTV;
  • Bystronic .

Кроме иностранных производителей на российском рынке, присутствуют и отечественные производители, но они известны ограниченному кругу лиц.

Преимущества установок гидроабразивной резки DARDI

Компания «КИТ-КОМПЛЕКТ» является официальным представителем одного из ведущих производителей оборудования гидроабразивной резки — DARDI International Corporation. Мы не предлагаем стандартные комплектации, подходящие только под ряд отдельных задач. Мы предлагаем намного больше: гибкое изменение комплектации установок гидроабразивной резки под индивидуальные требования!

Наши установки – это, своего рода, конструктор, из которого Вы можете сами собрать станок, отвечающий всем Вашим требованиям, а не тратить время на безуспешные поиски оборудования с необходимым набором функций среди стандартных моделей.

Наше оборудование гидроабразивной резки имеет литой корпус, обеспечивающий стабильность и надежность работы, и надежные компоненты известных производителей (электрика — Schneider Electric; шаровинтовые пары — Тайвань; сервоприводы — YASKAWA). Комплектуются установки следующими опциями:

  • Конструкция. Может быть портальной или консольной. Портальные, обладают большими размерами, а, следовательно, позволяют раскраивать материалы больших размеров. Также портальные установки, обладают более высокой скоростью перемещения режущей головки и позволяют резать материал большей толщины. Консольные установки имеют более компактные размеры, по скорости и точности резки ничуть не уступают портальным. Также мы предлагаем роботизированные установки гидроабразивной резки, позволяющие выполнять трехмерную резку любого материала.
  • Система высокого давления. Мы предлагаем системы высокого давления от двух крупнейших производителей: KMT (Германия) и DARDI (Китай). Система высокого давления сердце станка, именно благодаря ее работе создается необходимое давление для того, чтобы вода стала высокоточным резаком. Вы можете выбрать насос с нужными техническими характеристиками (максимальное создаваемое давление, мощность, пропускная способность и т.д.)
  • Режущие головки с дополнительными осями. 4х и 5и осевые режущие головки позволят выполнять более сложную резку, осуществить резку под углом и по малым окружностям. Применение таких режущих головок позволит значительно сократить время работы в случае сложной фигурной резки.
  • Опцион. Доукомплектовать можно целым рядом дополнительных опций, направленных на увеличение производительности работ (автоматические системы выгрузки и загрузки абразива, наклонный рабочий стол, двойная режущая головка), защиту отдельных частей установок и продление срока их службы (система смягчения воды, система охлаждения масла, регулятор высоты режущей головки).
  • ЧПУ и программное обеспечение. Помимо перечисленного, Вы сами можете решить, каким программным обеспечением и устройством ЧПУ будет оборудован Ваша установка. Среди предлагаемых нами систем управления итальянская ESA, испанская Fagor и китайская Washing. Что касается ПО, независимо от того выберете Вы IGEMS (Швеция) или NewCam (Тайвань), Вы получите современное совместимое с AutoCAD программное обеспечение, обладающее всеми необходимыми функциями и возможностями.

Универсальность технологии гидроабразивной резки

Главное преимущество гидроабразивной резки ее универсальность. С помощью одного станка можно резать широкую номенклатуру материалов: стекло, резина, пластик, металлы и сплавы, натуральный и искусственный камень, дерево, композитные материалы, бумага, картон, ткани, продукты питания, углепластик, инструментальная сталь и прочее. В настоящее время технология гидроабразивной резки используется в следующих отраслях промышленности:

