Водоструйная машина технология гидроструйной обработки

Технология гидроструйной обработки видится одним из быстроразвивающихся технологических процессов в мире. Практически не существует ограничений в плане обработки для такой техники, какой является водоструйная машина. Соответственно, многие производственные компании разных видов деятельности стремятся заполучить такого рода оборудование для наращивания эффективности и производительности.

Водоструйная машина – основы технологии гидроструйной обработки

Процесс водоструйной обработки предоставляет уникальные возможности по достижению эффективности операций, направленных на снижение затрат и поддержание качества продукции. Поэтому полные знания технологии гидроструйной обработки неизбежно оборачиваются массой преимущественных показателей в работе той или иной компании.

Водоструйные машины появились вначале 1970-х годов и предназначались под работу с материалами мягкой структуры. Спустя десять лет, появились гидроабразивные устройства, представляющие инструмент под работу с материалами твёрдой структуры.

Конструкция подобных аппаратов предполагает подачу воды насосом через водовод к к специальной головке. На первый взгляд технология проста и понятна. Однако процессом предусматривается использование сложных по структуре материалов, а технологии и дизайн требуют профессионального подхода.

Современные водоструйные машины рассчитаны на рабочее давление 4100-6400 атмосфер. Давление воды внутри бытового водопровода (для сравнения) составляет 4-6 атмосфер. Схемой аппарата гидроструйной обработки жидкость подаётся на рабочую головку по линии сверхвысокого давления. Подающая жидкость линия содержит:

• тройники,
• колена,
• вертлюги,
• гибкие отводы из нержавеющей стали.

Рабочая головка имеет пневматический клапан на две позиции, высокоскоростного действия. Этим элементом регулируется прохождение жидкости сквозь отверстие (сопло), где и формируется сверхзвуковой жидкостной поток. На практике применяются головки только жидкостной подачи и головки подачи жидко/абразивной смеси.

Однако, водоструйная машина обеспечивает обработку не силой давления, а скоростью потока жидкости. Исходящая под высоким давлением из отверстия рабочей головки жидкость образует струю высокой скорости хода. Соответственно, чем больше сила давления, тем выше показатель скорости струи.

При величине давления 30 бар/см² водопроводная вода, исходящая из крана даёт скорость хода струи около 100 км/ч. Соответственно, с величиной давления 42500 бар/см², что даёт водоструйная машина, скорость струи жидкости достигает значения 4000 км/час). Этот показатель втрое перекрывает показатель скорости звука.

Водоструйная машина + фактор чистоты обработки

Водоструйной машиной обеспечивается исключительная чистота обработки. Технология отличается применением тончайшей жидкостной струи (диаметр 0,004-0,010 мм), чем обеспечивается безупречная обработка.

Значительная доля применений гидроструйной технологии связана с мягкими материалами, из которых делают, к примеру:

• механические прокладки,
• предметы одежды,
• бумагу,
• ковровые изделия,
• пищевые продукты.

Между тем, внедрение в технологию способа абразивного действия привело к появлению аппаратов, способных успешно работать с материалами твёрдой структуры.

Машина водоструйная абразивного действия

Абразивная технология предполагает добавление в конструкцию систему подачи гранатового абразива. Этот компонент смешивается с водой, обеспечивая на выходе плазму обработки твёрдых материалов:

• металлов,
• керамики,
• камня,
• стекла,
• композитов.

Конструктивно аппаратура позволяет буквально за две минуты переключиться с режима мягкой гидроабразивной операции на операцию абразивного действия. Второй режим позволяет обработать практически любой материал твёрдой структуры, толщиной от долей миллиметра до десятков сантиметров.

Также следует отметить: добавлением абразива увеличивается мощность действия в тысячу раз. Чтобы избежать попадания загрязнений в область насоса, абразив сохраняется чистым и сухим в бункере сыпучих материалов, а добавление к потоку головки выполняется в последний момент. Ускоренный потоком жидкости абразив, буквально, летит к цели на скорости пули.

Таким образом, абразивная водоструйная машина представляет систему формирования суспензии, куда входят:

• вода,
• абразив,
• некоторый объём воздуха.

