Какво е Wатерджет Cизригване?
Водноструйното рязане е технология за студена обработка, която използва воден поток с ултрависоко налягане за рязане. Обикновената вода се подава под ултрависоко налягане и образува високоскоростни струи през фини дюзи, които въздействат върху повърхността на материала, за да се постигне рязане. За твърди материали като метал и камък, към водата често се добавят абразиви, за да се увеличи силата на рязане.
Как работи водното рязане?
На налягане
Мощна хидравлична помпа или усилвател нагнетява обикновена чешмяна вода до изключително високо налягане, обикновено вариращо от 3,000 до 6,000 бара, което е няколко пъти по-високо от налягането в най-дълбоките океански пади. Такова високо налягане дарява водата с огромен потенциален енергиен потенциал, полагайки солидна основа за последващото образуване на високоскоростни струи.
Ускорение на водата
Водата под високо налягане се подава през тръби към режещата глава, където се прокарва през изключително малка дюза от изкуствен сапфир или диамант. Според принципа на Бернули, когато водата под високо налягане се прокарва през този малък отвор, енергията на налягането ѝ се преобразува в кинетична енергия, образувайки високоскоростна струя, движеща се с приблизително 900 метра в секунда. Тази изключително фина водна струя с висока скорост служи като „режещ ръб“ за чисто водноструйно рязане.
Абразивно смесване
При рязане на твърди материали като метал или камък се активира системата за смесване на абразива. В режещата глава високоскоростен воден поток преминава през смесителна камера, където ефектът на Вентури създава вакуум, автоматично засмуквайки фини абразивни частици.
Тези частици се ускоряват до високи скорости във водния поток, придобивайки значителна кинетична енергия. Това трансформира чистата ударна сила на водната струя във високоефективно микроабразивно действие, което позволява рязането на твърди, дебели материали.
Ерозия и рязане на материали
Смесената абразивна или чиста водна струя удря малка точка върху материала с изключително висока енергийна плътност. Кинетичната ѝ енергия мигновено ерозира повърхността, отмивайки микроскопични частици. Чрез прецизно движение на режещата глава чрез CNC системата, тази точка на ерозия се движи по програмираната траектория, създавайки непрекъснато и гладко рязане. По време на целия процес материалът остава свободен от термични ефекти, като се избягват зони, засегнати от топлина, или деформации.
CNC движение и дренаж
Компютърът прецизно контролира траекторията на движение на режещата глава според пътя на чертежа, като по този начин изрязва всякаква сложна форма. След рязане, водната струя отстранява материалните частици и остатъчния абразивен поток в резервоара за вода отдолу, където енергията им се разсейва. След това водата се оттича или обработва, а абразивите могат да бъдат отделени и рециклирани.
Материали, използвани при рязане с водна струя
метал
- стомана: Водната струя е идеален метод за рязане на стомана, особено подходящ за термочувствителни инструментални стомани, легирани стомани или закалени стомани. Тя не създава зона, засегната от топлина, запазва оригиналната твърдост и структура на материала и разрезът не се втвърдява или деформира.
- алуминийНезависимо дали става въпрос за тънки плочи или дебели алуминиеви блокове, водните струи могат да режат бързо и чисто, без да генерират шлака или да променят свойствата на материала поради висока температура, както е при термичното рязане. Качеството на ръбовете след рязане е отлично.
- титанТитанът е силно податлив на химични реакции и промени в свойствата при високи температури. Характеристиките на студеното рязане с водни струи напълно избягват тези проблеми и са един от предпочитаните методи за рязане на титанови сплави с аерокосмически клас. Разрезът е чист и няма риск от термично крехкост.
- месингМедта има отлична топлопроводимост, което я прави много трудна за рязане с топлина и причинява значителна деформация. Водна струя може да реже лесно без термично напрежение, няма да промени електрическата проводимост и механичните свойства на материала, а режещият шев е фин.