  • металлообрабатывающая отрасль (гидрорезка металла позволяет вырезать детали сложной геометрии из листового металла большой толщины);
  • строительство и архитектура (резка бетона, создание мозаики из камня, витражей и других элементов декора);
  • машиностроение (только гидроабразивные установки могут создать тонкий и точный криволинейные рез, не требующий дополнительной обработки);
  • аэрокосмическая и авиационная промышленность (станки гидроабразивной резки используются для работы с титаном и жаропрочными сплавами);
  • электротехническая промышленность (гидрорезка используется для резки стекла, слюды, целлюлозы, металлов и неметаллических материалов, а также композитных материалов, исключая их риск расслоения; тонкий пропил, высокая точность и отсутствие пыли определили широкое применение этой технологии при изготовлении печатных плат);
  • резинотехническая отрасль (резка водяной струей резины осуществляется быстро и с высокой точностью);
  • инструментальное производство (гидроабразивные станки дают возможность обрабатывать материалы, плохо поддающиеся традиционной обработке, например, карбид вольфрама или инструментальная сталь);
  • оборонная промышленность (возможность резать взрывоопасные вещества, углепластик, кевлар и прочее);
  • пищевая промышленность (водорезка замороженных овощей, фруктов и т.д.);
  • бумажная промышленность (резка гафрокартона, картона, бумаги);
  • реклама (гидрорезка применяется при создании сувенирной продукции из стекла или металла).

Принцип работы гидроабразивного оборудования

При всей своей многофункциональности процесс гидроабразивной резки достаточно прост. В его основе лежит технология сжатия воды до высокого давления, подмешивания к ней абразивного песка и подача на материал тонкой мощной струей. Оборудование гидроабразивной резки независимо от производителя и модели имеет одни и те же составляющие, от модели к модели меняется лишь размер рабочего стола и использование дополнительного опциона.

В общем случае процесс гидроабразивной резки начинается с включения оборудования в сеть, загрузки материала на стол и выбора оператором программы резки и основных параметров. Далее всю работу выполняет автоматика. После нажатия кнопки «Пуск» система посредством сервоприводов перемещает режущую головку в начальную точку. Вода проходит систему фильтрации и подается на вход системы высокого давления, где сжимается до давления 3800-6200 бар (зависит от модели насоса), а затем к режущей головке. В смесительную камеру головки подается абразивный материал (чаще всего гранатовый песок), проходя через камеру, струя воды захватывает и уносит абразив. Затем абразивно-жидкостная струя проходит через узкое отверстие сопла (0,2-0,5 мм); энергия высокого давления, таким образом, преобразуется в большую мощность и скорость струи. Через фокусирующую трубку вода в смеси с абразивом тонкой струей подается на материал, и осуществляется резка.
Весь процесс контролирует автоматика: при аварийном повышении давления открывается сбросной клапан, за соблюдением безопасного расстояния между головкой и материалом следит система защиты от столкновений.

Резка водой — технологичное, экономически выгодное и экологически чистое решение для порезки любых твёрдых и вязких материаров. Применяется в легкой, тяжелой и пищевой промышленности для фигурного раскроя любых материалов

Принцип работы станков гидроабразивной резки металла

Во время протекания процесса гидроабразивной резки металла происходит смешение воды с абразивом в специальной камере. Полученная гидроабразивная смесь проходит через узкое сопло резака под высоким давлением и огромной скоростью, превосходящей скорость звука в 3 раза.

Преимущества станков гидроабразивной резки металла над оборудованием для термической обработки

  • Отсутствуют зоны термического воздействия
  • меньшая механическая нагрузка на обрабатываемый материал, благодаря чему упрощается обработка сложных деталей, особенно из материал небольшой толщины.
  • Нет выделений пыли, токсичных испарений и дыма в процессе обработки материала.
  • Нет необходимости иметь широкий набор инструмента и регулярно его затачивать
  • Минимальные потери материала при гидроабразивной обработке
  • Высокое качество обработки гидроабразивной резкой позволяет не выполнять повторную обработку материала.
  • Высокая скорость резки материалов большой толщины (до 100мм) при использовании гидроабразивной резки металла
  • Гидроабразивная резка металла позволяет избежать повреждений краев отверстий, расположенных на очень близком расстоянии друг от друга.
  • Широкий диапазон выбора обрабатываемых материалов и толщин при работе оборудованием гидроабразивной резки металла.
  • Простое и быстрое программирование системы ЧПУ для выполнения фигурных раскроев при использовании гидроабразивного станка ЧПУ.

