Cięcie strumieniem wody | Informacje o technologii waterjet

Cięcie strumieniem wody to technologia cięcia na zimno. Za pomocą strumienia oraz wody wraz z dobrej jakości garnetem materiał jest oddzielany bez wpływu termicznego. Stosuje się przefiltrowaną wodę lub dodaje się środek ścierny (np. piasek).

Profesjonalne cięcie strumieniem wody wykonuje firma Cermas Polska –504 106 741

Historia cięcia strumieniem wody

Woda przedziera się przez całe pasma górskie, pojedyncze krople wydrążają masywne skały. W naturze siła i twardość wody wyróżnia się od tysięcy lat. Technologia cięcia strumieniem wody wykorzystuje tę moc od początku XX wieku, najpierw do kopania żwiru i gliny, a w latach 30. XX wieku do wydobywania rudy i węgla za pomocą strumienia wody pod wysokim ciśnieniem. W latach 60. producent samolotów Boeing w końcu dał decydujący impuls do wykorzystania strumienia wody jako technologii cięcia. W 1971 roku ostatecznie wyprodukowano pierwszą maszynę do cięcia strumieniem wody. W tym czasie stosowano głównie wzmacniacze ciśnienia, które wytwarzały strumień tnący w swoich cylindrach wysokociśnieniowych. Później zastosowano również pompy tłokowe, które generowały strumień z bezpośrednim napędem. Start odbył się z tzw. cięciem czystą wodą ; tak więc pierwszym zastosowaniem przemysłowym było cięcie jednorazowych pieluszek. Równolegle prowadzono badania nad cięciem metali i kompozytów przy użyciu różnych dodatków. Przełomem w procesie cięcia strumieniem wody był dodatek materiałów ściernych. Kolejne dziesięciolecia przyniosły dwucyfrowe roczne stopy wzrostu sprzedaży maszyn.

Przyjrzyjmy się jednak bliżej dzisiejszemu procesowi: Pompa wysokociśnieniowa zapewnia, że strumień wody w nowoczesnej maszynie do cięcia jest sprężany do ciśnienia do 6000 barów, a następnie przeciskany przez otwór. W rezultacie strumień osiąga prędkość wylotową do 1200 m/s. W porównaniu z powietrzem jest to około czterokrotnie większa prędkość dźwięku . Ta prędkość strumienia i dodatek ścierniwa tworzą strumień tnący do usuwania materiału. W przemyśle i operacjach cięcia, ciśnienie 4000 bar stało się idealnym kompromisem między wydajnością a trwałością. Obecnie producenci nieustannie pracują nad koncepcjami oszczędzania wody i energii. W tym kontekście każdy system cięcia strumieniem wody jest sam w sobie wkładem w przyjazną dla środowiska, nowoczesną produkcję. Ponieważ w tej technologii cięcia wykorzystywane są wyłącznie naturalne materiały, takie jak woda i piasek, nie powstają ani toksyczne gazy, ani opary. Odpady z przetwarzania, brudna woda i pokruszone ziarna piasku nie są krytyczne dla środowiska i mogą być kierowane do systemu recyklingu.

Z czystą wodą lub dodatkowymi materiałami ściernymi

W przemyśle stosowane są przede wszystkim dwa warianty technologii cięcia strumieniem wody: cięcie czystym strumieniem wody lub cięcie ścierne . Cięcie mikro strumieniem wodnym i cięcie zawiesinowym strumieniem wodnym to technologie, które współpracują również ze strumieniem ściernym; w cięciu blach te dwie technologie odgrywają niewielką rolę.

Cięcie czystym strumieniem wody

Do miękkich materiałów stosuje się cięcie czystym strumieniem wody. Dzięki średnicy kilku setnych milimetra czysty strumień wody tnie materiał jak nóż. W przeciwieństwie do cięcia strumieniem wody abrazyjnym , żaden materiał nie jest tutaj szlifowany ze szczeliny, ale powstaje tylko dokładne cięcie. Cięcie czystą wodą służy do cięcia uszczelek, gumy, skóry, tkanin i cienkich tworzyw sztucznych. Z drugiej strony metale można ciąć tylko w postaci niezwykle cienkich folii. Cięcie czystą wodą zwykle wymaga bardzo szybkiej maszyny, ponieważ prędkości cięcia są znacznie wyższe niż w przypadku cięcia ściernego . Typowe materiały cięte czystą wodąwymagają również dodatkowej powierzchni podparcia, aby podeprzeć cienki i miękki materiał podczas cięcia. Tutaj bardzo dobrym rozwiązaniem okazały się grzebienie aluminiowe, ze stali nierdzewnej lub polipropylenu. Przy zakupie maszyny do cięcia strumieniem wody należy w decyzji uwzględnić możliwości cięcia czystą wodą. Nie wszystkie maszyny nadają się do tego procesu cięcia ze względu na ich konstrukcję i osiągalne prędkości. Z cięciem czystą wodą, można zrezygnować ze ścierniwa. Głowica tnąca jest odpowiednio zmodyfikowana tak, że można zrezygnować z dyszy ogniskującej, a otwór jest elementem końcowym. Zastosowania z czystą wodą wymagają mniejszej ilości wody i często niższego ciśnienia skrawania. Maszyna, w której te możliwości zostały już uwzględnione w projekcie, może obniżyć o ponad połowę koszty operacyjne cięcia czystą wodą .

