В чем суть резки металла водой, преимущество метода, область его применения.
Your browser does not support the video tag.Резка листового металла производится на многих промышленных предприятиях. На многих из них к качеству реза предъявляются повышенные требования, не позволяющие использовать для этой цели многие традиционные методы. Резка металла водой стала отличной альтернативой, с помощью которой можно раскраивать самые разные материалы.
Технология гидрорезки
Суть способа состоит в том, что металлический лист режется с помощью жидкости, в которую добавлен абразивное вещество. Вода поступает под высоким давлением (4 тысячи атмосфер).
Последовательность процедуры такова:
- Вода поступает из особой емкости под давлением в смесительную камеру.
- В ту же камеру подается абразивное вещество (гранитный песок).
- Вода и песок смешиваются и поступают в сопло для резки.
- Струя направляется в нужное место и разрезает металл.
Подобная технология обеспечивает высокую скорость работы и качество реза.
Преимущества технологии
Часто бывает, что гидроабразивная резка становится идеальным вариантом обработки многих деталей. Причины в преимуществах метода:
- Температура в области реза не превышает 60-90⁰ С. Следовательно, металл не подвергается термическому воздействию.
- Экономичность. Больших остатков при раскрое листов не остается.
- С помощью гидроабразивной резки можно обрабатывать листы толщиной 8 мм.
- Качество реза. В кромках изделий отсутствуют оплавления и пригорания. Поэтому срезы идеально ровные.
На предприятия, где существует вероятность возгорания, резка металла водой — единственно возможная технология.
Применение резки водой
При подобной обработке поверхность металла не испытывает механического и термического воздействия.
- природные камни;
- стекло;
- железобетон;
- пластик, резина и т.д.
Способ резки металла водой, предлагаемый компанией ООО «ПСК «Зелматик», считается универсальным. Он позволяет обрабатывать заготовки любых размеров, от миниатюрных до очень больших, с одинаковой точностью.
Оставить заявку и проконсультироваться по интересующим вопросам вы можете:
Цена гидроабразивной резки металла водой, раскрой в Москве и Московской области | Металлоизделия и металлоконструкции
Обработка при помощи резки металла водой или гидроабразивная резка является инновационной технологией изготовления изделий, которая широко применяется из-за своих уникальных возможностей. В нашей компании обработку металла осуществляют как для юридических, так и для частных лиц.
Гидроабразивная резка металла в Москве. Технология процесса.
При гидроабразивной резке листовой материал раскраивается при помощи струи воды, имеющей добавку из абразивного материала. Поток жидкости поступает под высоким давлением, за счет прохождения через маленькое отверстие, а скорость напора достигает 900 м в минуту. Процесс осуществляется при помощи управления компьютерными программами.
Аппаратура, с помощью которой можно выполнить гидроабразивную резку металла:
- • насосное оборудование;
- • режущие головки;
- • элементы, которые отвечают за подачу абразивного материала;
- • координатный стол с ёмкостью и элементами, движущими режущие головки;
- • система, управляющая оборудованием.
Преимущества при резке металла водой. Цена обработки доступна каждому клиенту.
- • Данным способом можно обрабатывать не только заготовки из металла, но и другие материалы – стекло, керамика, каучук и так далее.
- • Изделия не подвергаются давлению, а края не имеют шероховатостей и оплавлений.
- • Возможность изготовление сложных фигурных деталей.
- • Линия разреза имеет ширину около одного миллиметра.
- • Металлический материал не деформируется в линии разреза, так как значение температуры не превышает 90 градусов Цельсия.
- • При резке не ухудшаются свойства металлического материала.
- • При обработке расходуется очень мало обрабатываемого металлического материала.
- • Такой вид резки единственный, который применяется при работах на пожаро- и взрывоопасных объектах.
Гидроабразивная резка позволяет обеспечить минимальную шероховатость на краях металлических изделий, благодаря высокому качеству среза.
Другие положительные качества, если выполнять резку металла водой под давлением:
- • пожарная безопасность вида резки;
- • экономичные расходы обрабатываемого материала;
- • Экологичная технология резки, при которой отсутствует выделение газа и других вредных веществ;
- • Обработка при низкой температуре (до 90 градусов), при которой не выгорают легирующие добавки в металле;
- • Высокая точность обработки изделий со сложными контурами.
Резка металла в Москве и Московской области на гидроабразивном оборудовании
Процесс обработки металлических изделий будет наиболее эффективным при точном подборе таких компонентов, как давление и расход жидкости, а также величина и расход абразивного материала. Чтобы резка прошла безупречно, необходимо наличие профессионального опыта, знаний и современного специального оборудования. Высокотехнологичная оснастка и профессиональные опытные специалисты нашей компании гарантируют отличные результаты выполненных работ всем нашим клиентам.
Наши мастера проведут раскрой гидроабразивной резкой таких материалов, как сталь, титан, медь, латунь, алюминий, стекло, гранит и мрамор. Обработать детали можно при помощи гидроабразивного оснащения, работающего как с тонкостенными изделиями, так и с заготовками, имеющими толщину до 180 миллиметров.
Гидроабразивная резка металла — расценка в смете
В нашей компании Вы можете раскроить металлические заготовки в любом объеме с высокими показателями скорости и качества работ.
Будем рады поработать для Вас!
Наш телефон: +7(977)830-28-29
Наш e-mail: [email protected]
Технология гидроабразивной резки, ее особенности и преимущества
Гидроабразивная резка чистой водой или с абразивными материаламиОбычно гидрорезка мягких материалов осуществляется с использованием чистой воды, а более твердые материалы обрабатываются смесью воды и абразива.
Гидроабразивная резка чистой водой
Этот метод используется, главным образом, для мягких материалов, например, пластмассы, текстиля, бумаги, уплотнительного материала, металлической фольги, фанеры, пищевых продуктов и т.д. Обычная водопроводная вода подается под давлением и нагнетается через небольшое сопло из драгоценного камня таким образом, что создается режущая струя большой мощности. Эта струя выходит из сопла со скоростью в три раза превышающей скорость звука, и может быть использована для резки материалов при высоких скоростях (определяемых свойствами материала).
ПРИМЕРЫ РЕЗКИ, ВЫПОЛНЕННОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЧИСТОЙ ВОДЫ
Абразивная резка
Методы абразивной резки применяются для таких твердых материалов как металл, стекло, минералы, бетон, стеклокомпозитные материалы, керамика, алюминий или окись кремния. Другими словами, абразив добавляется в тех случаях, когда чистая вода не в состоянии разрезать материал соответствующим образом.
ПРИМЕРЫ РЕЗКИ, ВЫПОЛНЕННОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АБРАЗИВА
Резка металла водой — видео гидроабразивной резки
Начать статью предпочтительнее будет с вопроса. Действительно, чем резка металла водой (видео процесса этого, к слову, можно найти на нашем портале) будет отличаться от других существующих способов резки металла?Наиглавнейшее, на наш взгляд, отличие состоит в том, что при такой резке не будут использоваться никакие режущие элементы — металлические или же керамические.
Не применяются также дуга и электричество, не применяется и специализированный газовый резак. Все процессы выполняются исключительно с помощью обыкновенного абразива и воды, которые в качестве струи (в смешанном виде) подаются в заданном направлении под высоким давлением.
Даже если происходит резка металла водой своими руками, в конечном итоге должен обязательно получаться ровненький шов, который выполнен с помощью той же воды и того же абразива (нередко, в качестве абразива может применяться разнородная металлическая крошка, песчаные насыпи и другие материалы).
Необходимо отметить — у такого способа, как гидроабразивная резка металла, цена которой может отличаться (в дальнейшем, в статье будет рассказано, почему) имеется определенное количество существенных положительных моментов!
Первое, на что обращают внимание сварщики — это то, что резка металла водой (видео это прекрасно демонстрирует) позволяет избежать травматических последствий для рабочего.
Сам металл, в большинстве случаев, будет нагреваться вплоть до температурных показателей, находящихся в диапазоне от шестидесяти до девяноста градусов по Цельсию, но не более.
Умелый мастер, использующий станок гидроабразивной резки металла, цена на который в последнее время несколько упала по причине возрастающей среди производителей конкуренции, сумеет даже разрезать металл, толщина которого будет более десяти сантиметров!
Тем, кто уже успел обрадоваться кажущейся «дешевизне», можно смело успокоиться. Гидроабразивная резка металла — оборудование, цена и характеристики которой удивляют (выше мы просто описали факт вмешательства китайского рынка и реакцию на это вмешательство показателей стоимости агрегатов).
Процессы резки металла должны выполняться водой, подающейся под высочайшим давлением (вплоть до двухсот атмосфер) очень тонкой струей. Заметим, что производить работу с таким оборудованием надлежит предельно аккуратно.
Стоит сказать, что в некоторых моделях резаков отбрасываемые водяные брызги будут рикошетить вовнутрь струи, в других – выбиваться в стороны.
Именно поэтому нужно применять защитный экран, произведенный из ударостойкого пластика — если не стараться избегать травм, это будет, что называется, «себе дороже».Влияние материала на стоимость работ. Функции абразивов
Гидроабразивная резка металла, цена на которую часто обозначается личными предпочтениями сварщика, может стоить по-разному и из-за использования разных абразивных материалов. Главный недостаток абразивов — дороговизна. Абразив используется для так называемого «пробива» — то есть, он позволяет воде пробиться в углублённые слои металла, который обрабатывается.
Когда выполняют листовую резку металла, стараются использовать только резку водой, без смешивания с абразивами. Однако тут нужно учитывать то, что расход воды в данном случае будет очень высоким!
Какие плюсы у резки металла водой?
Основное преимущество заключается в том, что при использовании «скрытых» насадок практически не выделяются пыль или же водные брызги.
Помимо этого, на отрезанном куске металла не остается заусениц. После хорошей резки не нужно даже производить шлифовку краёв, что достаточно удобно и ускоряет процессы производства.
Последнее, самое интересное преимущество заключается в имеющейся возможности выполнения резки без прямого участия оператора.
К станку просто-напросто подключают управляющий компьютер, а оператору, в свою очередь, нужно только лишь ввести данные, согласно ориентации механизмов на которые и будет происходить водяная резка металла!
Далеко не каждый двигательный элемент или насос могут поддерживать такое вот управление в «удаленном» режиме. В тексте ранее упоминалось о высокой стоимости оборудования — хотелось бы конкретизировать в конце статьи. Подобное оборудование действительно очень дорогое, и, в большинстве случаев, знаменитыми изготовителями производится только лишь по индивидуальному заказу от предприятий.
Представьте себе, что один лишь только блок управления в хорошем гидроабразивном резаке будет стоить около девяти тысяч американских долларов! Дополнительные устройства, помогающие осуществлять мониторинг за процессом резки – и того дороже!
youtube.com/embed/m5opNSqTVn0?feature=oembed» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>
Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):
Метчив — Гидрообразивная резка
Гидрорезка – вид резки, при котором материал обрабатывается при помощи сверхскоростной подачи водной струи. При гидроабразивной резке на поверхность обрабатываемого материала подаётся струя, состоящая уже из двух фаз: воды и высокотвёрдых абразивных частиц. Такая процедура имеет ещё увеличенную разрушительную силу и оказывает мощное эрозионное воздействие на материал.
Весь принцип гидроабразивной резки основан на том, что частицы материала, на который оказывается воздействие, удаляются при помощи скоростного потока твердофазных элементов, при этом эффект процедуры регулируется рядом параметров: определённым давлением воды, размером и расходом абразивных частиц.
Технология резки водой
Вода нагнетается насосом до давления 1000-6000 атмосфер и подаётся в режущую головку.
Со скоростью примерно 900-1200 м/с струя воды вырывается через узкое сопло с диаметром 0,08-0,5 мм и поступает в смесительную камеру, в которой смешивается с абразивными частицами — гранатовым песком, зернами электрокорунда, карбида кремния или другими высокотвердыми материалами. Смесь воды и абразива выходит из смесительной трубки с внутренним диаметром 0,5–1,5 мм и разрезает материал.
Очевидное отличие гидрорезки от гидрообразивной резки состоит в том, что в первом случае вода минует процесс смешивания с абразивными материалами, а сразу выходит под давлением через сопло в направлении разрезаемого изделия.
