No Image

Точность гидроабразивной резки металла

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Гидроабразивная резка относится к физико-механическим методам обработки. Физическая составляющая заключается в воздействии воды на обрабатываемый материал, механическая — воздействии абразива. В качестве абразива используются: оливин или гранатовый песок; корунд и/или кварцевый песок. Размеры частиц 0,1…0,6 мм определяют размеры сопла (0,6…1,2), ширину реза и шероховатость поверхности. Основной характеристикой, влияющей на шероховатость поверхности реза (Rz 12..120), является скорость резания.

Скорость резания напрямую зависит от твердости обрабатываемого материала. Это связано с тем, что при контакте зерна абразива с твердым материалом или с кристаллической структурой (камень, стекло, закаленные стали) вся кинетическая энергия зерна идет на отрыв частицы материала. При воздействии зерна на материал с низкой твердостью (цветные сплавы, титан, медь, алюминий) часть энергии расходуется на деформацию, т.к. эти материалы не имеют выраженной кристаллической структуры.

Типы шероховатости поверхности реза

В зависимости от толщины реза и рабочего давления струи на поверхность реза различают два типа шероховатости:

  • Зона гладкого реза, которая образована прямолинейным участком струи. Практически любой материал толщиной до8 ммпри давлении порядка 400МПа и расходе абразива до 500 г/мин имеют зону гладкого реза по всей толщине. Типовая шероховатость — Rz 12…40. Скорость резания выбирают с учетом эффекта wash-out (размывания), который выражается в увеличении ширины реза по мере удаления от сопла.

  • Волновая зона реза, образованная частью струи, абразивные элементы которой соударялись с обрабатываемым материалом в зоне гладкого реза и поэтому имеют меньшую кинетическую энергию. Струя начинает отталкиваться от поверхности контакта и образует волнообразный загиб в сторону прорезанного участка детали. В волновой зоне эффект wash-out проявляется в полной мере.

Соотношение толщин зон гладкой и волнообразной поверхности реза зависит от толщины реза, рабочего давления и скорости резания. С понижением скорости толщина реза с гладкой поверхностью увеличивается.

Виды реза

На выбор скорости реза влияет назначение детали и требования к точности и шероховатости поверхности. Различают следующие виды реза:

  • Разделительный рез — применяется для деталей, которые будут подвергаться дополнительной обработке (Rz 40…120). Максимальная скорость резания (Vmax) для стекла при толщине5 ммсоставит порядка 1000 мм/мин; керамики — 800; камня —600; пластика — 500, стали нержавеющей — 200; алюминия — 100. Скорость разделительного реза обратно пропорциональна толщине детали, при этом со снижением скорости увеличивается площадь гладкого реза. При диаметре струи0,8 мми рабочем давлении 250…300Мпа площадь реза с волновой поверхностью может достигать 50%, а увеличение толщины реза на выходе струи порядка 0,5…65 мм.
  • Качественный рез — применяется для изделий, которые подвергаются последующей механической обработке с минимальным припуском. Скорость качественного реза составляет 0,5…0,7 от Vmax при шероховатости Rz 20…40. Площадь волнового реза не более 10%, а увеличение толщины реза — не более0,5 мм.
  • Тонкая резка — применяется для деталей, которые подвергаются минимальной последующей обработке (полировке, доводке). Скорость резания составляет 0,25…0,3 от Vmax. На плоскости реза отсутствует волновой участок. Увеличение ширины реза происходит за счет конусообразного сечения струи и составляет 0,2…0,4 мм при толщине детали до80 мм.
  • Точный рез (прецизионный) — применяется для изделий, которые не подвергаются последующей обработке. Скорость резания составляет 0,1 и менее от Vmax при толщине не более 30…40 мм и рабочем давлении 400 МПа. Шероховатость не более Rz 20.
Читайте также:  Высота розетки в санузле

Выводы

Процесс гидроабразивной резки относится к технологическим процессам с большим количеством сопутствующих факторов. Скорость резания напрямую влияет на шероховатость поверхности. С увеличением скорости обработки деталей одной толщины шероховатость увеличивается, а точность снижается за счет отклонения кромки от прямолинейности. Для выбора максимально эффективной скорости резания необходимо учитывать тип и механические свойства материала, величину подачи абразива и величину рабочего давления.

Основные преимущества гидроабразивной резки

Возможность использования одной и той же установки для резки широкого спектра материалов, без смены или переналадки режущего инструмента.