Cięcie ścierne

Cięcie ścierne jest najczęściej stosowanym procesem w dziedzinie cięcia strumieniem wody . Średnica kryzy, ciśnienie i medium tnące wpływają na osiąganą moc strumienia. Podobnie jak w przypadku cięcia czystą wodą, strumień wody z pompy wysokociśnieniowej jest przeciskany przez otwór szafirowy, rubinowy lub diamentowy pod ciśnieniem do 6000 barów. Jednak strumień ten nie uderza bezpośrednio w obrabiany przedmiot, ale miesza się ze ścierniwem w ceramicznej komorze mieszania . ścierny jest zasysana do tej głowicy tnącej poprzez efekt Venturiego i wypływa – zmieszana z wodą – z dyszy ogniskującej. Ta dysza skupiająca jest wykonana z niezwykle twardego i odpornego na zużycie węglika wolframu. Niemniej jednak, nawet ta dysza skupiająca jest wypłukiwana po pewnym czasie przez strumień ścierny. W przypadku nowoczesnych głowic tnących te dysze skupiające są dostępne w różnych średnicach, długościach i jakościach, dzięki czemu użytkownik może wybrać dla siebie najbardziej ekonomiczne rozwiązanie. Na rynku dostępne są również głowice tnące, w których oba komponenty, kryza i komora mieszania, są zainstalowane na stałe. Te głowice są droższe w eksploatacji, ponieważ muszą być całkowicie wymienione, gdy tylko jeden z elementów się zużyje. Stosowanym ścierniwem jest zwykle piasek z granatu lub podobna twarda, mielona skała. ten materiał ścierny jest również dostępny w różnych jakościach i wielkościach ziarna. Ziarno 80 mesh stało się standardem w branży. To ziarno jest obecnie najlepszym kompromisem pod względem wydajności cięcia i jakości powierzchni. W przypadku zastosowań szklanych lub plastikowych często stosuje się również siatkę 120 w celu poprawy jakości powierzchni, a tym samym uzyskania jedwabiście gładkich powierzchni cięcia. W cięciu mikro strumieniem wody (mikrocięcie / mikro strumieniem wody) stosowane są nawet wielkości ziarna 300-400 mesh. Ten materiał ścierny zapewnia optymalną jakość podczas cięcia i zmniejsza chropowatość powierzchni; jest jednak bardzo drogi. W indywidualnych przypadkach można również zastosować inne materiały ścierne, takie jak sole, kwarc lub mieszanki granatu/korundu. W tym przypadku jednak należy wziąć pod uwagę kilka punktów. Aby jak najlepiej wykonać specjalne aplikacje, zaleca się fachową poradę doświadczonych techników waterjet.

Zakres cięcia strumieniem wody

Główne obszary zastosowań cięcia strumieniem wody ściernej to metale, kamienie naturalne, ceramika lub materiały kompozytowe. Jednak cięcie strumieniem abrazyjnym może być stosowane do cięcia praktycznie dowolnego materiału bez – w przeciwieństwie do cięcia płomieniowego lub laserowego – podgrzewania przedmiotu obrabianego i zmiany struktury materiału w strefach wpływu ciepła. Ponieważ temperatury w strefie cięcia wynoszą tylko około 50 °C, ten proces cięcia jest klasyfikowany jako proces cięcia na zimno . Tam, gdzie nie są wymagane żadne zmiany strukturalne na krawędziach cięcia, cięcie strumieniem wody jest używany. Dodatkowo istnieje możliwość wycinania dowolnych konturów oraz rozpoczynania i kończenia w dowolnym miejscu na powierzchni materiału. Możliwe jest nawet bezproblemowe wiercenie i cięcie hartowanej blachy stalowej strumieniem wody ściernej . Nie ma potrzeby wiercenia ani erozji otworu początkowego. Powierzchnia przedmiotu obrabianego nie jest interesująca dla strumienia wody. Blachę stalową można ciąć nawet czysto i dokładnie, jeśli powierzchnia jest skorodowana, brudna lub złuszczona. Podczas cięcia strumieniem wody należy zachować tylko odległość dyszy . Z drugiej strony, polerowane blachy ze stali nierdzewnej lub lustra mogą być również cięte bez wpływu odbicia optycznego na proces.

