Полное руководство по гидроабразивной резке

«Когда дело доходит до водоструйной обработки с ЧПУ, это означает точность и аккуратность в руках. Это идеальный вариант для создания функциональных прототипов в 2D и 3D. Он обеспечивает надежность и повторяемость, а также позволяет производить детали от небольших до крупных партий за короткие промежутки времени».

В гидродинамической технике технология гидроабразивной резки получила значительное распространение (до 6.15%) благодаря экономичному и быстрому способу резки абразивных и высокоплотных металлов. Ранее традиционные методы, такие как... проволока электроэрозионная, лазерная резкаДля резки твердых материалов применялись плазменная резка и другие методы. Эти методы были трудоемкими, занимали много времени и обеспечивали минимальное разнообразие обрабатываемых материалов. 

Таким образом, гидроабразивная резка ускоряет процесс, позволяя производителям оригинального оборудования (OEM) быстрее выводить продукцию на рынок и удовлетворять требованиям клиентов. Более того, гидроабразивная резка позволяет обрабатывать сложные геометрические формы и 3D-модели, а также резать широкий спектр материалов, не влияя на их химический состав. В качестве примеров можно привести металлы, конструкционные термопласты, стекло и композитные материалы. Кроме того, она способствует развитию автомобильной, аэрокосмической, электронной и оборонной промышленности, обеспечивая стабильное качество и размеры деталей для повышения функциональности и оптимальной производительности. 

В этой статье освещается огромный потенциал процесса гидроабразивной резки, его применение, плюсы и минусы, возможности резки и многое другое.

Что такое гидроабразивка?

Гидроабразивная резка — это бесконтактный процесс эрозионной обработки высокопрочных материалов. В ней не используется тепловое воздействие, а применяются гиперзвуковые струи жидкости под высоким давлением, смешанные с абразивными материалами, для создания изделий желаемой формы и дизайна.

Водоструйная резка 

Водоструйные машины оптимально работают при номинальном давлении 690 МПа (1000,000 900 фунтов на квадратный дюйм). Это давление подается через специальное отверстие в трубке или сопло со скоростью 0.1 м/сек, что в три раза превышает скорость звука, для разрезания материала на деталь желаемой спецификации. Средний диаметр сопла обычно составляет от 0.4 до XNUMX мм. Сопло небольшого диаметра помогает сконцентрировать объект без образования чрезмерных отходов материала. Этот процесс осуществляется с помощью гидроусилителя или коленчатого насоса в сборе. Кроме того, гидроабразивную обработку применяют к ряду материалов, например, к металлическим сплавам, полумягким материалам, пластмассам, керамике и композитным материалам. 

Как работает гидроабразивная резка?

Процесс гидроабразивной резки

Процесс гидроабразивной обработки обычно используется для двумерных геометрий. Вот краткое описание того, как работает гидроабразивная резка.

• Технически процесс гидроабразивной резки основан на использовании струй воды под сверхвысоким давлением, выбрасываемых через отверстие или сопло из нержавеющей стали. Обычно в процессе используются алмазные, сапфировые или рубиновые отверстия для увеличения скорости примерно на 2500 миль в час. 
• Высокоскоростной поток воды сочетается с абразивной камерой (обычно расположенной под отверстием узла режущей головки) для ускорения операции резки. Обычно в качестве абразива используется гранатовый песок, выносимый потоком воды.
• Наконец, эта комбинация помогает воспроизводить стабильные по размерам и точные контуры целевого материала. Весь процесс гидроабразивной резки контролируется специализированным программным обеспечением системы ЧПУ для устранения деформаций и дефектов.

Виды гидроабразивной резки

В обрабатывающих отраслях для резки абразивных материалов используются два типа. К ним относятся; 

• Абразивная гидроабразивная резка
• Чистая вода струйная резка

Абразивная гидроабразивная резка

Абразивная гидроабразивная резка является нетермическим процессом. Осуществляется путем сопровождения абразивного материала (обычно граната, песка или оксида алюминия) водой. Эта комбинация приводит к созданию более мощного, невидимого и последовательного потока, который создает движение и режет твердые и ламинированные материалы.

Обычно проектировщики OEM используют для огранки гранат из-за его низкой стоимости и перспектив доступности. Garnet предлагает на выбор два продукта; дробленый и аллювиальный. Среди этих двух гранат добывается из горнодобывающих карьеров, а аллювиальный гранат представляет собой естественное месторождение, обнаруженное в руслах рек, которое подвергается фильтрации, чтобы сделать его полезным для процесса водоструйной очистки. Он относительно дешевле и менее агрессивен, а также обеспечивает простоту обработки, чем измельченный гранат. Это делает его идеальным выбором там, где требуются гладкие тонкие края.

В целом, абразивная гидроабразивная резка применяется, например, к высокопрочным, толстым и растяжимым материалам; керамика, декоративные камни, камни, металлы и пластмассы. Кроме того, острые края заполнителя можно получить с помощью процесса абразивной резки. 

Чистая вода струйная резка

Для струйной резки чистой водой обычно используются потоки чистой воды под высоким давлением. Этот свободный поток абразива проходит под давлением через отверстие небольшого диаметра (около 0.1 мм) или алмазное отверстие. Это отверстие имеет тенденцию увеличивать скорость потока примерно в 3 раза больше скорости звука. Этот метод особенно идеален для резки мягких материалов; такой как; резина, пенопласт, прокладки, продукты питания и текстиль. В отличие от традиционных методов, плазменной резки с ЧПУ и лазерной резки, резка чистой водой считается методом холодной резки, что означает отсутствие выделения тепла во время процесса.

Достижения в области гидроабразивной резки?

Системы ЧПУ в современной гидроабразивной резке произвели революцию в этом процессе. В этом аспекте становятся популярными две многообещающие технологии. Это;

• 5-осевая гидроабразивная резка
• Компенсация конусности

5-осевая гидроабразивная резка

Одним из достижений в области гидроабразивной резки является 5-осевая водоструйная резка как многоосный подход. Раньше 5-осевые станки использовались для изготовления чрезвычайно специализированных детализированных деталей или продуктов из-за обширного программирования и точных спецификаций. Поэтому такой подход к гидроабразивной резке считался дорогостоящим. 

Но в наше время он известен тем, что точно берет 3D-модели из CAM и быстро разрезает их на точные функциональные компоненты. Эти машины в основном используются для мягких материалов, таких как резина, волокна и сплавы. Кроме того, 5-осевые станки автоматизируют процесс, добавляя ценную механическую обработку при резке деталей. Таким образом, это заметно снижает потребность в ручном труде.

Компенсация конусности

Компенсация конусности — еще одно усовершенствование, появившееся для обеспечения точных размеров резки. Она стала популярной для получения равномерных срезов в более толстых материалах, устраняя риск образования конусных срезов на поверхности материала. Причиной образования конусности являются высокие скорости резки и естественное расхождение струй воды. Обычно используются три подхода для предотвращения их образования: компенсация геометрии, при которой исходные CAD-проекты корректируются и модифицируются; и динамическая компенсация конусности. Изготовитель регулирует положение режущей головки во время ее перемещения вокруг обрабатываемого материала. Кроме того, смещая траекторию резки, конструкторы могут минимизировать образование конусных срезов. Компенсация конусности также чрезвычайно полезна для достижения оптимальных допусков до 0.005 дюйма.

Лазерная резка против. Гидроабразивная резка: ключевые отличия

Лазерная резка и гидроабразивная резка широко применяются в различных отраслях промышленности. Они используются для точного прожига высокопрочных материалов широкого спектра. Вот некоторые технические различия, упомянутые в таблице ниже; 

Рабочий стол: Сравнительный анализ лазеров и лазеров. Гидроабразивная резка

Относится к: резка чистой водой против абразивной гидроабразивной резки

Преимущества гидроабразивной резки

Преимущества гидроабразивной резки Они широко распространены в различных отраслях промышленности. Эти машины известны своей высокой повторяемостью и точностью. К числу наиболее распространенных преимуществ, отличающих их от других традиционных технологий, относятся:

• Практически любой материал можно вырезать нужной формы с помощью гидроабразивной резки.
• Он производит кромки превосходного качества без отходов во время процесса.
• Гидроабразивная резка — это технология холодной резки, при которой в процессе работы не образуются зоны термического воздействия.
• Этот метод превосходит другие традиционные технологии благодаря отсутствию ограничений по толщине материала. Например, лист длиной 100 футов можно точно разрезать с помощью гидроабразивной резки.
• Это обеспечивает многоосевой подход к пробивке материалов. Типичный пример: 5-осевой станок. Кроме того, не требуется никаких инструментов или дополнительных резцов.
• Одним из главных преимуществ является возможность производства высококачественных деталей без дополнительной обработки.
• Стандартный станок для гидроабразивной резки позволяет достичь высокой точности до 0.005 дюйма. Кроме того, с помощью гидроабразивной резки проще создавать трехмерные фигуры.
• Кроме того, это экологически устойчивый процесс, поскольку вода, используемая в процессе резки, может быть переработана.

Ограничения гидроабразивной резки

Кроме того, у него есть несколько недостатков для начала ваших проектов по резке; К ним относятся;

• Определенные риски; например, повреждение отверстия, конусов (V-образных, обратных и бочкообразных), а также пустотных образований из-за малой ширины пропилов. Следовательно, согласно эмпирическому правилу, размер пропила должен составлять 11.25 размера водяной струи. 
• Струя воды может вызвать вмятины и проблемы с расслоением прокалываемых деталей.
• Абразивы, используемые для резки, могут привести к дополнительным затратам в процессе. Но в основном это зависит от типа материала, спецификации детали и предполагаемого применения.
• Чтобы получить детали с точными характеристиками, часто рекомендуется сохранять отверстие внутри радиуса в 2 раза больше радиуса гидроабразивной резки, в противном случае это приведет к слепому и неравномерному разрезу материала.
• Чрезмерное использование абразивов может привести к износу оборудования, что может привести к дополнительным затратам в процессе.
• Установка гидроабразивной резки требует более высоких первоначальных инвестиций.

Промышленное применение гидроабразивной резки

Применение гидроабразивной обработки широко распространено в нескольких отраслях. Некоторые основные потребители этой техники включают аэрокосмическую, автомобильную, текстильную, бытовую электронику и промышленное производство. 

Аэрокосмическая промышленность:

В аэродинамической промышленности преимущественно используется гидроабразивная резка для придания формы внутренним и внешним деталям авиационных двигателей. Обычно эти детали требуют точных и аккуратных разрезов для обеспечения функциональности и мобильности изделий. Поэтому, Гидроабразивная резка в аэрокосмической отрасли играет важную роль в резке или формовании продуктов; включая; части реактивных двигателей, лопатки турбин, внутренние панели кабины и шасси.

Автомобильная промышленность:

Эта увлекательная техника используется для создания множества автомобильных деталей. Производители конструкций используют автоматические водоструйные резаки для выполнения необходимых разрезов в различных компонентах автомобилей. Несколько примеров включают в себя; обшивки потолка, бамперы, медные прокладки ГБЦ и фланцы для нестандартных выхлопных систем, декоративные кронштейны для автомобилей. 

Архитектурная индустрия

Гидроабразивная резка камня

Технология гидроабразивной резки очень популярна в художественной и архитектурной индустрии. Различные фрески, мрамор и камни можно точно прорезать в произведения искусства с помощью водоструйного резака. Кроме того, инженеры-конструкторы могут использовать его, например, для изготовления металлических изделий; музейные произведения искусства, природа, тематические парки и чудесное освещение. 

Электронная промышленность

Гидроабразивная резка выгодна производителям, поскольку снижает затраты на производство электронных компонентов. Эти детали очень чувствительны к термическим воздействиям. Таким образом, гидроабразивный резак служит решением, например, для изготовления деталей; печатные платы, компоненты генераторов, панели управления лифтами, а также резка профилей для лифтов. Кроме того, это помогает создавать высококачественные электронные устройства защиты, такие как Водонепроницаемые корпуса для улицы. 

Медицинская и хирургическая промышленность

Микроразмерные и миниатюрные медицинские инструменты требуют тонких профилей для постоянного функционирования. Таким образом, гидроабразивная резка чрезвычайно полезна для создания угловатых и требовательных к точности деталей. Вот несколько компонентов, которые формируются в процессе гидроабразивной резки; формы протезов конечностей, резьба по дереву из углеродных брекетов, ортопедические приспособления, хирургические детали и резекции печени. 

Стекольная промышленность

Стекольная промышленность является основным пользователем технологии гидроабразивной резки. Он повышает производительность и качество кромки за счет формирования различных сложных деталей из цветного, кварцевого, оптимального стекла, боросиликатного, плавленого кварца и плоского стекла без необходимости дополнительной обработки в кратчайшие сроки. 

Относится к: Топ-5 отраслей, использующих технологию гидроабразивной резки

Лучше ли гидроабразивная резка для вашего проекта?

Совместимость процесса зависит от различных факторов. Например; Спецификация детали, геометрическая сложность, толщина и свойства материала, такие как проводимость, коррозионная стойкость и долговечность, вы можете придать форму для вашего конкретного проекта. 

Примеры применения гидроабразивной резки 

В целом, стандартная водоструйная обработка позволяет прорезать несколько материалов, не влияя на свойства их поверхности. Более того, использование приводит к отсутствию зон термического воздействия или к образованию небольших зон, а также к получению тонкой и гладкой текстуры. В отличие от лазерной и плазменной резки, она не выделяет вредных испарений. 

Кроме того, каждый рез гидроабразивным станком осуществляется с помощью систем ЧПУ. Для точного создания контуров используются G-коды. Однако существуют риски деформации и необходимости использования ленты. Поэтому для правильного выбора всегда рекомендуется проконсультироваться с опытными специалистами в области производства. Их рекомендации помогут вам выбрать наиболее подходящий процесс, исходя из требований к детали, типа материала и т.д. затраты на гидроабразивную резку. Если вы все еще не уверены, ознакомьтесь с нашим руководством: Когда следует использовать гидроабразивную резку? для получения более практических выводов.

Выберите Boda, чтобы воспользоваться десятилетним опытом

Компания Boda помогает предприятиям находить доступные и высококачественные решения для производства благодаря своим продуктам. Услуги по резке гидроабразивным методом на заказ. От прототипов до серийного производства сотен или тысяч деталей, мы можем быстро поставлять высокоточные компоненты без ущерба для качества. 

Наша собственная установка оснащена передовой технологией обработки с ЧПУ. Более того, наш технический специалист с десятилетним опытом работы проанализирует ваш проект и поможет вам выбрать правильный материал и процесс для достижения оптимальных результатов. Свяжитесь с нами сейчас и получите мгновенное ценовое предложение!

Подведение итогов

Водоструйная обработка стала самой быстрой техникой в ​​обрабатывающей промышленности. Он позволяет получать детали с высокой повторяемостью и точностью размеров за короткий промежуток времени. Многие отрасли промышленности, такие как сельское хозяйство, медицина, стекольная, аэрокосмическая и автомобильная промышленность, используют его из соображений экономичности и экологичности. 

Однако процесс гидроабразивной резки имеет решающее значение и требует определенных соображений для получения точных характеристик, поскольку на режущих деталях иногда остаются следы и возникают проблемы с короблением во время процесса. Поэтому необходимо поддерживать точный контроль параметров процесса и потока высокого давления. Кроме того, есть и много других вариантов. Например лазерная и плазменная резка. Эти методы также хорошо известны в проектах, требующих точности. Итак, чтобы сделать правильный выбор, необходимо получить базовые знания о своих возможностях и ограничениях. Эта статья содержит все основные сведения о гидроабразивной резке с точки зрения широкой перспективы. Читая, пользователи могут получить ценную информацию о возможностях процесса и других аспектах.  

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Сколько стоит станок гидроабразивной резки?

Стоимость зависит от марки и особенностей машины. Стандартный станок для гидроабразивной резки стоит около 60,000-450,000 долларов.

В2. Есть ли альтернативные процессы гидроабразивной резки?

Существуют и другие процессы, которые можно использовать вместо гидроабразивной резки. К ним относятся;

• Электроэрозионный станок для проволоки
• Плазменная резка
• Газокислородная резка
• Лазерная резка

Вопрос 3. Какой сплав металлов можно прорезать методом гидроабразивной резки?

С помощью водоструйной резки можно формовать различные марки сплавов. Сплавы алюминия: 5052, 6061 и 7075; Медь: 260 и C110; Нержавеющая сталь 304, 316 и ацетол считаются подходящими материалами для гидроабразивной резки. 

Вопрос 4. Каковы типичные проблемы, возникающие при гидроабразивной резке?

Производители могут столкнуться с различными проблемами, такими как коробление, расслоение, конусность, качество струи воды, абразивность и износ сопел.

Вопрос 5. Как абразив добавляется в струю воды?

Обычно абразивы (обычно гранат), хранящиеся в бункерах, имеют емкость ок. 2 тонны. Автоматическая загрузка контролируемого количества абразива осуществляется через дозирующий бункер, расположенный в верхней части водоструйной машины. В результате струя воды проходит через камеру со смешанным абразивом, создавая эффект Вентури. Этот эффект притягивает абразивные материалы к струе воды. Затем эта смесь подается в фокусирующее сопло для выполнения операции гидроабразивной резки.

Ресурсы

1. Предраг Янкович(2019) Применение абразивной водоструйной техники в гражданском строительстве.; Извлекаются из: Исследования Gate.
2. Эндрю Дж. Джефферсон, Хом Натх Дхакал, (2018), Абразивная гидроабразивная резка: Получено из: Наука Директ.