Абразив придаёт струе большую разрушительную силу, в то время как вода необходима для транспортировки. Обычно для эффективного воздействия струи размер абразивных частиц должен составлять от 10 до 30 % относительно толщины диаметра самой струи.
В изготовлении сопла для гидроабразивной резки используют сапфир, рубин или алмаз. Алмазные сопла могут прослужить до 2000 часов, в то время как максимум работы сапфировых или рубиновых доходит до 200 часов.
В процессе гидрорезки применяются сапфировые сопла, срок службы которых может доходить до 400 часов.
Схема гидроабразивной резки
Применение технологии резки водой
Водоструйная резка может быть применена в самых разных областях промышленности. Посредством гидрорезки и гидроабразивной резки
К областям применения гидрорезки можно отнести следующие:
· Лёгкая промышленность: производство тканей, кожи; обуви;
· Автомобильная промышленность: пластики, резиновые изделия;
· Электронная промышленность: электронные платы;
· Авиационная и космическая промышленность: ламинированные материалы;
· Изоляция: теплоизоляционные, уплотнительные и шумопонижающие материалы;
· Пищевая промышленность: замороженные продукты, плотные продукты, шоколад и др.;
· Пластики: термо- и дуропласт;
· Различные материалы: бумага, картон, дерево.
Гидроабразивная резка широко используется во многих областях промышленности:
· Металлургия: листы из сталей, металлов, различные металлические детали;
· Авиационная и космическая промышленность: сплавы алюминия, титана и др., композитные материалы, толстостенные пластмассы;
· Жилое и промышленное строительство: бетон, железобетон, гипсовые блоки, брусчатка, камень, гранит, мрамор и др.
· Пластики: армированные пластики;
· Различные материалы: комбинированные материалы, материалы с покрытием, дерево, стекло, бронированное стекло, керамика;
Некоторые абразивные материалы и их применение
| Наименование | Область применения |
| Гранатовый песок (состоит из корунда Al2O3, кварцевого песка SiO2, оксида железа Fe2O3 и других компонентов) | Широко распространен для резки различных материалов, в особенности высоколегированных сталей и титановых сплавов |
| Зерна электрокорунда (состоит преимущественно из корунда Al2O3, а также примесей) или его разновидности | Искусственные материалы с очень высокой твердостью по Моосу. Используются для резки сталей, алюминия, титана, железобетона, гранита и др. материалов |
| Зерна карбида кремния (SiC) – зеленого или черного | |
| Кварцевый песок (SiO2) | Резка стекла |
| Частицы силикатного шлака | Резка пластика, армированного стекло- либо углеродными волокнами |
Типичная форма реза в зависимости от условий резки:
Занос струи при резке со скоростью выше оптимальной:
Скорость разных видов резки в зависимоста от максимальной скорости может составлять следующее процентое соотношение:
— Разделительная резка: 80–100%;
— Качественная резка: 33–65%;
— Тонкая резка: 25–33%;
— Прецизионная резка: в 10–12,5%
Вид поверхности реза в зависимости от скорости водно-абразивной резки:
Примерные размеры абразива при различных режимах резки
| Применение | Размер частиц гранатового песка (Garnet) | Внутр. диаметр водяного сопла | Внутр. диаметр смесительной трубки | |||
| mesh (США) | микрон | дюймов | мм | дюймов | мм | |
| Стандартная промышленная конфигурация | 80 | 178 (300–150) | 0,013–0,014″ | 0,330–0,356 | 0,04″ | 1,02 |
| Высокоскоростная резка | 60 | 249 (400–200) | 0,014–0,018″ | 0,356–0,457 | 0,05″ | 1,27 |
| 50 | 297 (600–200) | |||||
| Точная резка | 120 | 125 (200–100) | 0,012–0,013″ | 0,305–0,330 | 0,036″ | 0,91 |
| 80 | 178 (300–150) | |||||
| Высокоточная резка | 120 | 125 (200–100) | 0,010–0,011″ | 0,254–0,279 | 0,03″ | 0,76 |
Расход абразива зависит от многих факторов: диаметров смесительной трубки и водяного сопла, условий резки и т.
д. Ориентировочные оптимальные значения расхода абразивного материала при некоторых соотношениях диаметров смесительной трубки и сопла являются следующими:
| Внутренний диаметр водяного сопла (мм) | Внутренний диаметр смесительной трубки (мм) | Расход абразива (г/мин) |
| 0,25 | 0,76 | 270–360 |
| 0,36 | 1,02 | 500–640 |
| 0,46 | 1,27 | 800–1100 |
Зависимость скорости прямолинейной разделительной (черновой) резки от толщины материала при давлении насоса P = 4100 бар (примерно 4046 атм)
| Вид материала | Скорость резки (м/ч)* при толщине | ||||
| 5 мм | 10 мм | 20 мм | 50 мм | 100 мм | |
| Нержавеющая сталь | 52,62 | 28,56 | 13,02 | 3,84 | 1,44 |
| Титан | 68,46 | 37,20 | 16,98 | 4,98 | 1,86 |
| Алюминий | 142,20 | 77,40 | 35,40 | 10,20 | 3,72 |
| Гранит | 251,40 | 137,10 | 62,76 | 18,00 | 6,60 |
| Мрамор | 295,20 | 160,80 | 73,50 | 21,24 | 7,80 |
| Углепластик | 247,20 | 134,70 | 61,74 | 17,70 | 6,60 |
| Стекло | 272,76 | 148,62 | 67,92 | 19,62 | 7,26 |
*: давление – 4100 бар; марка абразива – Kerfjet #80; расход абразива – 250–450 г/мин; внутренний диаметр сопла – 0,25 мм, 0,35 мм; внутренний диаметр смесительной трубки – 0,76 мм, 1,01 мм / данные ООО «ТехноАльянсГрупп», г. | |||||
Москва, установки ГАР BarsJetЗависимость скорости прямолинейной разделительной (черновой) резки от толщины материала при давлении насоса P = 6000 бар (около 5922 атм)
| Вид материала | Скорость резки (м/ч)* при толщине | ||||
| 5 мм | 10 мм | 20 мм | 50 мм | 100 мм | |
| Нержавеющая сталь | 86,64 | 47,16 | 21,48 | 6,12 | 2,40 |
| Титан | 112,38 | 61,50 | 28,08 | 8,22 | 3,06 |
| Алюминий | 233,76 | 127,44 | 58,44 | 16,92 | 6,24 |
| Гранит | 413,46 | 225,42 | 103,08 | 29,70 | 10,92 |
| Мрамор | 485,28 | 264,60 | 121,02 | 34,80 | 12,84 |
| Углепластик | 406,56 | 221,88 | >101,40 | 29,22 | 10,86 |
| Стекло | 448,14 | <244,38 | 111,72 | 32,16 | 11,88 |
*: давление – 6000 бар; марка абразива – Kerfjet #80; расход абразива – 250–450 г/мин; внутренний диаметр сопла – 0,25 мм; внутренний диаметр смесительной трубки – 0,76 мм, 1,01 мм / данные ООО «ТехноАльянсГрупп», г. Москва, установки ГАР BarsJet | |||||
Детали, полученные гидроабразивной резкой:
— из нержавеющей стали толщиной 15 мм;
— из сплава алюминия толщиной 6 мм;
— из алюминия толщиной 30 мм;
— из пластика, армированного волокном, толщиной 20 мм;
— из инструментальной стали толщиной 60 мм
Преимущества, недостатки и сравнительная характеристика гидроабразивной и гидрорезки
И гидрорезка, и гидроабразивная резка могут применяться практически к любым материалам, при этом их толщина может достигать 300 мм и даже больше. Гидроабразивная резка допускает обработку объёмных изделий, с помощью этой технологии выполняется резка по сложному контуру с соблюдением высокой точности (от 0,025 мм). Заготовка не подвергается механической деформации ввиду небольшой силы удара струи (1-100 Н), также исключены термические деформации, ведь температура в зоне разреза может достигать не более 90°С.
В сравнении с другими эффективными технологиями резки — кислородной, плазменной, лазерной — гидроабразивная обладает несколькими важными отличительными особенностями:
· Высокое качество реза;
· Обработка пожаро- и взрывоопасные, ламинированные, композитные и других термочувствительных материалов;
· Экологически-чистый метод: отсутствие вредных выделений;
· Безопасность: технология исключает возможность возникновения взрыва или пожара.
При всей своей эффективности у гидрообразивной резки есть и ряд недостатков:
· Малая скорость разрезания стали небольшой толщины;
· Высокие эксплуатационные затраты на электроэнергию, воду, абразивные материалы, смесительные трубки, сопла, уплотнители, в том числе издержки на утилизацию отходов;
· Повышенный шум.
Как работает гидроабразивная резка — Услуги гидроабразивной резки в Москве
Главная страница » Как работает гидроабразивная резка
Гидроабразивная резка — это холодный процесс, в котором материал разрезается струей воды или воды с абразивом, движущейся на сверхзвуковой скорости.
Поэтому с помощью гидроабразивной резки можно разрезать что угодно.
Принцип работы
Суть процесса гидроабразивной резки весьма проста. Вот как это происходит:
1. Создание давления
Насос сверхвысокого давления выдает поток воды под давлением до 6 480 бар.
Для сравнения, давление в пожарном шланге примерно 20 – 84 бар.
2. Преобразование давления в скорость
Давление превращается в скорость с помощью крошечного сопла из драгоценного камня, которое выдает струю воды толщиной с человеческий волос, способную резать мягкие материалы.
3. Добавление граната
Чтобы повысить режущую способность в 1000 раз, в сверхзвуковую струю воды подмешивается гранатовый песок.
Вода с гранатовым песком вылетает из режущей головки на скорости почти в 4 раза выше скорости звука и способна разрезать сталь толщиной более 30 см.
Резка с абразивом и без
Гидроабразивная резка бывает двух типов: чистой водой и водой с абразивом.
Комбинирование этих двух методов позволяет резать практически любой материал, любой формы и толщины.
Гидрорезка без абразива
Струя чистой воды используется для резки мягких материалов, таких как уплотнители, поролон, пластик, бумага, одноразовые подгузники, изоляция, цементные плиты, элементы внутренней отделки автомобилей, ковры, продукты питания.
Гидрорезка с абразивом
Абразивная гидрорезка выполняется схожим образом, но после формирования струи чистой воды в нее с помощью вакуумного эффекта Вентури подмешивается гранатовый абразив. Получившаяся струя может резать такие твердые материалы, как металл, керамика, камень, стекло и композиты.
Технология водоструйной (гидро-) и гидроабразивной резки и раскроя материалов
Возможность использования струи жидкости под сверхвысоким давлением в качестве режущего инструмента для обработки различных материалов впервые была описана в СССР. Произошло это в 1957 году. Но запатентован такой способ обработки материалов был только через четыре года, и не в Союзе, а в США.
Существуют два способа водоструйной резки материалов:
- резка водой, или гидрорезка — waterjet cutting;
- гидроабразивная резка (вода плюс абразив) — abrasive waterjet cutting.
Суть метода проста. Основой принципа гидроабразивной резки является способ разделения материалов с помощью водяной струи высокого давления. В первомслучае (водорезка)– вода, сжатая специальным насосом-мультипликатором (первая составляющая системы) до давления более 4000 атм, проходит через водяное сопло диаметром 0,08-0,5 мм со скоростью в 3 раза превышающей скорость звука (1000 и более м/с) и образует струю диаметром около 0,5 мм. Поскольку расстояние от среза сопла до поверхности материала составляет несколько миллиметров, давление струи превышает предел прочности материала — за счет этого и осуществляется резка. Второй способ отличается тем, что после прохода через формируещее сопло, вода попадает в смесительную камеру, где струя воды «подсасывает» абразив (например, гранатовый песок с частицами размером около 0,4 мм) и далее проходит через второе, твердосплавное сопло с внутренним диаметром 1 мм.
Наличие абразива в струе увеличивает ее технологические возможности — жидкостно-абразивной суспензией можно резать твердые и труднообрабатываемые материалы значительной толщины, например сталь толщиной до 200 мм или натуральный камень свыше 50 мм.
Режимы водоструйной резки, осуществляемой обоими способами, могут быть расширены за счет подвода к струйной головке хладагента, способствующего образованию в струе льдинок, которые придают ей абразивные свойства.