В частности, процессом используется примерно 3,8 литра воды и 0,45 кг абразива расходом за минуту. Размер абразивного зерна варьируется показателем 50-220 меш граната. Правда, наиболее распространённым значением отмечается показатель — 80 меш. Показатель «меш» («mesh») определяет количество отверстий на линейный дюйм.

Технология гидроструйной обработки + очевидные преимущества

Гидроструйная технология признана одной из наиболее универсальных технологий, используемых в производственных целях по всему миру. В любом случае, дополняет или заменяет другие технологии, например:

• фрезерование,
• лазер,
• EDM,
• плазма,
• маршрутизаторы.

Здесь не применяются вредные пары или жидкости, не образуются опасные материалы в процессе работы. На поверхности целевой структуры не остаётся зон термического влияния или механических напряжений. Это действительно универсальный, производительный процесс холодной обработки.

Водоструйная машина + работа с материалами без нагрева

Водоструйной машиной удаление частиц материала осуществляется иначе, чем в случаях других процессов, так как имеет место процесс холодной операции. Очень небольшое количество материала удаляется посредством процесса сверхзвуковой эрозии. При этом выделения тепла не отмечается практически совсем.

Поскольку тепло не выделяется, отсутствует зона термического влияния, а оставшаяся обрезанная кромка представляет собой первичный материал, сохраняющий первоначальные свойства. Здесь отмечается существенное преимущество для инженеров, учитывая поведенческие факторы материала.

Например, критически важные компоненты аэрокосмической отрасли часто предписывают работы с материалами без фактора нагрева. Зона термического влияния искажает форму, делает поверхности хрупкими, что затрудняет выполнение вторичных операций.

Универсальность технологии относительно применения

Гидроструйная обработка показала возможности производства операций, которые другие технологии попросту не поддерживают:

• создание тонких деталей из камня,
• быстрое сверление отверстий в стекле и металлах,
• резка толстого титана,
• резка пищевых продуктов и т.д.

Налицо уникальная гибкость технологии. В частности, рабочую головку инструмента допустимо крепить к различным машинам.

Популярным станком, применяемым для удержания или перемещения чистой или абразивной жидкостной струи, выступает аппарат придания формы, аналогичный тем устройствам, которые выполняют плазменную, лазерную, фрезерную резку.

На станке придания формы материал помещается (или закрепляется) на рабочем столе, режущая головка перемещается в плоскости X-Y. Рабочая головка станка допускает пять осей движения под углом. Система формообразования содержит:

1. Систему сверхвысокого давления, режущую головку, водопровод.
2. Систему управления двигателями, человеко-машинный интерфейс.
3. Станок с осями X, Y, Z и улавливателем материальной поддержки.

Не менее важным преимуществом технологии является отсутствие фактора деформации для целевой обрабатываемой структуры. Если структура не подвергается стрессовой составляющей, исключаются напряжения. Однако существуют материалы, подвергаемые напряжению уже в момент помещения на рабочий стол.

Например, закалённое стекло по своей природе подвергается высоким нагрузкам, поэтому способно раскалываться на тысячи мелких осколков. Соответственно, недопустимо обрабатывать закалённое стекло даже посредством водоструйной машины.

Другие примеры практического оперативного действия

Среди иных примеров — снятие напряжений с внешней стороны кромки холодногнутого металла. Листовой металл из нержавеющей стали обычно содержит напряжения, возникающие в процессе холодной прокатки. В таких случаях, когда струя жидкости водоструйной машины прорезает внешний край, появляется риск деформации материала.

В свою очередь, абразивная водоструйная машина в процессе работы не вызывает напряжения, а напротив, снимает. Однако именно этот фактор и становится причиной деформации. По этой причине начинают резку с внутренней стороны края напряжённой структуры, чем сводят к минимуму деформацию, вызванную снятием напряжения.

Современные водоструйные машины нередко оснащаются устройствами отслеживания контура. Таковые перемещаются вверх и вниз по искривлённой поверхности, чем достигается некоторое улучшение, но вырезание точной детали из деформированной пластины невозможно без выравнивания. Если структура сильно деформирована, невозможно получить деталь нужной точности.

---

При помощи информации: FlowWaterJet