Cięcie strumieniem wody jest często błędnie postrzegane jako powolny i brudny proces cięcia. W rzeczywistości sprawy mają się inaczej. Nowoczesne systemy dają możliwość podniesienia poziomu wody i zalania materiału podczas procesu cięcia. Podczas cięcia pod powierzchnią wody zanieczyszczenie maszyny i otoczenia jest drastycznie zmniejszone. Poziom hałasu jest również zauważalnie zmniejszony – bez negatywnego wpływu na wydajność.

Gdzie stosuje się cięcie strumieniem wody?

Systemy cięcia strumieniem wody to maszyny do każdego materiału, każdej grubości i każdego konturu. Wyróżniają się najszerszym zakresem zastosowań, precyzją i oczywiście zaletami procesu cięcia na zimno. Jeśli wkład cieplny nie odgrywa roli i mają być cięte materiały odpowiednie do systemów cięcia laserowego, plazmowego i tlenowo-paliwowego, wówczas te procesy cięcia mają przewagę w porównaniu z technologią cięcia strumieniem wody. Są wtedy znacznie szybsze, a przez to bardziej ekonomiczne. Jeśli chodzi o cienkie blachy, cięcie laserowe i cięcie plazmowe mają wyraźną przewagę. W przypadku bardzo grubych blach cięcie tlenowo-paliwowe jest szybszą alternatywą. Zakres, w którym cięcie strumieniem wody zapewnia wyższą efektywność ekonomiczną, można dokładnie określić na podstawie obliczeń. Jednakże,

Nowoczesna maszyna do cięcia strumieniem wody oferuje również szereg opcji technologicznych do ukosowania, wiercenia, gwintowania i pogłębiania, a także umożliwia integrację podpór do cięcia plazmowego . To połączenie technologii łączy mocne strony różnych procesów cięcia i tworzy cennego pomocnika w parku maszynowym, zapewniając firmom wysoce wydajny system do szerokiego zakresu zastosowań.

FAQ: Odpowiadamy na Twoje pytania

Jak działa cięcie strumieniem wody CNC?
Pompa ultra wysokim ciśnieniem wytwarza się strumień wody pod ciśnieniem do 6000 barów. Ten strumień wody jest przepuszczany przez diamentowy lub szafirowy otwór i mieszany z piaskiem granatu. Powstały ścierny strumień wody tnie prawie każdy materiał. Maszyna CNC przesuwa strumień przez obrabiany przedmiot.

Jakie materiały można obrabiać za pomocą cięcia strumieniem wody?
Maszyna do cięcia strumieniem wody może zmniejszyć prawie każdy materiał. W zastosowaniach przemysłowych tnie się stale wszystkich typów i stopów, wszystkie metale nieżelazne, granit, ceramikę, szkło i tworzywa sztuczne. Czystym strumieniem wody przecina również tkaniny, skóry, gumy i uszczelki wszelkiego rodzaju.

Jaką grubość może mieć materiał do cięcia strumieniem wody?
Zasadniczo można również ciąć materiał o grubości do 500 mm. Jednak im grubszy materiał, tym dłuższy czas cięcia . Rozsądnie można ciąć stal do około 80 mm i aluminium do około 120 mm, granit do 100 mm i ceramikę do około 30 mm.

Czy cięcie strumieniem wody może być stosowane do wszystkich materiałów?
Czysty strumień wody służy do cięcia materiałów miękkich, takich jak guma, skóry i dywanów. Za pomocą abrazyjnego strumienia wody można ciąć prawie każdy materiał. W praktyce tnie się głównie stale, stale nierdzewne, metale kolorowe, płytki, blaty kuchenne, szkło i tworzywa sztuczne.

Cięcie drewna strumieniem wody?
Drewno doskonale nadaje się do cięcia strumieniem wody . Szczególnie w konstrukcjach mebli, gdzie trzeba wycinać drobne kontury, cięcie strumieniem wody jest szeroko stosowaną technologią. Wilgoć prawie nie odgrywa roli, ponieważ woda na krawędzi tnącej wnika tylko na kilka milimetrów w materiał, gdzie bardzo szybko schnie.

Czy cięcie strumieniem wody wykorzystuje tylko wodę, czy jest coś jeszcze z tym związane?
Miękkie materiały, takie jak skóra, guma, dywan lub papier uszczelniający są cięte czystym strumieniem wody. W przypadku twardych i kruchych materiałów , metali, szkła i tworzyw sztucznych do wody dodaje się ścierny środek tnący. Przeważnie stosuje się tu piasek granatowy, ale w indywidualnych przypadkach możliwe są również inne materiały ścierne.

Co to jest cięcie strumieniem wody ściernej?
W przeciwieństwie do cięcia czystą wodą, do cięcia strumieniem abrazyjnym wykorzystuje się również piasek ścierny . Czysty strumień wody oddziela miękki materiał, jak nóż. Materiał jest ściskany i cięty. Strumień ścierny działa jak tarcza szlifierska. Materiał w złączu tnącym jest zeszlifowany.

Cięcie strumieniem wody: czy wilgotność resztkowa ma znaczenie w procesie?
W przypadku materiałów o gładkiej powierzchni wilgoć resztkowa nie stanowi problemu. Element jest zdmuchiwany sprężonym powietrzem. Materiały higroskopijne, takie jak drewno, pianki o otwartych porach i tekstylia, należy wysuszyć. W praktyce do tego celu wykorzystuje się suszarki nadmuchowe . Decydującym czynnikiem nie jest temperatura, ale objętość powietrza .

Czy możliwe jest przygotowanie krawędzi spoiny za pomocą systemu cięcia strumieniem wody?
Tak, przy użyciu maszyny do cięcia strumieniem wody możliwe są wszystkie popularne rodzaje przygotowania krawędzi spawów , pod warunkiem, że maszyna jest wyposażona w głowicę 3D.

Co to jest cięcie strumieniem wody i jakie są zalety tej technologii?
Cięcie strumieniem wody to proces cięcia na zimno . Ma to tę zaletę, że podczas cięcia na linii cięcia nie występują żadne zmiany strukturalne . Hartowaną blachę stalową można ciąć bez utraty twardości krawędzi tnącej. Każdy materiał można ciąć strumieniem wody, a maszyna nie musi być przerabiana na przemienne cięcie stali, plastiku lub szkła.

Jakie są zalety cięcia strumieniem wody nad cięciem plazmowym/płomieniowym?
Cięcie plazmowe i płomieniowe ogranicza się do kilku metali. Cięcie strumieniem wody działa z prawie każdym materiałem. Powierzchnia jest lekko chropowata, ale ze względu na brak dopływu ciepła nie ma przebarwień na krawędzi tnącej, a dokładność konturu jest znacznie lepsza.

Dlaczego powinienem używać cięcia strumieniem wody zamiast technologii laserowej?
W przeciwieństwie do cięcia laserowego cięcie strumieniem wody nie jest związane z konkretnymi materiałami, ale może być stosowane uniwersalnie . W stali, stali nierdzewnej i aluminium cięcie strumieniem wody jest bardziej ekonomiczne niż laserem powyżej określonej grubości materiału. Za pomocą strumienia wody ściernej można ciąć cienkie arkusze w pakiecie. Nie jest to możliwe w przypadku lasera.

Czy cięcie strumieniem wody jest alternatywą dla cięcia laserowego?
To kwestia opłacalności. Laser ma przewagę w przypadku cienkich blach stalowych lub ze stali nierdzewnej oraz bardzo dużych ilości. Im grubszy materiał, tym bardziej ekonomiczne staje się cięcie strumieniem wody. Ponieważ laser ogranicza się do kilku metali, a cięcie strumieniem wody nadaje się do prawie każdego materiału, maszyna do cięcia strumieniem wody jest alternatywą dla każdego, kto nie może w pełni wykorzystać możliwości lasera.

Jakie dokładności można uzyskać przy cięciu strumieniem wody i jak wygląda powierzchnia cięcia?
W zależności od wyposażenia maszyny osiągalne dokładności mieszczą się w zakresie od dziesiątych do kilku setnych milimetra. Powierzchnia jest lekko szorstka lub półmatowa, w zależności od prędkości i wielkości ziarna ścierniwa. Nie ma przebarwień na krawędzi skrawającej jak w procesach cięcia termicznego.

Czy istnieją tylko standardowe procesy cięcia strumieniem wody, czy też można wziąć pod uwagę wymagania klientów?
Istnieje wiele możliwości dostosowania procesu cięcia do wymagań klienta. Ciśnienia, media ścierne i wiele innych parametrów można dostosować do potrzeb klienta. System prowadzenia CNC, pompa ultrawysokiego ciśnienia, stół do cięcia i technologia głowicy tnącej są konfigurowane zgodnie z wymaganiami klienta .