При водоструйной резке учитывается и угол атаки — угол между направлением струи и обрабатываемой поверхностью. Максимальная режущая способность и производительность процесса достигаются при угле атаки в 90 градусов.
Материалы для гидро- и гидроабразивной резки
С помощью водоструйной (гидроабразивной) резки могут обрабатываться практически все материалы: бумага и картон, ткани, кожа и резина, стекло и керамика, гранит и мрамор, бетон и железобетон, все виды полимерных материалов, в том числе композиционные, фольгированные и металлизированные пластики, все виды металлов и сплавов, включая труднообрабатываемые — нержавеющие и жаропрочные стали, твердые и титановые сплавы.
Материал для резки располагают на координатном столе. Координатный стол является второй составной частью установки гидроабразивной резки и позволяет перемещать режущую головку с высокой точностью позиционирования (около 100 микрон) в трех координатах. Над столом движется портал (ось X), на котором в свою очередь установлена тележка. Она перемещается перпендикулярно движению портала (ось Y). На тележке установлена рабочая головка с режущим соплом, способная двигаться по высоте (ось Z). Таким образом, режущее сопло может резать материал в трех координатах — Х, Y и Z, что позволяет обрабатывать с высокой точностью как плоские, так и объемные заготовки.
Области применения гидрорезки и гидроабразивной резки
Гидроабразивная резка (резка водой с применением абразива)
Резка стекла
Стекло — один из наиболее интересных материалов для применения гидроабразивной резки. Даже при хорошо известных трудностях, из-за хрупкости материала, гидроабразивная резка позволяет создавать немыслимые формы и контуры.
Эта технология применяется в области мебельных компонентов, т.к. она позволяет вырезать даже очень сложные контуры. Применение, в котором гидроабразивная резка является абсолютным лидером, это резка специального стекла, как например, многослойного армированного стекла толщиной до 40 мм.
Резка металла
Гидроабразивная резка предлагает огромное преимущество, заключающееся в том, что она не изменяет материал термически вблизи пропила; никакие другие инновационные технологии такого уровня, как лазерная резка, не имеют этого свойства.
Резка камня (резка гранита и мрамора), резка плитки, резка керамогранита:
В этой области водоструйная резка часто используется для производства сложных контуров из плоских плит. Благодаря очень узкому пропилу, можно создавать инкрустации для производства декоративных и отделочных материалов. Прежде всего, промышленным способом можно производить то, что раньше могло быть сделано только при помощи техники оператора.
Например, флорентийскую мозаику, мозаичные полы и мозаичные настенные панно. Высокая точность изготовления деталей позволяет избежать зазоров между ними при сборке.
Резка композитных материалов:
Гидроабразивная резка не создает разрывов в структуре материала, который, таким образом, сохраняет свои свойства. Так что сейчас, водоструйная резка — это единственно возможное решение для резания некоторых из этих материалов.
Резка водой (без применения абразива — гидрорезка)
Кожаная и обувная промышленность (резание подошв, передков ботинок т.д.)
Электронная промышленность: резание электронных плат для цепей (применение водоструйной резки позволило достичь размера пропила до 0,1 мм и обеспечить отсутствие пыли, что сделало технологию резки водой победителем в этой области). Применение технологии гидрорезки также снизило проблему расслоения материала.
Автомобильная промышленность: резание фальш-потолков, ковриков и приборных досок, бамперов из пластика и др. Так как сложная форма этих изделий создается с применением высоких температур, обрезка контура их осуществляется с помощью режущей головки с 6-тью степенями свободы, которые позволяют головке выполнить сложный контур реза.
Пищевая промышленность, в особенности, резка продуктов глубокой заморозки, различных видов плотных пищевых продуктов, шоколада.
Резка бумаги, картона, тканей.
Как вода может прорезать сталь? Магия гидроабразивной резки — Новости металлообрабатывающего оборудования Азиатско-Тихоокеанского региона | Производство | Автоматика
Гидроабразивная машина — это инструмент, используемый в механических цехах для резки металлических деталей струей воды (очень) высокого давления. Как ни удивительно это звучит, если вода течет достаточно быстро, она действительно может разрезать металл. Автор Джессминдер Каур
Ключ к резке металла водой заключается в том, чтобы аэрозоль оставалась однородной.
Гидравлические форсунки могут резать, потому что струя направляется через очень узкое сопло, украшенное драгоценными камнями, под очень высоким давлением, поэтому струя остается когерентной.Гидроабразивная машина никогда не тускнеет и не может перегреваться, в отличие от фрез по металлу.
Гидроабразивная машина способна прорезать «сэндвич» из различных материалов толщиной до четырех дюймов. Этот процесс без пыли, запаха и относительно без нагрева может также разрезать что-то толщиной в пять тысячных дюйма. Крошечная струйная струя позволяет первому разрезу быть также и окончательной обработанной поверхностью. Этот единый процесс резания позволяет сэкономить на материальных затратах и стоимости обработки.
Изображение предоставлено: Trinity Biomedical
Основы Waterjet
Чистый vs.Абразив Waterjet
В самом широком смысле термин «гидроабразивная резка» охватывает любой режущий инструмент, в котором используется струя воды под высоким давлением.
Более конкретно, гидроабразивы можно разделить на подкатегории чистых и абразивных материалов.
Чистые водоструйные очистители — это оригинальная форма технологии, работающая в точности так, как следует из их названия, с использованием струи воды под давлением для резки. Они используются для более мягких материалов, включая прокладки, бумагу, пластик и ковролин.
Однако преимущества чистой гидроабразивной резки ограничиваются резкой мягких и / или тонких материалов, таких как поролон, ткань, картон, фольга, резина и дерево.
Абразивно-струйная технология, с другой стороны, расширяет преимущества чистой гидроабразивной резки для резки более твердых материалов, таких как металл, дерево и стекло, керамика и камень. Абразивы для гидроабразивной резки обычно изготавливаются из граната с размером зерна от 50 до 220 меш, хотя наиболее распространенным является 80.
Многие гидроабразивные машины могут переключаться с чистой гидроабразивной резки на абразивную гидроабразивную резку, что делает их универсальными.
Кредит изображения: Епископ-Мудрый Карвер
История Waterjet
В 1950-х годах инженер лесного хозяйства д-р.Норман Франц экспериментировал с ранней формой гидроабразивной резки для резки пиломатериалов. Однако до 1970-х годов технология не развивалась заметно. Сегодня гидроабразивная резка не имеет себе равных во многих аспектах резки и изменила способ производства многих изделий. Сегодня существует множество типов гидроабразивных струй, включая простые водные струи, абразивные водные струи, ударные водные струи, кавитационные струи и гибридные струи.
Некоторые ограничения гидроабразивной резки
Глухая резка
Гидроабразивная резка — это в первую очередь инструмент для полного прорезания куска материала, который редко используется для резки на определенную глубину, поскольку это сложно и часто неточно.Однако этот процесс использовался для гравюр, где глубина не очень важна.
Размер отверстия
При ширине потока 0,04 дюйма часто предполагается, что это наименьшее отверстие, которое можно точно проделать, но это не так.
Перед резкой по линии разреза гидроабразивная машина должна сначала пробить материал. В этом процессе, называемом пробиванием, машина направляет мощный поток воды и абразива на поверхность материала, чтобы создать начальное отверстие.
Это начальное отверстие довольно шероховатое, и разрез становится гладким только после того, как он пробит. Именно по этой причине рекомендуется, чтобы отверстие было в два раза больше диаметра гидроабразивной резки, чтобы получить гладкое и точное отверстие, поэтому в большинстве случаев не рекомендуется использовать диаметр менее 0,1 дюйма.
Как работает гидроабразивная режущая головка
- Вода под давлением подается к режущей головке по трубопроводу высокого давления или шлангу. На режущей головке вода под высоким давлением подается на отверстие с типичным диаметром от 0.005–0,020 дюйма. Это отверстие сделано из алмаза или сапфира, чтобы противостоять истиранию водой под высоким давлением. Отверстие определяет и создает струю воды, которая прорезает материал.
- После того, как струя воды выйдет из отверстия, в струю воды можно добавить абразив, позволяющий резать твердые материалы. При резке твердых материалов, включая сталь, нержавеющую сталь, алюминий, камень, дерево и т. Д., Именно абразив выполняет фактическую резку с использованием механической резки.
Абразив обычно представляет собой измельченный гранат, тот же тип материала, который часто используется в качестве абразива для наждачной бумаги. Для некоторых специальных применений используются другие типы абразивов.
Стратегии успешной штамповкиДавление за абразивной гидроабразивной резкой
Надлежащее давление гидроабразивной резки достигается за счет сочетания мощности насоса и диаметра сопла и отверстия. Конечно, установка оптимального давления — это только отправная точка.
С момента появления технологии гидроабразивной резки почти 50 лет назад продолжаются споры о том, какое сочетание давления и мощности приводит к оптимальной производительности резки.
Чем больше цифры, тем лучше или быстрее резка? Какая комбинация давления, мощности и узла форсунки лучше всего подходит для данной области применения? Что все это на самом деле означает?
Во-первых, Primer
Чтобы ограничить обсуждение, давайте уберем аргумент между усилителем и насосами с прямым приводом.Если вы когда-нибудь интересовались покупкой гидроабразивной системы, вы, вероятно, столкнулись с натиском маркетинговых и торговых данных, показывающих преимущества каждой из них. Насосы с гидроусилителем могут обеспечивать исключительно высокое давление за счет энергоемкой гидравлической системы. Другие выступали за системы с прямым приводом, в которых используется механический насос коленчатого вала (см. , рис. 1 ).
В предыдущие десятилетия между этими технологиями существовал компромисс. Насосы-усилители считались более простыми и дешевыми в обслуживании, особенно при высоких давлениях, в то время как системы с прямым приводом обеспечивали более высокую энергоэффективность.
Технология развивалась, и компромиссы изменились с годами.
Тем не менее, основные принципы гидроабразивной резки не изменились. Комбинация сопла / отверстия помогает создавать давление воды, когда она выдавливается из трубопровода высокого давления через отверстие размером в сотые доли дюйма. Проходя через отверстие малого диаметра, вода образует когерентную струю воды, которая затем проходит через сопло Вентури, где отмеренное количество гранулированного абразива втягивается в поток воды.Смесь воды и абразивных частиц проходит через специальную керамическую смесительную трубку, и полученная суспензия абразива / воды выходит из сопла в виде связного режущего потока абразивных частиц, движущихся с очень высокой скоростью.
Абразивы режут только тогда, когда они успешно достигают материала. Сетка абразива должна быть подходящего размера для отверстия, чтобы избежать засорения. Гранат 80 меш является наиболее универсальным для размеров сопел, в то время как гранат 50 меш является гораздо более грубым и обычно используется с отверстиями большего диаметра, такими как 0.
022 или 0,020 дюйма. Использование более узкого сопла с гранатом размером 50 меш увеличит вероятность засорения. Для сопел меньшего размера, используемых для высокоточных приложений, например 0,014 или 0,010 дюйма. форсунки оптимальным является размер ячеек 120 и выше.
Размер сопла — не единственный фактор, определяющий идеальный размер ячейки для конкретного применения. Как и в случае с наждачной бумагой, для более тонкой обработки поверхности требуется более крупная и мелкозернистая сетка. Гранат с размером ячеек 220 меш обеспечивает более гладкую и точную отделку более 80 меш, особенно при резке тонкого материала.
Что такое давление гидроабразивной струи
Давление определяется объемом воды, проталкиваемой насосом через отверстие форсунки (см. , рис. 2, ). Чем меньше отверстие, тем выше давление. Гипотетически, с насосом на 100 л.с. и широким отверстием, вы могли бы довести гидрорезку до 30 000 фунтов на квадратный дюйм, но ни один OEM-производитель не продает ничего подобного, потому что это неэффективно.
С другой стороны, можно достичь 60 000 фунтов на квадратный дюйм с насосом мощностью 5 л.с., но возможности применения сильно ограничены, а отверстие будет до абсурда узким.
Мощность пропорциональна давлению, умноженному на объемный расход (P = kp × V). При заданной мощности насоса любое увеличение давления должно сопровождаться пропорциональным уменьшением объемного расхода. Это означает, что в насосе высокого давления необходимо использовать сопло с меньшим отверстием. Например, насос-усилитель мощностью 50 л.с. и 0,014 дюйма. отверстие сопла при 60 KSI ограничено 0,010 дюйма. отверстие на 90 KSI.
При использовании чистой гидроабразивной резки без абразивных материалов большее давление может привести к более быстрой резке.Фактически, меньший диаметр струи, исходящей из системы высокого давления, может быть более эффективным при резке только водой, например, при резке пищевых продуктов или поролона. Однако в системах гидроабразивной резки резку выполняет абразив, а не вода.
Вместо этого вода ускоряет мелкие абразивные частицы в когерентном потоке, который может разрушить разрезаемый материал.
Скорость абразивной гидроабразивной резки с 10 000 до 60 000 фунтов на квадратный дюйм постоянно увеличивается. Обработка и точность также улучшаются, поскольку более высокий PSI фокусирует частицы в одной точке.Однако при более высоком давлении прямая зависимость между PSI и скоростью резания начинает нарушаться.
Рисунок 1 В водоструйном насосе с прямым приводом мощность в лошадиных силах поступает от картера, показанного здесь.
Согласно докладу доктора Акселя Хеннинга, Пита Майлза и Эрнста Шуберта за 2018 год под названием «Влияние фрагментации частиц на производительность абразивной гидроабразивной резки», представленному на Международной конференции по гидроабразивной очистке, авторы которой изучали, как резка производительность, связанная с размером абразивных частиц (см. Рисунок 3 ).
Они обнаружили, что при более высоком давлении абразивные зерна разрушаются и превращаются в более мелкую пыль перед выходом из сопла, что приводит к снижению мощности резания.
Что такое мощность гидроабразивной резки в лошадиных силах
Мощность в лошадиных силах определяет объем воды, выходящей из сопла гидроабразивной резки. Например, с 0,022 дюйма. Насос-усилитель мощностью 50 л.с., работающий при давлении 60 000 фунтов на квадратный дюйм, обычно производит 1 галлон в минуту (галлон в минуту). Насос на 100 л.с., работающий при 60 000 фунтов на квадратный дюйм, обычно дает 2 галлона в минуту.
Мощность на насосе не совпадает с мощностью на форсунке, а системы прямого привода и усилителя имеют разные характеристики эффективности насоса.Но если скорость потока абразива, диаметр сопла / отверстия и мощность на сопле одинаковы, насос-усилитель и насос с прямым приводом будут резать с одинаковой скоростью наиболее распространенные материалы и толщину.
Эффект дополнительной мощности также зависит от обрабатываемого материала.
Более высокая мощность определенно ускорит обработку алюминия толщиной 3 дюйма, но эффект будет незначительным при обработке регулировочной заготовки с использованием 0,010-дюймовой заготовки. отверстие. При резке очень тонких материалов может быть лучше работать с меньшей мощностью, при которой изменение частоты более стабильно.Другой вариант — использовать насос с частотно-регулируемым приводом.
В целом можно сделать общее заявление, что наиболее эффективным способом повышения эффективности гидроабразивной резки является увеличение производительности насоса в лошадиных силах, поскольку это приводит к проталкиванию большего количества воды и абразива через сопло и через материал.
Волшебная формула
Поиск наилучшего сочетания мощности и давления для данной машины — это все равно что сказать вам, как лучше всего управлять автомобилем.Scion xA управляется совсем иначе, чем Shelby Cobra. Кроме того, в зависимости от состояния двигателя в обоих этих транспортных средствах, ухода за ними, их возраста и способа сборки мощность и характеристики обоих автомобилей могут сильно колебаться.
Если Cobra подверглась жестокому обращению и не обслуживалась, а xA в отличной форме… вы поняли. Оба автомобиля доставят вас из точки А в точку Б; вопрос действительно сводится к тому, насколько хороша поездка.
При этом некоторые комбинации мощности и давления имеют тенденцию работать в идеальных условиях и с конкретными размерами отверстия / сопла.Чтобы продолжить аналогию с автомобилем, подумайте о числах в , рис. 4, , как о топливной эффективности новых автомобилей. Комбинации мощности и давления, показанные в таблице, могут считаться оптимальными на бумаге, но они никоим образом не учитывают то, что может происходить в вашей машине. Считайте их хорошей отправной точкой для оптимизации гидроабразивной резки определенного материала. Для большинства стандартных металлов, включая алюминий, сталь, латунь и титан, правильные условия резки будут различаться в зависимости от того, толстый или тонкий материал.
Акрил и другие пластмассы являются отличными кандидатами для гидроабразивной резки благодаря отсутствию теплопередачи, но они, как правило, имеют некоторые проблемы с образованием сколов или трещин при прошивке.
Стекло в этом отношении ведет себя аналогичным образом. Для материалов, которые являются хрупкими или склонными к расслоению, начните с прожига при низком давлении, а затем увеличивайте скорость резки.
Пена требует совершенно другого подхода, потому что в процессе гидроабразивной обработки абразивные материалы не используются. Вместо того, чтобы сосредотачиваться на размерах отверстия / сопла, производители могут оптимизировать нанесение пены, регулируя размер драгоценного камня.(Жемчужина — это место, где вода под высоким давлением переходит в воду с высокой скоростью.) Хорошая отправная точка — 20-50 л.с., давление 60 KSI и размер камня 0,011 дюйма.
Вы не можете оптимизировать гидроабразивную резку в вакууме. Даже при идеальном балансе между размером ячеек граната, давлением, мощностью и диаметром отверстия / сопла одинаково идеальное время цикла и рентабельность могут остаться недосягаемыми. В любой достаточно сложной производственной среде проблемы производительности могут быть вызваны многими факторами, в том числе насосной технологией.
Рисунок 2 Комбинация сопла / отверстия помогает создавать давление воды, когда она выдавливается из трубопровода высокого давления через отверстие.
Тем не менее, абразивная гидроабразивная машина превратилась из специального оборудования для производителей в новый универсальный инструмент в механических цехах и на производственных предприятиях по всему миру. Даже при изменении технологий вода и гранат в основном остаются прежними.Пока эти материалы составляют основу всей абразивной гидроабразивной резки, мощность и давление будут играть важную роль.
Урегулирование дебатов
Самый простой ответ на спор о соотношении мощности и давления состоит в том, что на самом деле споров вообще нет. Оба играют важную роль в оптимизации процессов гидроабразивной резки, но относительная важность мощности и давления полностью зависит от вашего применения гидроабразивной резки и состояния самой гидроабразивной машины.
Для большинства цехов, желающих увеличить скорость резки на существующей машине, добавление насоса большей мощности будет самым большим преимуществом.Однако единственный способ найти лучший баланс между мощностью и давлением — это провести множество экспериментов и установить тесные рабочие отношения с экспертами OEM-производителей гидроабразивных систем.
Waterjet University — Pumps
Обзор
В этой главе более подробно обсуждается создание давления воды, две основные конструкции насоса, которые используются для этого, части насоса усилителя и поиск и устранение утечек в насосе усилителя. Также будут рассмотрены транспортировка и дозирование абразива.
Гидроабразивная резка под высоким давлением
Вода находится под очень высоким давлением, превышающим 50 000 фунтов на квадратный дюйм. Это повышение давления достигается с помощью насосов различной конструкции, которые обсуждаются далее в этой главе.
Вода под высоким давлением транспортируется по трубам из нержавеющей стали к режущей головке.
В зависимости от разрезаемого материала режущая головка может быть «режущей головкой чистой водой» или «абразивной режущей головкой».
В режущей головке вода под высоким давлением проходит через отверстие малого диаметра.Диаметр этого отверстия составляет от 0,004 дюйма до 0,020 дюйма. На этом этапе давление водоструйной струи преобразуется в скорость. Мы переходим от потенциальной энергии к кинетической. Выходящая из отверстия струя гидроабразивной машины движется со скоростью 2200 миль в час или быстрее. Чем выше давление, тем выше скорость. Отверстия меньшего диаметра обеспечивают более быструю струю воды, но также и поток с меньшей кинетической энергией, поскольку для ускорения абразивных зерен до полной скорости доступно не так много воды.
В режущей головке с чистой водой вода сразу же выходит из режущей головки после прохождения через отверстие.Скорость и мощность гидроабразивной струи достаточны для резки мягких или тонких материалов, таких как поролон, резина, мягкое дерево, пластик, ковер, продукты питания, обшивка потолка автомобилей, печатные платы и многое другое.
В абразивной режущей головке очень твердый абразив, обычно гранат, подается в струю гидроабразивной резки. Абразивные частицы ускоряются примерно до скорости струи водяной струи. Это придает абразивным частицам большую силу. Струйная струя абразива теперь проходит вниз через абразивное сопло или смесительную трубку длиной примерно 3 дюйма с внутренним диаметром между ними.030 «и 0,050». Смесь воды и абразива выходит из абразивного сопла и режет твердые материалы, такие как металлы, камень, акрил, керамику, композиты, фенольные смолы и фарфор.
Система ЧПУ будет перемещать режущую головку по 6 осям движения, чтобы разрезать заданную заготовку.
Типы насосов
Усилитель
Насосы-усилителиназываются интенсификаторами, потому что они используют концепцию повышения или усиления давления для создания желаемого давления воды.
Если вы приложите давление к одной стороне цилиндра, а другая сторона цилиндра имеет такую же площадь поверхности, давление на другой стороне будет таким же.
Если площадь поверхности меньшей стороны составляет половину, то давление на этой стороне будет удвоено. Обычно в насосах-усилителях разница между большой площадью поверхности (где давление масла) и небольшой площадью поверхности (где создается давление воды) в 20 раз больше. На следующем рисунке показана эта концепция.
В конечном счете, для создания давления должно быть ограничение потока воды. Это ограничение создается отверстием в режущей головке. Давление поддерживается до тех пор, пока диаметр отверстия не превысит пределы выхода воды из насоса.
Для отверстий очень малого диаметра, чтобы поддерживать давление, насосу нужно только очень медленно работать, чтобы поддерживать давление.По мере увеличения отверстия насос должен работать быстрее, чтобы поддерживать давление и поток воды. Если отверстие становится слишком большим, насос пытается работать слишком быстро, чтобы соответствовать проектной спецификации.
Система управления обнаруживает ситуацию «чрезмерного хода», и насос останавливается с сообщением об ошибке.
Если есть утечки в водяном контуре между насосом и режущей головкой, это также может привести к ситуации «чрезмерного хода» насоса. Утечки фактически лишают воды доступ к режущей головке.Так же, как при установке слишком большого отверстия, насос работает быстрее, чтобы поддерживать давление, пока оно не достигнет своего предела.
Как правило, интенсификаторы работают со скоростью около 50-60 ударов в минуту при работе на полную мощность.
Процесс наддува
- Масло нагнетается в правую половину гидроцилиндра.
- Узел поршень-плунжер перемещается влево. Масло вытесняется из левой половины гидроцилиндра, а вода в левом цилиндре высокого давления находится под давлением.
- Плунжер перемещается влево.
- Когда давление начинает расти, вода под высоким давлением вытесняется из усилителя через центр обратного клапана.
- Когда узел поршень-плунжер перемещается влево, он также позволяет свежей воде течь в правый цилиндр высокого давления через впускные отверстия обратного клапана.
- Когда узел плунжер-поршень достиг конца своего хода влево, правый цилиндр высокого давления теперь заполнен водой.
- Направляющий регулирующий клапан получает сигнал через датчик приближения рядом с поршнем, чтобы изменить направление потока гидравлического масла. Теперь масло нагнетается в левую половину гидроцилиндра, а поршень перемещается вправо.
- Масло вытесняется из правой половины гидроцилиндра, в то время как вода в правом цилиндре высокого давления находится под давлением правого плунжера.
Прямой привод
Насос с прямым приводом работает как двигатель автомобиля. Двигатель вращает коленчатый вал, прикрепленный к 3 или более поршням со смещением.Когда коленчатый вал вращается, поршни совершают возвратно-поступательное движение в своих цилиндрах, создавая давление в воде.
Давление и скорость потока определяются тем, насколько быстро двигатель вращает коленчатый вал.
