История водоструйной резки: Доказанный путь инноваций и точности

Технология водоструйной резки — один из самых распространенных методов, применение которого найдете во многих сферах — от качественных мраморных столешниц до промышленных инструментов и процессов.

Оборудование для водоструйной резки выглядит очень современным и высокотехнологичным. Однако история процесса старше, чем вы думаете.

Глубокий взгляд на происхождение и эволюцию водоструйной резки:

Кто изобрел водоструйную резку?

Первую патенту на водоструйной резак получил Норман Франц — профессор Британского колумбийского университета. Его процесс использовал воду под давлением 10 000 psi.

Корни водоструйной резки уходят в середину XIX века. Первое применение — удаление глинистых и гравийных отложений. Использование водяных струй в горном деле называется гидроэрозионным горным делом.

Есть свидетельства использования водоструйной резки в 1850-х в России и Новой Зеландии для разработки угольных шахт.

Модифицированные формы применялись для золоторазработки — очистка золотых жил от земляных и каменных примесей. Давление воды — всего около 800 psi. Американская золотая лихорадка дала мощный импульс развитию технологии.

В 1930-х американские и инженеры оптимизировали процесс для очистки отливок, но давление все еще было низким — около 1500 psi.

Когда были изобретены водяные струи?

Разные типы водоструйных резаков появлялись в разное время. Хронология изобретений:

Когда развилась чистая водоструйная резка?

История водоструйной резки ведется с 1850-х для горного дела. Но практическое применение для резки началось в 1930-х бумажными компаниями для резки толстых пачек бумаги.

Первое зафиксированное применение — 1933 год: бумажная компания в Висконсине использовала процесс для резки горизонтально движущихся пачек бумаги.

Когда развилась абразивная водоструйная обработка?

Абразивная водоструйная технология была развита в основном египетско-американским инженером Мохамедом Хашишем. Эти резаки быстро нашли коммерческое применение.

До Хашиша абразивная водоструйная резка существовала, но применялась только для влажной абразивной очистки (wet blasting). Его разработка открыла путь к точной резке.

Когда развилась жидкоструйная обработка?

Джон Парсонс в 1950-х импровизировал и развил методы жидкоструйной обработки. Давление — 6900 бар. Применение: аэрокосмическое оборудование и пластики.

Когда появился первый коммерческий водоструйной резак?

Водоструйные резаки вышли на коммерческий рынок в 1970-х, представленные корпорацией Bendix.

Хронология развития водоструйной резки

Краткая история развития технологии:

1930–1940

• Низконапорные системы применялись в бумажной промышленности. Технология узкого пучка воды разработана Лесли Тирреллом и Элмо Смитом.
• Ранние горные водоструи имели широкие струи. В 1930-х появились узкие пучки.
• Главная проблема — поиск надежного высоконапорного насоса для достаточного давления.

1940–1950

• Давление воды в резаках выросло, метод применили в авто- и авиапромышленности.

1950–1960

• 1956: Карл Джонсон (Durox International, Люксембург) адаптировал технологию для резки мягких пластиковых форм.
• 1958: авиационный инженер создал резаки с давлением 100 000 psi (6900 бар). Применялись для аэрокосмических материалов и пластиков. Использовались гиперзвуковые жидкостные струи, пробивающие сплавы, включая нержавейку.
• Высокое давление эффективно резало твердые материалы, но вызывало расслоение. Требулись доработки.
• Норман Франц провел первые испытания абразивного водоструйного станка. Абразивный поток резал древесину.

1960–1970

• Водоструйная резка применялась для камня, металла, полиэтилена. Давление — около 4000 бар.
• 1962: инженер Union Carbide Филип Райс экспериментировал с пульсирующими водоструйными резаками ~50 000 psi.

1970–1980

• Bendix запустила коммерческую систему водоструйной резки. Главный успех — корундовые кристаллические сопла, выдерживающие сверхвысокие давления.
• Мохамед Хашиш создал концепцию долговечного абразивного сопла, выдерживающего процесс абразивной резки. Революция в отрасли — абразивная резка стала доступна для множества материалов.

1980–1990

• Boride Corp разработала абразивные сопла из керамического вольфрамо-карбида.
• Ingersoll-Rand стала одним из крупнейших поставщиков абразивных водоструйных резаков.

1990–2000

• Omax представила системуmotion control для водоструйных резаков, позволяющую движению струи.

2000–2010

• Разработка нулевой конусности (zero-tapper) — повышение точности.
• Разработка многоосевой водоструйной резки — сложные выемки в заготовке.

2010 — наши дни

• Водоструйная резка включает 6-осевую возможность — еще более сложные формы.
• Множество совместимого ПО с предустановленными профилями для частых резов и возможностью кастомных дизайнов.

Будущие технологии водоструйной резки

Один из последних трендов — разработка более компактных водоструйных резаков. Малые габариты позволяют фabricаторам внедрять технологию без проблем с пространством.

Компактные резаки открывают технологию для мелких фabricаторов, а не только спецмастерских.

Скорость резки также улучшается: повышение давления, более эффективное ПО и высокая вычислительная мощность.

Еще одно направление — преодоление пределов ультравысоконапорных насосов. Они сniosут границы технологии, сделав её применимой к самым толстым материалам.

Заключение

Хотя водоструйная резка существует более столетия, процесс постоянно эволюционирует. Любая отрасль использует её напрямую или через продукты, сделанные этим методом.

Судя по трендам, неудивительно будет найти водоструйные резаки на конвейерах большинства производителей. Универсальность по материалам создает высокий спрос на эти станки.