Абразивная водорезка: принципы, применение и влияние на индустрию

Водорезка — специализированная технология, использовавшаяся в отраслях от добычи до пищевой переработки с ~1850 г. В 1960-70-х произошли прорывы в технологиях, дизайне и производстве высоконапорных насосов. К 1990 г. высоконапорная водяная струя смешали с абразивом — родилась новая революция в форморезке: abraзивная водорезка. Открытие добавления абразива (гранат) в струю превратило её в точный шлифовальный инструмент, режущий ЛЮБОЙ материал, который можно потрогать. За следующее десятилетие процесс довели до прецизионной технологии не только для листового металла, а буквально для любого материала. Водорез обрабатывает сталь, алюминий, пластики, дерево, ковролин, пену, плитку, камень и буквально всё, что можно потрогать.

Ограничения водорезки

Есть правила и условия материалов. Во-первых, водорез должен пройти НАСКВОЗЬ материал — управляемая гравировка/абразивная обработка на заданной глубине обычно невозможна с точностью. Прерывистые резы (пустоты между стенками, трубами) не подходят — струя теряет контроль при выходе из первой стенки в полость, создавая широкий «дробовиковый» рисунок на противоположной стенке.

Ламинаты проблематичны, но только при проколке: струя, режущая слепое отверстие, пытается разделить слои. Есть низконапорные подходы, но не 100% надежны. Лучший метод — просверлить стартовое отверстие для ламинатов. Закаленное стекло, хрупкие керамики и подобное — тоже проблематичны: они трескаются при снятии напряжения режущим действием процесса.

Преимущества водорезов

Покрыв ограничения, остальной мир материалов и производства открыт и легко обрабатывается абразивной водорезкой. Простота управления делает её привлекательной для новичков и экспертов. Обычно нужен только файл контура в простом DXF — оператор вводит тип материала, толщину и желаемую точность. Благодаря простоте и гибкости многие компании заменяют или дополняют существующие методы водорезкой — точный метод без опасных паров и отходов, НЕ термический процесс. Это значит: детали из теплочувствительных материалов (большинство пластиков) не повреждаются и не уничтожаются при обработке. Сегодня водорезы способны выдавать давление >90,000 PSI (90 кпси).

Водорезы определяются тремя главными факторами:

1. Размер стола/ходы или емкость;
2. Давление резки;
3. Мощность резки (л.с. / hp).

Типичная система: стол 5' x 10' или 6' x 12', давление 60,000 psi (60 кпси), 30 л.с. электрический гидронасос. Давление насоса — и объем воды при этом давлении — сильно влияют не только на производительность, но и на операционные расходы. Насос 40 кпси может быть чуть дешевле в час, но буквально в 2 раза дольше режет ту же деталь до того же качества, удваивая себестоимость. Другой пример: 60 кпси при 30 л.с. дает 0.6 гал/мин (GPM) прессовода. Тот же станок при 60 кпси с 60 л.с. дает 1.2 GPM — позволяя оператору поднять скорость резки той же детали до тех же допусков на 40%.

Насосы

Два основных типа насосов для покупки/замены на водорезе. Интенсификаторные (Intensifier) популярнее за счет более высоких скоростей, постоянного давления и надежности. Описание типов для чистой воды и абразивной воды:

Прямой привод (Direct Drive)

Обычно 3 плунжера, приводные электрическим (или ДВС/дизелем) двигателем — коленвал, до 55 кпси. Преимущества:

• Меньшая инвестиционная стоимость насоса;
• Охлаждающая вода не требуется;
• Нет потерь производительности через гидравлическую систему масла;
• Объем высоконапорной воды выше, чем у интенсификаторного насоса.

Недостатки: давление постепенно падает с первой минуты работы по мере износа уплотнений и внутренних компонентов — влияет на скорость и качество реза. Больше внутренних изнашиваемых компонентов — чуть выше затраты на ТО и простой.

Интенсификатор (Intensifier)

Электрический (или ДВС/дизель) двигатель создает гидравлическое давление масла (обычно) 3 кпси+. Это давление передается в цилиндр, двигающий поршень туда-сюда. Поршень связан с плунжером в 20 раз меньшем диаметре. Высоконапорные уплотнения отделяют масло в камере поршня от воды в камере плунжера. Разница диаметров поршня и плунжера создает эффект интенсификации: 3 кпси масла → 60 кпси воды. Преимущества: давление выше и стабильнее — повышенные скорости и надежное качество поверхности. Недостаток: нужен охлаждающий воду для гидравлики и чуть ниже электрическая эффективность.

Любой тип насоса применим для чистой воды или абразивной. Любой абразивный водорез можно использовать как чисто водяной — просто убрав абразив. Но станки, спроектированные только для чистой воды, могут требовать серьезных модификаций для абразивной обработки. Типичные применения:

• Чистая вода: то, что режется ножом/ножницами — пищевка, бумага, ковролин, пена, стекловолокно, прокладки и т.д.
• Абразивная обработка: Металлы, пластики, плитка, камень, гранит и любые материалы, не режущиеся легко.
• Обрабатываемые материалы: Сталь, алюминий, нержавейки, медь, латунь, пластики, пена, прокладки, утеплители, ковролин, стекло, плитка, камень, дерево и др.

Популярные производители водорезов: Bystronic, Calypso, Esab, Flow, Omax, Jet Edge, Ward Jet, Hydra Jet, Romeo Engineering, Wardjet, KMT. Хотите узнать больше о водорезах или другом формовочном оборудовании? Посмотрите ресурс ниже или свяжитесь с нами.