Насосы с прямым приводом работают намного быстрее, чем интенсификаторы, порядка 1750 оборотов в минуту. Насосы с прямым приводом обычно используются при более низком давлении (например, 55 000 фунтов на квадратный дюйм и ниже). Техническое обслуживание насоса с прямым приводом обычно занимает больше времени, чем у насоса-усилителя.Насосы с прямым приводом могут использовать несколько режущих головок только в том случае, если все режущие головки одновременно режут одну и ту же деталь. С насосом-усилителем у вас могут быть режущие головки на нескольких станках, режущие разные детали, циклическое включение и выключение различных режущих головок в любой последовательности. Насосу-усилителю нужно будет только изменять частоту хода соответственно, чтобы поддерживать поток и давление.
Производство воды под высоким давлением: насосы с прямым приводом
- 3 плунжера, непосредственно соединенных с коленчатым валом
- Давление и расход определяются тем, насколько быстро двигатель вращает коленчатый вал
- Циклы коленчатого вала до 1750 об / мин
- Минимальные скачки давления (аттенюатор не требуется)
- Обычно используется в системах с низким давлением
- Вода для резки всегда течет при включенном насосе. Вода проходит либо через режущую головку, либо, когда не режет, через сливной клапан в резервуар для гидроабразивной резки.
Вода проходит либо через режущую головку, либо, когда не режет, через сливной клапан в резервуар для гидроабразивной резки.Недостатки
- Комплекс — много движущихся частей
- Требуется время на обслуживание
- Может поддерживать дополнительные режущие головки ТОЛЬКО, когда головки режут одну и ту же деталь (насос всегда находится под давлением)
- Дорого
Преимущества
- Высокая эффективность
- Низкие колебания давления
- Без аттенюатора
Детали насоса усилителя
1.Электродвигатель и гидронасос
Электродвигатель и гидравлический насос (номер 1 на рисунке выше) создают давление масла, необходимое для масляной стороны усилителя. Этот узел обычно находится в нижней части корпуса насоса. Электродвигатель и насос указаны в л.с. (или кВт в метрической системе). Типичные размеры насоса: 30 л.с., 50 л.с., 75 л.с., 100 л.с. и 150 л.с. Как обсуждалось в предыдущей главе, каждый насос будет иметь соответствующий объем подачи воды (галлонов в минуту) и давление (фунт / кв.
Дюйм).
Опять же, важно помнить, что HP не обязательно является показателем давления. Насос на 150 л.с. не обязательно создает большее давление, чем насос на 50 л.с. Мощность в лошадиных силах более напрямую связана с выходом воды, поскольку потребуется больше лошадиных сил для создания достаточной мощности для перемещения узла поршень / плунжер в усилителе с требуемой частотой хода.
2. Клапаны гидрораспределители
Рисунок 3 — Направленный регулирующий клапанНаправляющий регулирующий клапан (2 на рисунках 2 и 3) регулирует направление потока гидравлического масла к усилителю и от него.
3. Усилитель
Рисунок 4 — УсилительСобственно усилитель (3 на рисунках 4 и 2) состоит из гидроцилиндра (4), цилиндров высокого давления (7), обратных клапанов (8) и торцевых крышек (9). Снаружи не видны поршень и плунжер.
4. Гидравлический цилиндр
Рисунок 5 — Гидравлический цилиндр В гидроцилиндре (4 на рисунках 2 и 5) находится поршень и область, в которой гидравлическое масло выполняет свою работу.
Направленные регулирующие клапаны регулируют поток масла в гидравлический цилиндр и из него.
На каждом конце гидроцилиндра есть торцевые пластины, которые используются для соединения гидроцилиндра с цилиндром высокого давления. Две концевые пластины гидроцилиндра соединены и плотно затянуты на место 4 стяжными шпильками и болтами.
5. Поршень
Рисунок 6 — Поршень (5) и плунжер (6) в сбореПоршень (номер 5 на рисунках 2 и 6) представляет собой цилиндрическую часть большего диаметра, расположенную внутри гидроцилиндра (номер 4 на рисунках 2 и 5). Поршень эффективно разделяет гидроцилиндр на левую и правую стороны.Масло не может проходить с одной стороны на другую за поршнем. Он должен выходить и входить в гидроцилиндр через шланги, прикрепленные к гидрораспределителю. Давление гидравлического масла действует попеременно с обеих сторон поршня, так что создается возвратно-поступательное движение поршня и плунжерного узла.
6. Плунжер
Рисунок 7 — Керамический поршень Плунжеры (6 на рис.
7) представляют собой два вала меньшего диаметра, которые соединены с каждой стороной поршня.Точка крепления находится внутри гидроцилиндра. Другие концы плунжеров заходят в левый и правый цилиндры высокого давления. Вокруг вала плунжера размещены уплотнения, чтобы масло не просачивалось в водяную сторону насоса, и наоборот. Плунжеры изготавливаются либо из нержавеющей стали, либо, в последнее время, из керамики. Керамика используется из-за ее способности выдерживать тепло и высокое давление с небольшим тепловым расширением.
7. Цилиндр высокого давления
Рисунок 8 — Цилиндр высокого давления (7)В двух цилиндрах высокого давления (7 на рисунках 8 и 2) вода находится под давлением.Их обычно называют «левой стороной» и «правой стороной». Цилиндры высокого давления изготавливаются из очень толстой нержавеющей стали и обрабатываются, чтобы выдерживать экстремальные давления, которым они подвергаются на постоянной, циклической основе.
8. Обратный клапан
Рисунок 9 — Поперечное сечение корпуса обратного клапана Рисунок 10 — Корпус обратного клапана На конце каждого цилиндра высокого давления со стороны, противоположной гидроцилиндру, имеется один обратный клапан (номер 8 на рисунках 10 и 8).
Обратный клапан позволяет свежей воде поступать в цилиндр высокого давления, а воде высокого давления — выходить из усилителя. Обратный клапан предназначен для пропускания воды только в одном направлении. Пресная вода поступает через каналы, обработанные по бокам, и выходит через одно или несколько отверстий на лицевой стороне клапана. Для поддержания потока воды используются различные уплотнения, тарелки и пружины. Через несколько сотен часов эти компоненты будут изнашиваться, позволяя воде под давлением вытекать из впускного тракта или позволяя воде под давлением просачиваться обратно в цилиндр высокого давления.Симптомы и диагностика этих различных ситуаций будут обсуждаться позже в главе «Техническое обслуживание».
9. Заглушка
Заглушка (цифра 9 на рисунках 11 и 2) может быть цилиндрической или квадратной формы. Цилиндрическая версия навинчивается на выходной конец цилиндра высокого давления. Квадратный тип держится на стяжных шпильках и болтах.
В торцевой крышке в центре имеется отверстие для обратного клапана и выпускного корпуса.Он также будет иметь точку подключения для поступающей пресной воды. Вода протекает через отверстия, выточенные в крышке, чтобы они совпадали с впускными отверстиями обратного клапана.
10. Трубка высокого давления
Рисунок 12 — Трубки высокого давления, Фото: инженер автоклаваТрубка высокого давления из нержавеющей стали 304 или 316 (номер 10 на рис. 11) присоединена к выходному отверстию каждого обратного клапана. Обычные внешние диаметры составляют 0,25 дюйма, 0,313 дюйма, 0,375 дюйма и 0,563 дюйма. Внутренний диаметр от 0.От 062 дюйма до 0,312 дюйма. Обычно вокруг трубки имеется гибкое защитное покрытие.
Трубка высокого давления от левого цилиндра высокого давления соединится в какой-то момент с трубкой высокого давления от правого цилиндра. По трубке высокого давления вода под давлением подается к аттенюатору давления. Дополнительная трубка высокого давления будет направлять воду под высоким давлением к режущей головке.
Длина, количество изгибов и других препятствий для потока (например,грамм. ручные клапаны) в трубопроводе высокого давления необходимо учитывать при проектировании водоструйной системы высокого давления. Давление будет падать с каждым изгибом трубки. Кроме того, по мере увеличения расстояния между насосом и режущей головкой внутреннее трение воды, когда она скользит по внутренним стенкам, будет генерировать тепло, что приведет к потере давления воды. Эта тема будет более подробно рассмотрена в главе 5 «Падение давления в трубке».
11. Аттенюатор давления
Рисунок 13 — Аттенюатор давления Аттенюатор давления (номер 11 на рисунках 13 и 2) сглаживает колебания давления после выхода воды под высоким давлением из усилителя.С каждым изменением цикла интенсификатора происходит небольшая задержка увеличения давления воды в противоположном цилиндре высокого давления. Эта задержка возникает из-за: 1) реверсирования движения, когда мгновенная скорость в конце хода равна нулю, и 2) механических задержек реверсирования.
Все эти факторы могут привести к падению давления воды. Некоторые производители действительно используют запатентованные технологии для уменьшения этого падения давления, которые мы рекомендуем вам изучить при выборе насоса. Как правило, если насос мощностью 50 л.с. может выдержать 0.014 дюймов при постоянном рабочем давлении 60 000 фунтов на квадратный дюйм, подразумевается, что проблема падения гидравлического давления будет решена.
На рисунке 14 показаны колебания давления в водопроводе высокого давления перед гидроаккумулятором. Это показывает изменение давления с высокого на низкое почти на 22 000 фунтов на квадратный дюйм.Таким образом, для системы 60 000 фунтов на квадратный дюйм давление воды под высоким давлением будет повышаться с 60 000 до 40 000 фунтов на квадратный дюйм после каждого хода усилителя.
Если бы это колебание давления не было сглажено аттенюатором давления, результаты резки заготовки были бы нежелательными. При каждом движении усилителя на детали будет значительная линия. Напомним, что любое изменение давления приводит к изменению скорости струи гидроабразивной резки на режущей головке. Это изменение скорости изменяет скорость, с которой движутся абразивные частицы, и, следовательно, величину силы, которую они передают на обрабатываемую деталь.Более низкое давление приводит к меньшей скорости воды, что приводит к меньшей силе абразива, что приводит к более медленному резанию или более грубому качеству кромки.
К счастью, аттенюатор давления сглаживает эти скачки давления, так что вода на режущей головке поддерживает постоянное давление, скорость и мощность резания.
12. Вода на входе
Рисунок 15 — Входные фильтры для воды Перед тем, как попасть в насосный шкаф, воду, возможно, придется обработать, чтобы она соответствовала спецификациям производителя гидроабразивной машины.
Внутри корпуса насоса, обычно в нижней части, вода обычно проходит через один или несколько окончательных фильтров непосредственно перед входом в усилитель (номер 12 на рисунках 15 и 2).
Входная вода должна быть способна поддерживать заданный расход и давление, чтобы в интенсификатор поступало достаточное количество воды. Поступающая вода также должна соответствовать определенным требованиям в отношении общего содержания растворенных твердых веществ (TDS), pH, органических веществ, температуры и т. Д. Плохое качество воды приведет к резкому сокращению срока службы компонентов высокого давления (т.е.е. все, с чем соприкасается вода под высоким давлением). Разным производителям насосов требуется разное давление воды на входе, при этом некоторым требуется всего 30 фунтов на квадратный дюйм, а другим требуется усилитель давления воды для поддержания давления 100 фунтов на квадратный дюйм. Качество воды будет обсуждаться более подробно в главе 4 «Качество воды».
13. Органы управления и ПЛК
Элементы управления и ПЛК (не показаны) управляют клапанами в гидравлическом контуре, чтобы определять давление и поток гидравлического масла к усилителю и от него.
Различные датчики и бесконтактные переключатели также могут быть интегрированы в органы управления для контроля всего насоса и проверки таких параметров, как частота хода, температура и давление масла, давление воды на входе, скорость потока и многое другое. Эта возможность значительно упрощает работу с современным усилителем и устранение неисправностей.
Двухпозиционный клапан
Пневматический двухпозиционный клапан регулирует поток воды к режущей головке. Двухпозиционный клапан на резке «нормально закрыт». То есть, когда к двухпозиционному клапану не подается сжатый воздух, игла плотно прилегает к седлу, чтобы вода под высоким давлением не попадала на режущую головку.Когда сжатый воздух подается на двухпозиционный клапан (т. Е. Команда «включить инструмент» от системы управления), игла выталкивается из своего посадочного места, и вода под высоким давлением может течь через отверстие к режущей головке.
В шкафу насоса высокого давления или рядом с ним находится еще один двухпозиционный клапан, который работает в тандеме с двухпозиционным клапаном на режущей головке.
Двухпозиционный клапан в насосе обычно называют предохранительным предохранительным клапаном. Этот предохранительный предохранительный клапан в насосе «нормально открыт». Этот клапан будет оставаться открытым, когда к нему не будет поступать воздух.Когда двухпозиционный клапан на режущей головке закрывается (команда «инструмент выключен» от системы управления или отсутствие питания в системе), предохранительный предохранительный клапан в насосе открывается, сбрасывая все давление воды из трубопровода высокого давления. Когда система управления подает команду «Инструмент включен», предохранительный предохранительный клапан закрывается, и вся вода под высоким давлением поступает на режущую головку. Обратите внимание, что не все производители новых насосов имеют предохранительный клапан в стандартной комплектации. Мы настоятельно рекомендуем вам узнать у производителя помпы, поставляют ли они этот стандарт и когда он активирован.Опять же, некоторые производители насосов активируют предохранительный клапан только при нажатии кнопки аварийного останова; когда насос останавливается, трубопроводы высокого давления все еще находятся под давлением.
Оба этих двухпозиционных клапана должны быть в хорошем рабочем состоянии для защиты от случайного выброса воды под высоким давлением на режущую головку, который может серьезно травмировать кого-либо, работающего с режущей головкой или рядом с ней или любой из линий высокого давления. Для обслуживания этих клапанов требуется периодическая замена иглы, седла и связанных деталей.
Система подачи абразива
Бункер для сыпучих материалов под давлением
Абразив транспортируется по трубопроводу и под давлением из большого бункера для сыпучих материалов, расположенного рядом с системой гидроабразивной резки, в мини-бункер рядом с режущей головкой. Бункеры для сыпучих материалов обычно вмещают от нескольких сотен фунтов абразива до 2200 фунтов. Если вы режете одной головкой и 1,4 фунта абразива в минуту, то вы потребляете около 84 фунтов в час. Бункер на 1100 фунтов прослужит около 13 часов работы.Это означало бы, что машина могла проработать намного больше смены, прежде чем ее нужно было заправлять.
Большинство гидроабразивных машин имеют бункеры весом около 600 фунтов, что соответствует примерно 7 часам работы. Таким образом, хотя бы один раз за 8-часовую смену бункер необходимо перезагрузить. Следует оценить затраты, связанные с дополнительными простоями в течение года.
Мини-бункер
Мини-бункер обычно устанавливается рядом с режущей головкой и над ней. Большинство этих мини-бункеров позволяют подавать абразив самотеком к режущей головке.Многие мини-бункеры регулируют количество абразива, которое может попасть в режущую головку, с помощью ползуна с отверстиями разного размера. Оператор может изменить положение ползуна, чтобы изменить количество абразива в режущей головке.
Последним достижением в технологии является дистанционное ЧПУ-управление количеством абразива, выходящего из мини-бункера. Наличие такой возможности позволяет оптимально подавать абразив к режущей головке в зависимости от давления воды в насосе для следующих желаемых возможностей:
- Пирсинг хрупких материалов, таких как стекло или камень. Обычно используется более низкое давление воды с меньшим количеством абразива .
- Изменение количества абразива для различных размеров абразивных форсунок для оптимизации стоимости детали. Это можно сделать автоматически, если мини-бункер настроен на это.
Обычно используется более низкое давление воды с меньшим количеством абразиваСводка
В этой главе, после краткого обзора процесса гидроабразивной резки, мы рассмотрели два разных типа насоса, которые используются при гидроабразивной резке под высоким давлением: усилитель и прямой привод, и рассмотрели некоторые преимущества каждого типа насоса.Подробно описан процесс повышения давления воды в насосе-усилителе. Мы рассмотрели различные части насоса-усилителя, чтобы вы имели хорошее представление о том, о чем говорит продавец или технический специалист, когда они ссылаются на деталь насоса. Мы также обсудили двухпозиционный клапан и то, как он используется на режущей головке и в насосе. Обсуждалась система подачи абразива, а также достоинства системы дозирования абразива с ЧПУ.
Waterjet University — Сопло и отверстие
Обзор
В этом разделе рассматривается взаимосвязь между скоростью и качеством кромки, размером насоса, водяным соплом и выбором абразивного сопла, максимальным количеством режущих головок и тем, как некоторые из этих параметров могут изменяться с течением времени.
Желаемое качество кромки
Качество кромки определяется номерами от 1 до 5. Меньшие числа указывают на более грубую обработку кромки; более высокие числа более плавные. Для тонких материалов разница в скорости резки для качества 1 может быть в 3 раза выше скорости для качества 5. Для более толстых материалов качество 1 может быть в 6 раз быстрее, чем качество 5. Например, для алюминия толщиной 4 дюйма Q5 будет 0,72 изобр. / мин (18 мм / мин), а Q1 — 4,2 изобр. / мин (107 мм / мин), что в 5,8 раз быстрее.
Технические характеристики насоса
Каждая компания, производящая гидроабразивную технику, сможет предоставить диаграмму, подобную следующей, показывающую мощность, максимальное давление и максимальную подачу воды для насосов, предлагаемых с их системами.
| Технические характеристики насоса | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Мощность | 30 л.с. (22 кВт) | 50 л.с. (37 кВт) | 75 л.с. (56 кВт) | 100 л.с. (75 кВт) | 150 л.с. 112 кВт) |
| Макс.Постоянное выходное давление | 60,000 фунтов на квадратный дюйм (4137 бар) | ||||
| Макс. Выходной поток — галлоны / мин (литры / мин) | 0,65 (2,46) | 1,1 (4,16) | 1,6 (6,06) | 2,2 (8,33) | 3,2 (12,1) |
Мощность, давление и расход воды
Для достижения требуемого качества кромки, скорости резания, допусков и производственных требований при минимальных затратах жизненно важно понимание взаимосвязи между мощностью, давлением и расходом воды.Эти факторы будут определять максимальный размер отверстия, которое вы сможете использовать, максимальное количество режущих головок, с которыми вы сможете работать, с какой скоростью вы сможете резать и максимальную толщину, которую вы сможете сократить с минимальными затратами.
Мощность
Водоструйные насосы указываются в лошадиных силах (л.с.) или киловаттах (кВт) для обозначения размера электродвигателя, который создает силу для повышения давления воды. Инженеры подбирают гидравлический двигатель в зависимости от давления воды и производительности, которую они пытаются достичь.
Наиболее распространенные насосы, представленные сегодня на рынке, — это насосы с усилителем. Упрощенная схема концепции усилителя показана ниже. Насосы используют гидравлику для создания определенного давления масла на одной стороне поршня определенного диаметра. На водяной стороне насоса диаметр поршня намного меньше. Разница в площади поверхности между гидравлической стороной и стороной воды дает коэффициент умножения или усиления давления со стороны масла.Большинство насосов-интенсификаторов имеют коэффициент усиления в 20 раз. Этот дизайн будет более подробно объяснен в главе «Как это работает».
Другой тип насоса, который иногда используется на гидроабразивных станках, — это насос с прямым приводом.
Этот насос использует электродвигатель для вращения коленчатого вала, который перемещает три или более поршня, которые создают давление воды, очень похоже на двигатель автомобиля. Более быстрые обороты двигателя создают более высокое давление и больший объем воды. Основная концепция прямого привода показана ниже.
Нельзя напрямую сравнивать мощность насоса с усилителем и насоса с прямым приводом. У каждого стиля насоса есть преимущества и недостатки, которые необходимо оценивать в зависимости от области применения каждого пользователя.
Часто возникает вопрос, что лучше: насос с прямым приводом или усилитель. Конечно, в зависимости от производителя, с которым вы разговариваете, вы получите разные ответы. Лучший способ ответить на этот вопрос — задать следующие вопросы и провести собственное исследование:
- Какой процент насосов, используемых сегодня, с усилителем, а не с прямым приводом?
- Какой процент новых машин, продаваемых сегодня, имеет насосы-усилители по сравнению с прямым приводом?
- Сколько предприятий было создано для замены насоса с прямым приводом на комплект для модернизации, чтобы перейти на усилитель — в основном, избавиться от прямого привода?
- Сколько предприятий было создано для замены насоса-усилителя на прямой привод, другими словами, избавиться от насоса-усилителя?
- Каковы затраты на техническое обслуживание каждого типа насоса в течение первых 1500 часов, включая замену расходных материалов и запасных частей?
- Сколько времени требуется для замены расходных материалов и запасных частей на каждом типе насоса?
Давление
Давление насоса, измеренное в фунтах на квадратный дюйм, будет определять скорость резания для данного размера отверстия и количества головок.
При прочих равных существует почти прямая зависимость между давлением и скоростью резания; более высокое давление приводит к более высокой скорости резания. С практической точки зрения, увеличение давления также приводит к более высоким расходам на расходные материалы насоса, поэтому их следует сравнивать с более высокими скоростями резания.
На следующем графике показаны скорости резания для нержавеющей стали ½ дюйма (12 мм) для обработки кромок качества 2. Две линии представляют две общие комбинации отверстий и абразивных сопел.В каждом случае увеличение давления вдвое с 30 000 фунтов на квадратный дюйм (2068 бар) до 60 000 фунтов на квадратный дюйм (4137 бар) приводит к увеличению линейной скорости резания примерно в 2,9 раза.
ВАЖНО: Помните, что мощность насоса не всегда является прямым показателем максимального давления для насоса. Насос на 200 л.с. необязательно может иметь более высокое давление, чем насос на 100 или 50 л.с.
Выход воды
Расход воды или расход — это функция мощности и давления.
Насос-усилитель мощностью 50 л.с., работающий при давлении 60000 фунтов на квадратный дюйм, обычно имеет максимальную производительность 1 галлон в минуту (галлон в минуту). Насос на 100 л.с., работающий при давлении 60 000 фунтов на квадратный дюйм, обычно дает 2 галлона в минуту. Эта информация поможет вам определить максимальное количество режущих головок, которое вы можете использовать с насосом. Разные производители насосов производят несколько разные объемы. Они также могут указать максимальное выходное давление и рабочее выходное давление с разными связанными выходами воды. Важно убедиться, что указанный объем воды соответствует тому, что вы можете ожидать на регулярной основе (т.е. расход на основе рабочего выходного давления).
Выбор отверстия — научный подход
Максимальное постоянное выходное давление и максимальный выходной поток из «Технические характеристики насоса» на Рисунке 1 важны для понимания того, сколько режущих головок вы сможете использовать с насосом.
Эти числа могут использоваться вместе со следующим «Расходом через отверстие» на Рисунке 2 для определения количества режущих головок, которые вы можете использовать.
Пример 1 : насос 50 л.с., 1 режущая головка, 60000 фунт / кв. Дюйм, 1.Выход воды на 1 галлон / мин
- Если вы смотрели на насос мощностью 50 л.с., из таблицы «Технические характеристики насоса» вы бы знали, что ваш насос выдает 1,1 галлона в минуту при давлении 60000 фунтов на квадратный дюйм.
- Посмотрите вниз под столбцом «60» (соответствует насосу 60 000 фунтов на квадратный дюйм) на диаграмме «Расход», пока не найдете число, равное или меньшее 1,1. В этом случае вы окажетесь в ячейке с 1,00.
- Затем проследите за этим рядом слева, чтобы увидеть отверстие максимального размера, которое вы можете использовать для резки с одной головкой.В этом случае ячейка показывает, что максимальное рекомендуемое отверстие 0,014 дюйма для одного напора при 60 000 фунтов на квадратный дюйм.
- Если вы оказались в труднодоступном месте, где у вас было только отверстие 0,015 дюйма, вы могли бы использовать его, запустив насос под давлением 55 000 фунтов на квадратный дюйм.
| Диаметр отверстия (дюйм) | Давление (фунт / кв. Дюйм) x 1000 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | |
| 0.003 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,05 |
| 0,004 | 0,05 | 0,05 | 0,06 | 0,06 | 0,07 | 0,07 | 0,08 | 0,08 | 0,08 |
| 0,005 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,1 | 0. 1 | 0,11 | 0,12 | 0,12 | 0,13 |
| 0,006 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 | 0,16 | 0,17 | 0,18 | 0,18 |
| 0,007 | 0,15 | 0,16 | 0,18 | 0,19 | 0,2 | 0,22 | 0,23 | 0,24 | 0,25 |
| 0.008 | 0,19 | 0,21 | 0,23 | 0,25 | 0,27 | 0,28 | 0,3 | 0,31 | 0,33 |
| 0,009 | 0,24 | 0,27 | 0,29 | 0,32 | 0,34 | 0,36 | 0,38 | 0,4 | 0,41 |
| 0,01 | 0,3 | 0,33 | 0,36 | 0,39 | 0.42 | 0,44 | 0,47 | 0,49 | 0,51 |
| 0,011 | 0,36 | 0,4 | 0,44 | 0,47 | 0,51 | 0,54 | 0,57 | 0,59 | 0,62 |
| 0,012 | 0,43 | 0,48 | 0,52 | 0,56 | 0,6 | 0,64 | 0,67 | 0,71 | 0,73 |
0. 013 | 0,5 | 0,56 | 0,61 | 0,66 | 0,71 | 0,75 | 0,79 | 0,83 | 0,86 |
| 0,014 | 0,58 | 0,65 | 0,71 | 0,77 | 0,82 | 0,87 | 0,92 | 0,96 | 1 |
| 0,015 | 0,66 | 0,74 | 0,81 | 0,88 | 0.94 | 1 | 1,05 | 1,1 | 1,14 |
| 0,016 | 0,76 | 0,85 | 0,93 | 1 | 1,07 | 1,11 | 1,19 | 1,25 | 1,3 |
| 0,017 | 0,85 | 0,95 | 1,05 | 1,13 | 1,21 | 1,28 | 1,35 | 1,41 | 1,47 |
| 0.018 | 0,96 | 1,07 | 1,17 | 1,27 | 1,35 | 1,43 | 1,51 | 1,59 | 1,65 |
| 0,019 | 1,07 | 1,19 | 1,31 | 1,41 | 1,51 | 1,6 | 1,68 | 1,77 | 1,84 |
| 0,02 | 1,18 | 1,32 | 1,45 | 1,56 | 1. 67 | 1,77 | 1,87 | 1,96 | 2,03 |
| 0,021 | 1,3 | 1,46 | 1,59 | 1,72 | 1,84 | 1,95 | 2,06 | 2,16 | 2,24 |
| 0,022 | 1,43 | 1,6 | 1,75 | 1,89 | 2,02 | 2,14 | 2,26 | 2,37 | 2,46 |
Вы были бы в 1.Ограничение насоса 1 галлон в минуту. Если бы в вашей системе между насосом и режущей головкой была какая-либо утечка воды, вы, вероятно, столкнулись бы с ситуацией «чрезмерного хода» насоса, когда насос будет пытаться работать слишком быстро, пытаясь создать необходимое давление. С современными насосами это не причинит вреда. Насос просто выключается, чтобы защитить себя от повреждений, и для оператора отображается сообщение об ошибке.
Запуск двух режущих головок
Пример 2 Насос 50 л.
с., 2 режущие головки, 60000 фунтов на кв. Дюйм, 1.Выход воды на 1 галлон / мин
Если вы хотите запустить 2 режущие головки, вы должны взять число 1,1 галлона в минуту, разделить его на 2, чтобы получить максимум 0,55 галлона в минуту на головку. Найдите ячейку ниже 60 kpsi с числом меньше или равным 0,55. В этом случае под столбцом «60» вы окажетесь в ячейке 0,51, что означает, что одно отверстие 0,010 дюйма будет выдавать 0,51 галлона в минуту. Максимальное количество головок, которое вы могли бы запустить с насосом при 60 kpsi, будет равно двум (1,1 ÷ 2 = 0,55. 0,55> 0,51 = ОК).
Выбор диафрагмы — легкий путь
Поскольку инженеры-конструкторы насосов уже выполнили большую часть сложных расчетов, большинству пользователей достаточно обратиться к «Таблице выбора диафрагмы», подобной приведенной ниже, которая обычно предоставляется производителем насоса.Здесь вы быстро увидите, что для насоса мощностью 50 л.с. вы можете использовать либо одно отверстие 0,014 дюйма, либо два отверстия 0,010 дюйма.
| Таблица выбора Orfice | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Макс.число отверстий | 30 л.с. | 50 л.с. | 75 л.с. | 100 л.с. | 150 л.с. |
| 1 | 0,011 | 0,014 | 0,018 | 0,021 | 0,025 |
| 2 | 0.007 | 0,01 | 0,012 | 0,014 | 0,018 |
| 3 | 0,006 | 0,008 | 0,01 | 0,012 | 0,014 |
| 4 | 0,005 | 0,007 | 0,009 | 0,01 | 0,012 |
| 5 | 0,004 | 0,006 | 0,008 | 0,009 | 0,011 |
| 6 | 0.004 | 0,005 | 0,007 | 0,008 | 0,01 |
Общие рекомендации по выбору насоса
Следующим шагом в определении того, какой насос подходит для вашей области применения, является определение типов материала, который вы будете резать, и того, сколько режущих головок вы хотите использовать одновременно.
Если вы вырезаете детали из пенопласта, дерева, картона или других мягких материалов, то вы будете иметь дело с чистой водой.Для применений с чистой водой обычно достаточно насоса мощностью 30 л.с. Как видно из предыдущей таблицы выбора отверстий, можно использовать до трех режущих головок с отверстиями 0,006 дюйма.
Если бы требовалось больше режущих головок, то насос мощностью 50 л.с. мог бы обрабатывать до пяти режущих головок с отверстиями 0,006 дюйма. Для абразивных материалов обычно отправной точкой является мощность 50 л.с. С этим насосом вы можете использовать одну головку с отверстием 0,014 дюйма или две головки с отверстием 0,010 дюйма. Отверстие 0,010 дюйма будет исключительно хорошо работать в отношении скорости и качества резки более тонких материалов (1/2 дюйма и меньше).
На следующем графике показаны скорости резания с одной головкой и двумя головками при резке нержавеющей стали ½ дюйма. Когда толщина превышает 2 дюйма (50 мм), абсолютная разница в скоростях резания между комбинациями сопел начинает уменьшаться более резко.
Резка двумя головками с отверстиями 0,010 дюйма эффективно удваивает скорость резки (2 x 5,5 дюймов в минуту) по сравнению с резкой одной головкой с отверстием 0,010 дюйма. По сравнению с резкой одной головкой с отверстием 0,014 дюйма, резка двумя головками увеличивает производительность примерно на 20 процентов.Если выразить эту концепцию в реальных условиях, это будет похоже на то, как если бы вы начали сокращать работу в понедельник утром с двумя режущими головками, то вы могли бы передать ее своему клиенту к вечеру четверга. Если вы сократите работу с одной головой, ваш клиент не получит ее до полудня пятницы.
Тем, кто хочет постоянно резать более толстые материалы, мы предлагаем выделить 50 л.с. на каждую режущую головку. Если вы выбрали насос на 100 л.с., вы можете запустить две головки с 0,014 дюйма.
Если вы режете очень мелкие детали в больших объемах, вам может потребоваться очень большой стол для резки, на котором вы можете запустить четыре режущие головки и в четыре раза увеличить объем производства по сравнению с системой с одной головкой.
В этом случае вы, вероятно, выберете насос мощностью 150 л.с., который может работать с четырьмя головками с отверстиями 0,013 дюйма.
Выбор абразивной насадки
Как правило, диаметр отверстия для абразивного сопла должен быть примерно в три раза больше диаметра отверстия водяного сопла.
Некоторые люди предлагают использовать меньшее соотношение, примерно в 2,5 раза. Использование меньшего отношения приводит к увеличению скорости резания. Компромисс — повышенный износ сопла и затраты. Допуск детали пострадает из-за увеличения скорости износа сопла.
Ниже приводится краткое руководство по наиболее распространенным отверстиям для абразивной гидроабразивной резки. Для удобства также показаны типичные количества абразива и расход воды.
| Таблица выбора диафрагмы | |||
|---|---|---|---|
| Отверстие (дюймы) | Абразивное сопло (дюймы) | Расход абразива (фунты / мин) | Расход воды при 60 kpsi (галлонов в минуту) |
| 0,01 | 0,03 | 0. 65 до 0,7 | 0,51 |
| 0,011 | 0,03 | 0,8 | 0,62 |
| 0,012 | 0,03 | от 0,9 до 1,0 | 0,73 |
| 0,013 | 0,04 | 1,4 | 0,86 |
| 0,014 | 0,04 | 1,4 | 1 |
| 0,015 | 0,04 | 1,5 | 1,14 |
| 0.016 | 0,04 | 1,6 | 1,3 |
Количество абразива и скорость резания
В главе 1 «Характеристики резания» в разделе «Создание струи абразивной гидроабразивной резки» мы обсудили, как создается струя абразивной гидроабразивной резки. Здесь снова показано поперечное сечение режущей головки.
По мере добавления абразива в струю гидроабразивной струи абразивные частицы ускоряются до скорости, близкой к скорости гидроабразивной струи, примерно 2200 миль в час (почти в три раза больше скорости звука).
Эта скорость сообщает импульс абразивным частицам, так что они могут разрушить материал. Добавление большего количества абразива дает больше энергии процессу, и эрозия происходит быстрее. В конце концов наступает точка насыщения, когда при добавлении дополнительных абразивных частиц скорость и мощность струи гидроабразивной резки начинают снижаться. Каждый производитель гидроабразивных машин проходит всесторонние испытания с различными комбинациями сопел и сопел, чтобы найти оптимальное количество абразива, сбалансированную стоимость и скорость резки.
На следующем графике показано, что происходит со скоростью резания для нержавеющей стали ½ дюйма при добавлении абразива.Скорости показаны для двух наиболее распространенных комбинаций отверстие / абразивное сопло: отверстие 0,010 дюйма с соплом абразива 0,030 дюйма (оранжевая линия) и отверстие 0,014 дюйма с соплом абразива 0,040 дюйма (синяя линия).
Начиная с потока абразива, равного нулю фунтов в минуту, не будет абсолютно никакого проникновения материала, за исключением, возможно, очень легкого травления верхней поверхности материала.
В этот момент скорость резания равна нулю. Скорость резания увеличивается по мере добавления все большего количества абразива. Для комбинации сопел большего размера скорость увеличивается примерно до 1.5 фунтов в минуту. В этот момент скорость резания начинает снижаться, поскольку абразив отводит слишком много кинетической энергии из струи гидроабразивной резки. То же самое происходит с меньшей комбинацией отверстие / сопло, но на более медленных скоростях и меньшем количестве абразива.
Оптимальная точка затрат может быть немного ниже того, что выглядит как вершина кривой скорости. Становится очевидным «Закон убывающей отдачи». По мере приближения к максимальной скорости каждая добавленная единица абразива приводит к еще меньшему увеличению скорости.В случае оранжевой линии увеличение абразива с 0,7 фунта в минуту до 1,0 фунта в минуту дает увеличение скорости всего на 0,2 дюйма в минуту. Увеличение скорости на 3,6% приводит к увеличению стоимости одного дюйма на 4,7%.
Скорость и эффективность комбинации форсунок
На следующем графике мы можем видеть, что комбинации с большим отверстием / абразивным соплом будут резать быстрее, чем с меньшими комбинациями.
При использовании более крупной комбинации форсунок используется практически вся мощность насоса, поэтому резка выполняется быстрее.Меньшее отверстие / сопло режет медленнее, потому что используется меньшая общая мощность насоса.
Меньшие комбинации сопла / сопла более эффективны при использовании воды и абразива. Доступная мощность гидроабразивной машины сосредоточена на меньшей площади, поэтому больше мощности направляется на резку.
На рисунке выше диаметр большего водоструйного потока справа на 33% шире, а площадь этого диаметра на 78% больше. Это делает плотность энергии ниже, чем у комбинации меньшее отверстие / сопло.В результате, как показано ранее и повторяется на графике ниже, резка с двумя головками 0,010 дюйма / 0,030 дюйма более рентабельна и производительна, чем резка одной головкой 0,014 дюйма / 0,040 дюйма для более тонких материалов (примерно 1/2 дюйма и тоньше). ).
Износ сопла
По мере износа абразивного сопла диаметр струи абразивной гидроабразивной резки увеличивается.
Диаметр увеличивается примерно на 0,0001 дюйма за час резки. Мощность на квадратный дюйм снижена. Следовательно, необходимо уменьшить скорость подачи, чтобы сохранить ту же чистоту кромки, иначе качество кромки ухудшится.
Калькулятор скорости резки
В Интернете доступны различные калькуляторы расхода гидроабразивной резки. С помощью этих калькуляторов вы можете поиграть с различными параметрами, чтобы увидеть, как это влияет на скорость резки и стоимость за дюйм. Ниже приведен пример одного такого калькулятора.
При использовании всех этих калькуляторов важнее сосредоточиться на стоимости за дюйм (или фут, или метр), а не на стоимости часа. Сосредоточение внимания на стоимости за фут принимает во внимание убывающую отдачу, обсуждавшуюся в предыдущем разделе.
Также следует иметь в виду, что эти калькуляторы показывают скорость резки только по прямой. В зависимости от геометрии детали, времени прошивки, конструкции станка и т. Д. Фактическое время резки детали может значительно отличаться от простого вычисления общего количества погонных дюймов резания в детали до деления этого числа на дюймы в минуту, показанные в калькуляторе.
Калькуляторы полезны, хотя бы для получения представления о скорости и стоимости.
Индекс обрабатываемости
Индекс обрабатываемости, показанный в большинстве калькуляторов скорости подачи гидроабразивной резки, определяет относительные скорости резания различных материалов.Материалы с более высокими номерами режутся пропорционально быстрее, чем материалы с меньшими номерами. Низкоуглеродистая сталь имеет базовое значение, равное единице. Нержавеющая сталь с плотностью 0,9 означает, что она режется примерно на 10% медленнее, чем низкоуглеродистая сталь, для достижения аналогичного качества кромки и результатов допусков.
Если вам известны показатели обрабатываемости двух материалов, вы можете довольно легко оценить хорошую скорость резания одного материала по другому. Мы знаем, что индекс обрабатываемости нержавеющей стали равен 0,9, а ниже мы видим, что индекс обрабатываемости алюминия равен 2.9. Вы знаете, что ½ ”нержавеющая сталь режет со скоростью 5,5 дюймов в минуту для достижения желаемого качества кромки.
Вы хотите узнать скорость для алюминия ½ дюйма. Разделите обрабатываемость алюминия на обрабатываемость нержавеющей стали. 2,9 ÷ 0,9 = 3,2. Умножьте скорость резки нержавеющей стали на 3,2 для скорости резки алюминия той же толщины. 5,5 изобр. / Мин x 3,2 = 17,6 изобр. / Мин. Следовательно, 17,6 дюймов / мин было бы хорошим началом для алюминия ½ дюйма.
Сводка
В этой главе мы рассмотрели три важнейших характеристики насоса высокого давления: мощность, давление и подачу воды.Мы рассмотрели, как определить диафрагму какого размера использовать на основе этих характеристик насоса и сколько режущих головок используется. Мы рассмотрели повышение производительности и экономию средств за счет использования двух отверстий меньшего размера по сравнению с одним большим отверстием. Кроме того, выбор диаметра абразивного сопла обсуждался с точки зрения отношения к используемому отверстию. Наконец, мы рассмотрели калькуляторы скорости подачи гидроабразивной резки и то, как можно использовать показатели обрабатываемости для экстраполяции скорости резания одного материала из другого материала.
Высокое давление воды — обзор
1.1.2 Введение абразивной струи
Водяная струя высокого давления может успешно резать хрупкие материалы, такие как горные породы; однако для резки стали, железобетона и т. д. требуется гораздо более высокое давление — около 700–1000 МПа. Такие высокие давления трудно получить и использовать. Однако при более низком давлении смешивание определенного количества абразивных частиц в водяной струе значительно улучшит способность струи и эффективно режет стальные пластины и железобетон.Струя воды под высоким давлением, смешанная с абразивами, известна как струя абразива. Из-за того, что определенное количество абразивных частиц смешано с водой, протекающей с высокой скоростью, кинетическая энергия воды под высоким давлением передается абразиву, передавая режим воздействия струи на цели. Продолжительное воздействие водяной струи на мишени трансформируется в ударно-шлифовальный эффект абразива по мишеням. Поток частиц вызывает высокочастотную эрозию целей, что значительно улучшает качество и эффективность работы струйной обработки (Summers, 1987).
Абразивная струя впервые была применена в США. В начале 1960-х Бобо был первым, кто применил абразивную струю для бурения нефтяных скважин, что существенно повысило скорость бурения. В 1963 году Бобо получил патент на оборудование для бурения нефтяных скважин струей абразива. В 1966 году компании Atlantic Richfield и Gulf Oil в Соединенных Штатах получили патент на буровые установки и насадки для бурения нефтяных скважин с помощью абразивной струи, соответственно. Из-за сильного истирания абразивной струей бурового инструмента и сопла долота эта технология не получила широкого распространения при бурении нефтяных месторождений (Zhonghou & Gensheng, 1992).
Крупномасштабные исследования и применение абразивной струи начались в начале 1980-х годов во всем мире. Доктор Мохамед из Гашиша был признан отцом абразивной струи. В 1979 году он изобрел новый тип струи, чтобы улучшить режущую способность струи чистой воды. В 1980 году он добавил гранат в струю воды, чтобы сформировать абразивные струи, которые могли успешно резать сталь, стекло и бетон.
В 1983 году был представлен первый промышленный станок для абразивной резки, который использовался для резки стекла. В связи с постоянным развитием компьютеров и искусственного интеллекта современное оборудование для резки абразивной струей было усовершенствовано от механизации до интеллекта.Компания Ingersoll-Rand, мировой лидер в разработке струйной абразивной резки, разработала мехатронную систему абразивно-водяной резки. В настоящее время во всем мире установлено более 2500 комплектов механико-электрических интегрированных абразивных режущих устройств, а ежегодный рост составляет 20%. По данным исследовательской фирмы Frost & Sullivan (Labus, 1995), абразивно-струйная технология станет самой быстрорастущей технологией в отрасли.
В 1989 г. была предложена струя абразивной суспензии, впервые предложенная Р.Х. Холлингер и У.Д. Перри показали новые преимущества перед струей абразивной воды. С тех пор характеристики резания и текучести стали приниматься во внимание многими учеными (Xiaomin et al.
, 1992).
Исследования абразивной струи китайскими учеными в основном синхронизированы с зарубежными. В 1986 году Чэндуский институт авиастроения впервые завершил упаковку, ввод в эксплуатацию и пробную резку устройств для абразивно-струйной резки, заполнив пробел на внутреннем рынке (Gensheng & Zhonhou, 2005).
Классификация абразивной струи основана на двух факторах. В зависимости от природы жидкости абразивные струи можно разделить на абразивные водяные и абразивные суспензии. Абразивная водная струя представляет собой двухфазный поток твердой и жидкой среды, смешивающий абразивные зерна и воду под высоким давлением, который до сих пор относится к ньютоновским жидкостям. Струя абразивной суспензии заранее подготавливает абразивные материалы и различные добавки в суспензии и использует насос высокого давления для повышения давления и создания струи абразивной суспензии через сопло.Такой тип струи называется неньютоновской жидкостью. В зависимости от метода смешивания, струи абразивной воды можно разделить на струи пост- и предварительно смешанной воды.
Различные типы абразивных струй имеют разные характеристики струи, и их применение неодинаково.
Услуги гидроабразивной резки в Портленде
Большинство 2D-компонентов идеально подходят для гидроабразивной резки. Мы обычно используем самые разные шаблоны, проставки, прокладки, шестерни, косынки и крепежные / опорные плиты.Гидроабразивная машина также является отличным вариантом для вырезания профилей деталей, которые будут подвергаться вторичной обработке. Индивидуальные проекты также отлично подходят для гидроабразивной резки, такие как логотипы, вывески, автомобильные аксессуары, заготовки для ножей и многое другое.
Водоструйная очистка также может травить. Этот процесс выполняется за счет увеличения скорости движения, чтобы режущий поток не полностью прошивал исходный материал. Функции травления являются отличным вариантом для маркировки деталей или сериализации компонентов, которые в противном случае потребовалось бы гравировать при дополнительных операциях обработки.
Обычно допуск гидроабразивной резки составляет около +/- .005 ”- .010”. Это число будет немного отличаться в зависимости от типа разрезаемого материала и будет увеличиваться в зависимости от твердости / толщины материала.
Режущая струя гидроабразивной машины невероятно тонкая, поскольку она выходит из смесительной трубки с диаметром распыления приблизительно 0,040 дюйма. По мере удаления от точки выхода поток расширяется. Это явление известно как «пропил». Пропила будет немного заметна на профиле реза и просматривается через конус сверху, где поток меньше, к низу, где поток больше.
Пропила часто незначительна и практически не обнаруживается невооруженным глазом. Однако для более толстых материалов пропил может быть более серьезной проблемой. При резке на более толстые материалы операторы гидроабразивной резки принимают меры, чтобы минимизировать пропил и предотвратить его. Несмотря на то, что пропил можно предотвратить, эту концепцию важно учитывать при проектировании деталей и выборе метода резки, особенно для более толстых материалов.
Срок выполнения вашего проекта гидроабразивной резки зависит от нескольких факторов, в том числе от того, есть ли материалы на складе и / или доступны ли они для вашего проекта.Сроки выполнения заказа гидроабразивной резки обычно находятся в пределах 5-10 рабочих дней. Лучший способ установить график — поговорить с нами напрямую, чтобы наши операторы могли определить размер и масштаб вашего проекта.
Гидроабразивная машина может прорезать практически любой материал, от металла до дерева и всего, что между ними. Вот краткий список типов материалов, с которыми может работать гидроабразивная машина.
<- Проведите для полной таблицы ->
Примечание. Гидроабразивная резка не может резать закаленное стекло из-за его кристаллической структуры.При попытке закаленное стекло разбивается в момент, когда вода касается поверхности.
Базовое представление о скоростях для стандартных материалов и толщин см. В этой таблице. Это может помочь вам определить, сколько времени займет процесс резки вашего проекта.
<- Проведите для полной таблицы ->
* В фунтах в минуту для средне-мелкого сорта
5 фактов о гидроабразивной резке
Не все процессы резки включают использование острого режущего инструмента или лезвия для выборочного удаления частей заготовки.Например, для гидроабразивной резки используется контролируемый поток воды под давлением. При нанесении на заготовку вода под давлением буквально сносит куски материала. Это очень эффективный и точный процесс резки, который часто предпочтительнее других традиционных методов резки.
# 1) Он был изобретен в 1800-х годах
Хотя это звучит сложно и высокотехнологично, гидроабразивная резка на самом деле представляет собой старый процесс резки, возникший в середине 1800-х годов.В Соединенных Штатах горнодобывающие компании использовали водометы с гидравлическим давлением для удаления грязи и минералов. Чуть менее столетия спустя гидроабразивная резка проникла в обрабатывающую промышленность, где с тех пор используется для резки деталей с высочайшей точностью.
# 2) Он использует от 0,5 до 1 галлона воды в минуту
Статистика показывает, что водяные струи расходуют в среднем от 0,5 до 1 галлона воды в минуту. Удивительно, но воды здесь значительно меньше, чем в других устройствах.Стандартный садовый шланг, например, расходует около 8 галлонов воды в минуту. Судя по этим цифрам, водометы потребляют от восьми до 16 раз меньше воды, чем садовый шланг.
# 3) Он может создавать острые углы с точностью 0,001 дюйма
Одна из причин, по которой водная резка предпочтительнее других процессов резки, заключается в ее способности создавать чрезвычайно острые углы с высочайшей точностью. Проблема с другими процессами резки заключается в том, что они часто связаны с нагревом.Когда заготовка подвергается воздействию тепла, изменяется ее весь структурный состав — даже на участках, которые не обрабатываются. Однако при гидроабразивной резке не используется тепло, поэтому можно создавать острые углы с точностью до 0,0001 дюйма.