Камък и керамика
- Мрамор: Водните струи могат да изрязват изключително сложни и фини шарки и форми, с гладки ръбове, които не изискват вторично полиране и не отделят прах, нито пък причиняват напукване на камъка. Те са често използвани инструменти в каменното изкуство и декорация.
- Гранит: Като изключително твърд естествен камък, водната струя е единственият практичен метод, който може да извърши сложно и неравномерно рязане върху него. Това избягва проблемите с износването на инструмента и отчупването на ръбовете при традиционното механично рязане и има висока точност на рязане.
- Плочка: Независимо дали става въпрос за керамични плочки или стъклокерамични плочки, водните струи могат да постигнат безшевни извивки, вдлъбнати и инкрустирани разрези, с чисти и гладки разрези и без напукване, което значително подобрява възможностите за декоративен дизайн.
- Композитен камък: Този материал, съставен от каменни стърготини и смола, не причинява разслояване или отчупване на ръбовете при рязане с водна струя и може перфектно да запази композитната си структура. Качеството на рязането е по-високо от това при рязане с трион.
Стъкла
Водните струи могат да режат обикновено стъкло, ламинирано стъкло и закалено стъкло. Чистата вода или финото абразивно рязане могат да създадат гладки ръбове почти без микропукнатини, като по този начин се избягва цялостно счупване на стъклото, причинено от термично напрежение.
Композити
- Акрил и плексиглас: Студеното рязане на акрил и плексиглас с помощта на чисти водни струи води до кристално чисти ръбове без топене, замъгляване или напукване от термично напрежение, и не се отделят токсични газове по време на процеса на рязане.
- поликарбонат: Поликарбонатът, като здрава инженерна пластмаса, ще се стопи и ще образува лоши ръбове при термично рязане. Студеното рязане с водна струя може да постигне чисти и безчупливи разрези, без да се въвежда вътрешно напрежение в материала.
- Стъклени влакна: Рязането с водна струя не произвежда голямо количество вреден прах, както при рязане с трион, нито разтопява смолната матрица, както при термично рязане. То може ефективно да намали разслояването и износването на ръбовете, а разрезът е чист.
- Въглеродни влакна: Водната струя е златният стандарт за рязане на композитни материали от въглеродни влакна. Реже се чрез механична ерозия, като се избягват термични повреди и разслояване, като се запазва перфектно здравината и структурната цялост на влакната и при рязане няма натрупване.
Гума
Нисконапорните струи с чиста вода могат лесно да режат гума, точно както „рязане на масло с воден нож“, без да се деформират, залепват или генерират неприятни миризми поради топлината, генерирана от триене. Рязането е гладко, а размерите са прецизни.
дърво
Водните струи могат да режат дърво и са особено подходящи за техники на инкрустиране, които създават сложни шарки. Те могат да намалят разкъсването и напукването на дървесните влакна и няма следи от овъгляване или изгаряне. Това е чист метод на рязане.
Видове рязане с водна струя
PЧасовници WАтир Jet CUtting
Рязането с чиста водна струя използва само вода под ултрависоко налягане, без абразиви. Обикновената чешмяна вода се нагнетява до няколкостотин мегапаскала и се прокарва през фина дюза от скъпоценен камък, образувайки високоенергийна водна струя, движеща се с няколко пъти скоростта на звука. Тази високоскоростна струя реже, като ерозира повърхността на материала чрез интензивен удар и отмива микрофрагментите.
Чистата водна струя е подходяща главно за рязане на относително меки материали, като храна, пяна, гума, корк, хартия, пластмасово фолио и някои меки пластмаси.
Плюсове:
- Изключително висока прецизност на рязане
- Няма зони, засегнати от топлина, или деформация на материала
- Сравнително ниски експлоатационни разходи и екологичност
- Изключително високи скорости на рязане за меки материали
Рязане с абразивна водна струя
Водната помпа с високо налягане генерира чиста водна струя. Тази водна струя създава вакуум в смесителната камера на режещата глава чрез ефекта на Вентури, като автоматично засмуква и ускорява абразивните частици, за да образува абразивна водна струя.
Абразивните частици поемат основната работа по рязане, ерозирайки материала чрез микроскопично смилане и удар. Този метод значително разширява капацитета на рязане и може ефективно да реже различни материали с висока твърдост и якост, включително всички видове метали, камъни, стъкло, керамика, композитни материали и дебели пластмаси.
Абразивното рязане с водна струя запазва всички предимства на студената обработка на рязането с чиста вода, но има по-силен режещ капацитет и изключително широк спектър от приложения. Цената е, че разходите за рязане се увеличават поради разхода на абразиви, а износването на частите на режещата глава също е по-бързо.
Плюсове:
- Изключителна гъвкавост на материалите
- Впечатляваща дълбочина на рязане
- Висококачествено и гъвкаво рязане
Bпредимства на рязане с водна струя
Процес на студено рязане
Водноструйното рязане разделя материала чрез механична ерозия от високоскоростен воден поток, а не от топлина. В резултат на това работната зона не претърпява значително повишаване на температурата. Това напълно избягва проблеми като зони, засегнати от топлина, промени в металургичната структура, втвърдяване, термична деформация или остатъчно напрежение. По този начин методът е уникално ценен за обработка на топлочувствителни, експлозивни или предварително термично обработени материали.
Универсалност на материала
От меки материали като гума, пяна и храна до твърди като камък, стъкло и керамика, водните струи могат да режат почти всички видове материали. Неговата „универсална“ характеристика произтича от факта, че механизмът им на рязане е физическа ерозия, а не разчита на електрическата проводимост на материала или специфичната точка на топене, което го прави идеално решение за междуиндустриални среди и среди за обработка на множество материали.
Висока гъвкавост и прецизност
Водните струи могат лесно да започнат рязане от всяка точка в листа, без да е необходимо предварително да се направят начални отвори. В комбинация с усъвършенствана система за числено управление, те могат прецизно да изрязват изключително сложни двуизмерни геометрични форми, остри ъгли и фини контури. След рязане, детайлът обикновено претърпява минимална деформация. В много случаи той може да се използва директно или изисква само малко количество последваща обработка, което значително подобрява гъвкавостта на производството и свободата на проектиране.
Отлични постижения в областта на околната среда и безопасността
Водноструйното рязане не използва токсични химикали. По време на процеса на рязане не се отделят токсични газове, дим или прах, а работната среда е чиста и безопасна. За разлика от плазменото или пламъчното рязане, то не произвежда вредна радиация и не причинява изгаряне на материала.
Основният страничен продукт е смес от вода, абразиви и материални отломки, която лесно се третира и рециклира централно, отговаряйки на изискванията на съвременното зелено производство.
Превъзходно качество на рязане
Качеството на рязане с водна струя е отлично, с гладка повърхност и обикновено без грапавини. Чрез контролиране на параметрите на процеса, наклонът на рязане може да бъде ефективно намален или контролиран.
Водноструйното рязане може да се използва не само за контурно рязане на крайния продукт, но и за отваряне на отвори, прорези и дори почистване на повърхности или отстраняване на ръжда, постигайки многократна употреба с една машина и подобрявайки цялостния коефициент на използване на оборудването.
Съображения за рязане с водна струя
Първоначална инвестиция и оперативни разходи
Първоначалните разходи за цялостна система за водна струя са значителни, обикновено по-високи от много традиционни режещи инструменти. Оперативните разходи включват електричество, вода, абразиви и рутинна поддръжка на компоненти с висока износоустойчивост, като уплътнения на усилвателя, дюзи и смесителни тръби.
Дебелина на материала и скорост на рязане
Въпреки че водните струи могат да режат много дебели материали, скоростта на рязане намалява драстично с увеличаване на дебелината. При много дебели, плътни материали процесът може да стане бавен в сравнение с други методи. Производствените срокове трябва да отчитат тази обратна зависимост между дебелината и скоростта.
Конусност на прореза и точност на рязане
Естествена характеристика на водноструйното рязане е лекото скосяване, известно като „скосяване на прореза“. За прецизни части това трябва да се компенсира чрез наклон на дюзата или в CAD дизайна.
Шум и поддръжка
Системата генерира значителен шум, предимно от помпата за високо налягане и режещата струя, която се отразява на водата в резервоара за улавяне, което изисква защита за слуха и потенциално шумоизолиращи заграждения в производствена среда. Изискванията за поддръжка са по-високи, отколкото при по-простите машини, като фокусът е върху системата за високо налягане, за да се предотвратят повреди и да се осигури постоянно налягане.
Ограничения, свързани с материала
Не е идеален за рязане на закалено стъкло или някои видове закалена керамика, тъй като първоначалното пробиване може да причини неконтролирано напукване. При ламинираните материали трябва да се вземе предвид проникването на вода в слоевете.
WРязане с атерджет спрямо други методи на рязане
| Метод на рязане | Основни предимства | Ключови ограничения |
| Нарязване с водна струя | Истинско студено рязане. Може да реже практически всякакъв материал. Висока гъвкавост за сложни форми. Добра точност и повърхностна обработка. Екологичен процес. | По-бавен от лазер/плазма за тънки метали. По-високи оперативни разходи. Естественият конус на прореза изисква компенсация. Първоначалната инвестиция е висока. |
| Лазерно рязане | Много висока скорост и прецизност на тънки до средни листове. Отлично качество на ръбовете и минимален прорез. Ниски експлоатационни разходи за листов метал. Високо автоматизиран. | Създава зона, засегната от топлина (HAZ). Ограничено до отразяващи материали и неметали. По-ниска ефективност при много дебели материали. По-висока първоначална цена за системи с висока мощност. |
| Плазмено рязане | Много бърз върху средно до дебели проводими метали. По-ниски разходи за оборудване и експлоатация в сравнение с водноструйно/лазерно рязане. Предлагат се преносими системи. | Значително изкривяване в зоната на токсичност (HAZ) и термично изкривяване. По-широк прорез, по-ниска точност и качество на ръбовете. Ограничено до проводими метали. Произвежда изпарения и шум. |
Приложения на рязане с водна струя
космически
Тази индустрия използва широко титанови сплави, високоякостни алуминиеви сплави, суперсплави на никелова основа, както и композити от въглеродни и арамидни влакна, които са изключително чувствителни към топлина.
Характеристиките на студеното рязане на водните струи перфектно избягват термично напрежение, микропукнатини и разслояване на материала и могат прецизно да режат ребрата на крилата на фюзелажа, структурите тип „пчелна пита“ и изолационните материали, осигурявайки структурната цялост и якостта на умора на основните компоненти.
Автомобилна индустрия
Технологията за рязане с водна струя се прилага в автомобилната индустрия, от разработване на прототипи на превозни средства до производство на компоненти. Този процес може да се използва за рязане на интериорни материали, композитни панели, алуминиеви сплави на каросерията, уплътнения на трансмисии и греди на шасито на тежки камиони. Предимствата му се състоят в способността му да реже прецизно меки материали без грапавини, да обработва високоякостна стомана без термична деформация и да поддържа леки конструкции и смесена обработка на множество материали.
Архитектурна декорация
Водната струя е революционен инструмент в индустрията за архитектурна декорация. Тя може да изрязва всякакви сложни шарки, кухи решетки за прозорци, отвори за кухненски плотове и аксесоари за баня върху мрамор, гранит, изкуствен кварцов камък и плочки по цифрово контролиран начин. Режещият ръб е гладък и не изисква вторично полиране, и не води до напукване на естествения камък, което значително подобрява свободата на дизайна и артистичната изразителност.