Применение оборудования для гидроабразивной резки:

Список материалов, обрабатываемых станками гидроабразивной резки:

  • Сталь (в том числе нержавеющая), титан, медь, алюминий, олово
  • Мрамор, гранит, керамика, композитные материалы, пенопласт, поролон (ппу), отделочные материалы.
  • Стекло
  • Бумага, картон, гипс, деревообразные материалы, фанера, минеральная и стекловата, резина, кожа, пластик.
  • Рыба, мясо, торты все продукты пищевой промышлености

Особенности применения станков гидроабразивной резки

Сегодня гидроабразивная резка является одним из наиболее продвинутых технологически вариантов для обработки твердых материалов. Станки гидроабразивной резки позволяют экономично обрабатывать практически любой материал, начиная от металла и мрамора, заканчивая полимерами, кожей и даже кондитерскими изделиями. Существенным плюсом является простота в использовании и обучении работе на станках гидроабразивной резки, а также экологичность при использовании данного вида оборудования, что несомненно положительно влияет на простоту внедрения гидроабразивных станков в Ваше производство.

Во всех типах гидроабразивного оборудования в основе резки лежит высокоэнергичная струя воды с примесью мелкодисперсного абразива. Параметры струи с легкостью контролируются и изменяются в зависимости от специфики поставленной задачи. Наши станки могут производительно использоваться по всех сферах промышленности, исключениями не являются даже такие сложные отрасли как машиностроение и аэрокосмическая промышленность.

Важной особенностью станков гидроабразивной резки является наличие системы ЧПУ, благодаря которой Вы сможете выполнять фигурный раскрой любого материала без особых усилий — надо лишь вгрузить чертеж для раскроя и выбрать тип обрабатываемого материала в программе, контролирующей работу гидроабразивного станка.

Стоимость обработки на установках гидроабразивной резки выгодно отличается от традиционной лазерной и плазменной резки. Благодаря замкнутому циклу использования абразива, Вы подолгу не теряете расходные материалы, существенно снижая расходы на производство.

Продажа гидроабразивных станков с чпу в России осуществляется с нашего склада, либо через ближайшего к вам дилера, у которого вы также сможете получить сервисное обслуживание и пользовательскую поддержку.

    Подведем итог несомненных достоинств, характерных для оборудования гидроабразивной резки:

  • высокая точность раскроя, почти не уступающая лазерной и превосходящая механическую, газовую и плазменную резки.
  • Универсальность использования
  • Обработка происходит с большой скоростью
  • Безотходность (благодаря замкнутому циклу) и экономичность.
  • Работа с тугоплавкими материалами, а также с высокопрочными материалами, вязкими материалами и прозрачными материалами.
  • Полное отсутствие зон термического нагрева при обработке в зонах реза.
  • Выполнение раскроя любой сложности.
  • Минимум воздействия (механического) на заготовку.
  • Резка материала большой толщины.
  • Компактность и простота в эксплуатации
  • Экологичность производства
  • Автоматизация (благодаря системе ЧПУ)

Станок гидроабразивной резки «W-Jet»

При резке металла всегда учитывается качество реза. Станок гидроабразивной резки металла позволяет резать метал с самой высокой точностью, при резке не происходит закаливание торцов и после резки на гидроабразивном станке, можно производить запуск изготовленных деталей в работу без дополнительной доработки.

Станок гидроабразивной резки с ЧПУ модели W-Jet отличает многообразие применения: один станок поможет вам в раскрое большого количества различных материалов разной толщины. Благодаря тому, что на материал при резке нет никакого воздействия (в том числе и бокового давления), вам нет необходимости закреплять заготовку на рабочем столе,а это позволяет вам резать хрупкие материалы и тонкие материалы. На нашем оборудовании мы используем насосы и все комплектующие и расходные материалы от фирмы КМТ waterjet. При работе на гидроабразивной возможно минимизировать отходы материала, поскольку толщина струи составляет всего 1,5 мм. Наше оборудование позволит вам получить продукцию высокого качества по конкурентноспособной цене.

Подробнее…