Гидроабразивная обработка – принцип работы, преимущества и недостатки применения

Водоструйная обработка (WJM), также называемая гидроабразивной резкой, представляет собой нетрадиционный процесс обработки, при котором высокоскоростная струя воды используется для удаления материалов с поверхности заготовки. WJM можно использовать для резки более мягких материалов, таких как пластик, резина или дерево. Для резки более твердых материалов, таких как металлы или гранит, в воду смешивается абразивный материал. Когда абразивный материал используется в воде для процесса обработки, это называется гидроабразивной обработкой (AWJM).

Принцип работы

Он основан на принципе водной эрозии. Когда высокоскоростная струя воды ударяется о поверхность, происходит удаление материала. Струя чистой воды используется для обработки более мягких материалов. Но для резки более твердых материалов некоторые абразивные частицы смешиваются с водой для обработки, и это называется AWJM (абразивная гидроабразивная обработка)

Абразивные материалы

Наиболее часто используемыми абразивными частицами в AWJM являются гранат и оксид алюминия. Песок (SiO2) и стеклянные шарики также используются в качестве абразива. Функция абразивных частиц заключается в повышении режущей способности водяной струи.

Также читайте: 

• Электрохимическая обработка (ЭХО) — принцип работы, оборудование, преимущества и недостатки при применении
• Обработка лазерным лучом — основные части, принцип, работа с приложением
• Как работает процесс электронно-лучевой обработки?

Основные части гидроабразивной обработки

Различные части гидроабразивной обработки

1. Гидравлический насос

Он используется для циркуляции воды из резервуара для хранения во время процесса обработки. Насос подает воду в мультипликатор под низким давлением около 5 бар. Также используется бустер, повышающий начальное давление воды до 11 бар перед подачей ее в мультипликатор.

2. Гидравлический усилитель

Он используется для повышения давления воды до очень высокого давления. Он получает воду от насоса под давлением 4 бар и увеличивает ее давление до 3000-4000 бар.

3. Аккумулятор

Он временно хранит воду под высоким давлением. Он подает эту жидкость, когда требуется большое количество энергии давления. Это устраняет колебания давления в процессе обработки.

4. Смесительная камера или пробирка

Это вакуумная камера, в которой происходит смешивание абразивных частиц с водой.

5. Клапан управления:

Он управляет напором и направлением струи воды.

6. Регулятор потока или клапан

Поток воды регулируется с помощью регулятора расхода.

7. Форсунка

Это устройство, которое используется для преобразования энергии давления воды в кинетическую энергию при гидроабразивной обработке. Здесь сопло преобразует напор водяной струи в высокоскоростной луч водяной струи. Наконечник сопла сделан из рубина или алмаза, чтобы предотвратить его эрозию.

8. Система слива и уловителя

После обработки мусор и обработанные частицы отделяются от воды с помощью дренажно-улавливающей системы. Он удаляет частицы металла и другие нежелательные частицы из воды и отправляет их обратно в резервуар для дальнейшего использования.

Также читайте: 

• Ультразвуковая обработка (USM) — основные детали, принцип работы, преимущества и недостатки применения
• Разница между встречным и попутным фрезерованием — что лучше?
• Что такое токарный станок? Основные части, операции и работа

Работа гидроабразивной обработки

1. Вода из резервуара подается в мультипликатор с помощью насоса.
2. Усилитель увеличивает давление воды с 5 бар до 3000-4000 бар. Эта вода под высоким давлением из мультипликатора подается в сопло, а также в аккумулятор.
3. Аккумулятор хранит воду высокого давления и подает ее в любой момент, когда это необходимо. Он используется для устранения колебаний требований к высокому давлению при обработке твердого материала.
4. Затем вода под высоким давлением подается в сопло, где энергия высокого давления воды преобразуется в кинетическую энергию. Струя воды с очень высокой скоростью (1000 м/с) выходит через сопло в виде узкого луча.
5. Абразив, такой как гранат или оксид алюминия, смешивается с водой внутри сопла. В насадке находится смесительная камера, где абразивы смешиваются с водой под высоким давлением.
6. Эта высокоскоростная струя воды, ударяясь о поверхность в/п, удаляет с нее материал.
7. Водяная струя после механической обработки собирается в дренажно-улавливающей системе. Здесь из воды удаляется мусор, металлические частицы и она подается в резервуар-накопитель.

Работа будет такой же, как и при гидроабразивной обработке, но абразивные частицы не смешиваются с высокоскоростной струей. Из выходного отверстия сопла выходит только чистая струя воды.

Преимущества

• Он может резать материалы, не нарушая их исходную структуру. И это происходит потому, что нет зоны термического влияния (ЗТВ).
• Он способен выполнять сложные и замысловатые разрезы материалов.
• Рабочая зона в этом процессе обработки остается чистой и свободной от пыли.
• Низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, поскольку в нем нет движущихся частей.
• Термическое повреждение заготовки незначительно из-за отсутствия тепловыделения.
• Он может резать более мягкие материалы (WJM), такие как резина, пластик или дерево, а также более твердые материалы (AWJM), такие как гранит.
• Он безопасен для окружающей среды, так как не создает загрязнения или токсичных продуктов.
• Он имеет большую точность обработки. Допуски порядка ± 0,005 дюйма могут быть легко достигнуты.

Недостатки

• Используется для резки более мягких материалов. Но AWJM может резать более твердый материал ограниченной толщины.
• Этот процесс не позволяет обрабатывать очень толстый материал.
• Первоначальная стоимость WJM высока.

Приложение

• Водоструйная обработка используется в различных отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, автомобильная и авиакосмическая, для выполнения операций резки, формовки и развертывания.
• Материалы, которые обычно обрабатываются гидроабразивной струей (WJM или AWJM), включают резину, текстиль, пластик, пену, кожу, композиты, плитку, каменное стекло, продукты питания, металлы/бумагу и многое другое.
• WJM в основном используется для резки мягких и легко поддающихся обработке материалов, таких как тонкие листы и фольга, дерево, сплавы цветных металлов, текстиль, соты, пластмассы, полимеры, кожа, замороженные материалы и т. д.
• AWJM обычно используется для обработки тех материалов, которые трудно поддаются обработке. Он используется для обработки толстых листов из стали, алюминия и других коммерческих материалов, армированных пластиков, композитов с металлической матрицей и керамической матрицей, слоистых композитов, камня, стекла и т. д.
• Помимо процесса механической обработки, струя воды под высоким давлением используется для удаления краски, хирургии, очистки, наклепа для снятия остаточного напряжения и т. д.
• AWJM также можно использовать для сверления, фрезерования карманов, токарной обработки и развертывания.