Промишлено производство
Водните струи могат да режат различни зъбни колела, механични основи, уплътнения, корпуси на лагери и др. Подходящи са особено за обработка на високотвърда щанцова стомана, претърпяла термична обработка, тъй като не увреждат закаленото ѝ състояние. Използват се и за рязане на дебели стоманени плочи за поддръжка на оборудване или за единично и дребносерийно производство, без да е необходимо изработване на форми, и са гъвкави и ефективни.
Стъкло промишленост
Водната струя е предпочитаният метод за рязане на пластмаса, подсилена с въглеродни влакна (CFRP), и пластмаса, подсилена с стъклени влакна (GFRP), без прах, без разслояване и с по-малко изтегляне на влакната, като перфектно запазва междуслойната здравина на композитните материали. В стъкларската промишленост водната струя се използва за рязане на ламинирано безопасно стъкло, ламинирано стъкло, художествено стъкло и стъклени основи за дисплеи. Тя се отличава с висока точност на рязане, гладки ръбове и може ефективно да контролира микропукнатини.
Хранително-вкусова промишленост
Чистите водни струи могат да режат различни видове храни, като например торти, замразено месо, морски дарове и др. Процесът на рязане е хигиеничен, без замърсяване и отломки. Той не променя текстурата и вкуса на храната и може да постигне автоматизирано и равномерно фино нарязване. Подходящ е за мащабни производствени линии за храни и за декорация на висок клас за кетъринг.
NOBLE"s Услуга за рязане с водна струя
NOBLE е вашето надеждно решение за персонализирано производство на едно гише, от проектиране на прототип до производство, с огромни производствени ресурси, подходяща технология, рационализиран процес, експертно ръководство и перфектен процес за проверка на качеството, за да превърнем вашите идеи в реалност.
От проектиране до прототипиране и производство, ние сме готови да превърнем вашите идеи в реалност с усъвършенствани производствени решения, съобразени с вашия продукт. Изборът ни за рязане на ламарина с водна струя по поръчка означава работа с екип, който цени прецизността, надеждността и иновациите. Ето причините, поради които ние сме идеалният избор за вашите нужди от рязане:
- Възможности за бързо създаване на прототипи
- Експертиза и опит
- Прецизност и точност
- Бързо време за изпълнение
Често задавани въпроси
Какви материали може да реже водна струя?
Водноструйният резач може да обработва изключително широка гама от материали. Това включва метали (стомана, алуминий, титан), камък и плочки, стъкло, композити, гума, пластмаси, пяна и дори хранителни продукти.
Колко дебел материал може да реже водна струя?
Водните струи са способни да режат много дебели материали. Въпреки че твърдостта варира в зависимост от материала, мощната абразивна водна струя обикновено може да реже метали с дебелина до 200-250 мм и по-меки материали като пяна или гума с дебелина до няколко фута.
Точно ли е рязането с водна струя?
Да, съвременните водоструйни резачки са много точни. Типичната точност на позициониране е около ±0.003 инча (±0.076 мм), с повторяемост от ±0.001 инча (±0.025 мм). Прорезът (ширината на рязане) е малък и постоянен, което позволява сложни форми и детайлни части.
Колко бързо е рязането с водна струя?
Скоростта на рязане зависи от вида и дебелината на материала. Тя може да варира от много високи скорости за тънки, меки материали до по-бавни, целенасочени скорости за дебели, твърди метали. Фокусът е върху прецизността и качеството, а не върху сурова скорост за дебели материали.
Скъпо ли е рязането с водна струя?
Цената варира в зависимост от сложността на детайла, материала и дебелината. Въпреки че първоначалната инвестиция в машината и разходите за абразив са фактори, водноструйното рязане често се оказва рентабилно, като елиминира вторичната обработка, минимизира разхищението на материал чрез разкрояване и намалява разходите за инструменти за персонализирани единични части.