Диапазон толщин разрезаемых материалов от 0,1 до 300 мм.

  • Низкая температура в зоне реза 60-90ºС

Температура воды, конечно, поднимается из-за давления, но в момент резки она составляет не более 90ºС. При этом, если и генерируется тепло в результате трения абразива, оно мгновенно сбивается водой. В результате не происходит заметного повышения температуры заготовки, что обеспечивает по сути «холодный» рез всех материалов. Это позволяет при использовании гидроабразивной технологии:

— исключить оплавление и пригорание материала в прилегающей зоне;

— исключить выгорание легирующих элементов в легированных сталях и сплавах;

— исключить появление разрывов в структуре материала и ухудшение первоначальных свойств материала;

— исключить температурную деформацию заготовки;

— исключить необходимость дополнительной механической обработки поверхности реза заготовки, вследствие чего повысить производительность и уменьшить себестоимость изготовления деталей.

Кроме того, отсутствие термического изменения свойств материала позволяет обрабатывать материалы пакетами – в отличие от использования других технологий, не происходит приваривания, прилипания одного слоя к другому.

  • Способность воспроизводить контуры любой сложности с высокой точностью реза

При гидроабразивной обработке можно воспроизводить контуры любой формы и сложности, с любым радиусом закругления. Кроме того, возможно делать скосы. Струя жидкости по своим техническим возможностям приближается к идеальному точечному инструменту, что позволяет обрабатывать довольно мелкие детали, ширина реза составляет от 1 до 1,5 мм.

Только гидроабразивная резка позволяет вырезать из любого материала, включая стекло, изделия любой формы с высокой степенью точности.

  • Хорошее качество поверхности реза

Условно шероховатость получаемой на установках гидроабразивной резки поверхности реза можно разделить на три категории качества поверхности реза, которые примерно можно соотнести со следующими величинами шероховатости: отличное – Ra 5 — Rz 20; хорошее – Rz 60-120; удовлетворительное – Rz 260-320.

При необходимости возможно получения финишной поверхности с шероховатостью Ra 1,5-2,5 мкм при соответствующем подборе технологических параметров установки и скорости реза, что позволяет применять технологию гидроабразивной резки не только в заготовительном производстве, но и для чистовой резки деталей.

Самый мелкий песок, который можно использовать – 240 меш. Однако размер абразива – это не единственный параметр, влияющий на качество поверхности. Также огромное значение имеет скорость резка. Чем ниже скорость, тем выше качество.

  • Экономичность процесса
Читайте также:  Сделать абонемент своими руками

Технология гидроабразивной резки наряду с достаточно высокой скоростью резки широкого диапазона толщин различных материалов позволяет дополнительно повысить производительность за счет:

сокращения количества либо полного исключения сопутствующих технологических операций (предварительное сверление отверстий, смена или переналадка режущего инструмента, последующая механическая обработка детали);

— экономии времени на механическое закрепление заготовки на координатном столе;

— уменьшения времени холостого хода режущей головки, вследствие возможности резки тонколистовых материалов в многослойном пакете.

Кроме всего вышеперечисленного, использование гидроабразивной технологии позволяет значительно уменьшить потери материала при резке, как за счет малой ширины реза, так и за счет сокращения припусков на дополнительную мехобработку.

  • Экологическая чистота и полное отсутствие вредных газовыделений

Для осуществления процесса гидроабразивной резки не требуется никаких газов, а низкая температура реза не вызывает выделения вредных газов из материалов, подвергающихся резке.

Используемый в качестве абразивного материала гранатовый песок безвреден для здоровья операторов, поскольку не вызывает профессиональных заболеваний, и отходы его могут быть использованы как в строительных растворах, так и для других целей.

Поскольку при гидроабразивной резке нет накапливаемого тепла и отсутствуют какие-либо газы, технология является взрыво- и пожаробезопасной. Это позволяет осуществлять рез даже взрывчатых веществ, например, при утилизации боеприпасов, а также нефте- и газосодержащие емкости и трубопроводы и так далее.

Отсутствует радиационное излучение.

Отсутствует опасность вылета шлаковых или мелкодисперсионных частиц.

Переносимая по воздуху пыль фактически устранена.

  • Технологичность процесса

— Инструмент резки не нуждается в заточке;

-Ударная нагрузка на изделия минимальна, отсутствует обратная реакция на режущий инструмент, так как между изделием и инструментом нет непосредственного контакта;

— Низкое тангенциальное усилие на деталь позволяет в ряде случаев обойтись без зажима этой детали;

— Существует возможность выполнения различных операций (например, сверления и резки) одним и тем же инструментом;

— Возможность резки на одном столе одновременно несколькими режущими головками от одного насоса высокого давления.

Суть метода гидроабразивной резки заключается в том, что песчинки, разогнанные до огромной скорости струей воды, отрывают фрагменты обрабатываемого материала. Затем разрушающая сила такого луча гасится водой, находящейся в ванной, расположенной на пути движения струи. Благодаря энергии, которой обладает такая струя, появляется возможность резать материалы большой толщины. Но, как у каждой технологии, как и у этой, есть не только преимущества, но и недостатки.

Недостатки гидроабразивной резки

Как мы видим, при наличии некоторых не принципиальных ограничений технология гидроабразивной резки является единственной возможной в целом ряде производственных задач, таких как резка толстостенного металла, резка керамогранита, стекла или чувствительных к температуре мягких металлов и пластика, а также мягких листовых материалов вроде поролона, дерева и прочих.

Не нашли нужной информации?

Задайте нам вопрос. Наши специалисты свяжутся с вами

Читайте также:  У кого узнать почему нет воды

Обычно время ожидания ответа — не более 1 часа

Гидроабразивная резка – это вид обработки материала резанием, где в качестве режущего инструмента выступает струя воды с частицами абразива, подающаяся под высоким давлением со сверхзвуковой скоростью. Физическая суть процесса гидроабразивной резки состоит в отрыве и уносе из полости реза частиц материала скоростным потоком твердофазных частиц.

Любая установка гидроабразивной резки работает по следующей схеме:
1. Насосы высокой мощности создают давление воды от 3800 до 6200 бар внутри самоцентрирующейся режущей головки.
2. В сопле формируется тонкая струя воды, которая под большим давлением, со скоростью выше скорости звука, подается в смеситель.
3. В смеситель аппарата из сопла подается вода, а абразивный материал – из специального бункера для абразива.
4. После смешивания вода с абразивом образуют режущую струю, которая подается на разрезаемый материал.

Рисунок 1- Схема головки для гидроабразивной резки

Стол для раскроя имеет консольное или портальное исполнение и специально разработанный корпус, позволяющий добиться оптимальной стабильности, а также отсутствия искажений и вибраций в условиях работы на больших скоростях.
Управление процессом резки осуществляется при помощи специализированного программного обеспечения, различные версии которого позволяют осуществлять рез любой формы в зависимости от возможностей режущей головки.

Основные достоинства гидроабразивной резки:

  • Холодный рез. Гидроабразивная резка – это «холодный» процесс, так как он не требует дополнительного тепловложения. В процессе резки задействуются вода и абразив, нагрев разрезаемого материала остается незначительным, отсутствуют термическая и механическая деформации. Также достоинством «холодного» реза является отсутствие грата, коробления, окалины, поэтому полученные изделия, благодаря высокому качеству реза, не требуют предварительной подготовки перед последующими операциями (например, окрашиванием или сваркой). Также процесс холодной резки в целом увеличивает производительность, так как при установке заготовок их не требуется фиксировать, и охлаждать перед последующим технологическим переделом.
  • Высокая точность реза (± 0,1 мм). Сочетание большого давления и малой площади реза позволяют добиться желаемого результата без дополнительных операций. Гидроабразивная резка активно применяется при необходимости получить высококачественный рез, например для получения точных геометрических форм. Также гидроабразивная резка может использоваться для самых разнообразных материалов и нестандартных видов поверхностей.
  • Высокая универсальность в применении. Гидроабразивная резка применяется в самых разнообразных сферах: от массового производства деталей из листового металла до объемной резьбы по мрамору, и является одной из самых универсальных систем резки на сегодняшний день. Допустимая толщина для разрезаемых сталей составляет 300 мм. Внедрение 5-осевых режущих головок привело к бурному росту гидроабразивной резки: при вырезке плоских деталей головка может производить непрерывную резку, двигаться вокруг заготовки, а также производить наклонную резку в диапазоне ±55 о .
  • Минимальные отходы разрезаемого материала.
  • Полная пожаро- и взрывобезопасность процесса (исключена вероятность горения или плавления материалов.
  • Экологичность процесса (полное отсутствие вредных испарений, экологичность используемых абразива и воды).

Сравнение гидроабразивной резки с другими технологиями резки

Рисунок 2 – Область применения гидроабразивной резки

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector