Гидроабразивная обработка. Ч. 1

Гидроабразивная обработка. Часть 1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ, И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
    Назначение и область применения. Метод гидроабразивной обработки широко применяется для получения заготовок из листовых материалов (гидроабразивная резка), а также для получения трёхмерных деталей (гидроабразивная 3D обработка). Этим методом можно обрабатывать материалы с самыми разнообразными свойствами: высокотвёрдые и вязкие, высокопрочные и с низкой прочностью,  хрупкие и пластичные, токопроводящие и диэлектрики, теплопроводные и с низкой теплопроводностью, матовые и с высокой отражающей способностью. К таким материалам относятся: конструкционные, легированные,  инструментальные, жаропрочные и нержавеющие стали, цветные металлы и их сплавы (медь, никель, цинк, алюминий, магний, титан и др.), природные  и искусственные камни (мрамор, гранит, кремний, бетон, железобетон), композиционные материалы,  керамика, стекло (триплекс, бронестекло, армированное стекло, стеклотекстолит и т.п.), пористые и прозрачные материалы, сотовые и сэндвич-конструкции, картон, дерево, резина, пластмассы различных марок, ткани, пищевые продукты и т.д.
   Метод гидроабразивной резки является универсальным, так как может применяться  для обработки с большой точностью заготовок больших и малых размеров из листовых материалов  с различным отклонением от плоскостности практически из любых материалов. Он позволяет не только получать заготовки для последующей обработки, но и готовые точные детали со сложным контуром. Универсальность установок гидроабразивной резки заключается в том, что на одной установке можно резать разнообразные материалы, а также заготовки, состоящие из различных материалов. При этом, как правило, переход от резки одного материала к резке другого не требует сложной переналадки оборудования.
   Гидроабразивная обработка находит всё более широкое применение в общем машиностроении, в авиационной, аэрокосмической, автомобильной, лёгкой и пищевой промышленности, в транспортном и химическом машиностроении, в судостроении, в производстве строительных материалов, при обработке стекла, при ликвидации последствий природных катаклизмов и других областях.
   Принцип гидроабразивной резки заключается в разделении обрабатываемого материала с помощью двухфазной струи высокого давления, с большой скоростью истекающей из сопла. При этом происходит отрыв и унос из полости реза частиц основного материала скоростным потоком ударяющихся и скользящих по поверхности реза твердофазных частиц. Режущая струя состоит из воды и абразивных частиц, размер которых составляет 10-30 % её диаметра. Формирование режущей струи происходит следующим образом. Вода от насоса  под высоким давлением  проходит через водяное сопло, образующее струю диаметром несколько десятых долей миллиметра, и попадает в смесительную камеру. В ней вода смешивается с абразивом  и далее проходит через второе сопло. Из этого сопла струя воды с абразивом выходит со скоростью около 1000 м/с и попадает на поверхность разрезаемого материала. После раскроя остаточная энергия воды гасится специальной водяной ловушкой. Конструктивные особенности режущей (струйной) головки определяют гидродинамические характеристики и компактность формируемой струи, качество и надёжность её работы. Формирование сверхзвуковой струи как режущего инструмента осуществляется соплом, которое изготавливается из искусственных камней – сапфира, алмаза, корунда. Их стойкость составляет 250-2000 часов.
   В качестве абразива обычно используют порошки твердосплавных сплавов, карбидов окислов. Выбор абразива зависит от вида и твердости разрезаемого материала. Так, для высоколегированных сталей и сплавов титана применяют особо твёрдые частицы граната; для стекла – соответствующие фракции обычного песка; для пластмасс и материалов, армированных стекло- или углеводородными волокнами – частицы силикатного шлака.
   Без абразива (водоструйная резка, гидродинамическая резка) производят резку таких мягких материалов как пластмассовая пленка, кожа, текстиль, пищевые продукты и др. Обычно водоструйную резку применяют в электронной, пищевой и автомобильной промышленностях.
   Гидроабразивная резка в настоящее время является альтернативной таким ставшим уже традиционным способам резки как фрезерная, электроэрозионная, газокислородная, плазменно-дуговая и лазерная. Она отличается от них не только по принципу воздействия на обрабатываемый материал, но и по ряду количественных показателей. Гидроабразивную резку отличает высокая точность реза, ее «холодный» характер, отсутствие механического и термического воздействия на зону резки. Небольшие силы (1-100 Н) и температуры (60-90 Со) исключают деформацию заготовки, оплавление и пригорание материала в прилегающей зоне. Струя жидкости близка к точечному инструменту, что позволяет получать профиль с радиусом закругления 0,1-3 мм. Шероховатость поверхности после абразивной резки может достигать Rа  0,5-1,5 мкм, что устраняет необходимость в последующей дополнительной обработке.
   Немаловажным достоинством гидроабразивной резки является высокая степень экологической безопасности процесса, так как при обработке любых материалов не образуются  пыль, крошка, стружка или ядовитые пары. Следует особенно подчеркнуть пожаро- и взрывобезопасность процесса гидроабразивной резки, что делает его особенно эффективным для утилизации взрывчатых веществ и боеприпасов.
   Установки для гидроабразивной резки обычно  включают в себя следующие элементы: аппаратуру высокого давления (АВД), систему подачи абразива, режущую (струйную) головку, ванну со станиной, систему координатных перемещений и систему управления. В большинстве случаев установки имеют ряд дополнительных устройств, которые облегчают обслуживание, повышают производительность, экономичность и экологичность процесса: систему подготовки воды, систему очистки отработанной воды от шлама, дополнительную ёмкость для абразива  и т.д. 
   Основой АВД является насос высокого давления.  В настоящее время наиболее широкое применение находят насосы с номинальным давлением до 4000 бар и 6000 бар и расходом 3-5 л/мин. По трубопроводам жидкость от насоса поступает в камеру, в которую дозированно подаётся абразив. Полученная гидроабразивная смесь через сопло режущей головки направляется на обрабатываемый материал.
   В ванной заготовка устанавливается на специальную решётку. Сама ванна устроена таким образом, что процесс резки может выполняться как над  поверхностью воды, так и  в водной среде. В последнем случае, значительно снижается уровень шума работающей установки.
   Технические характеристики установок гидроабразивной резки в значительной степени зависят от параметров насосов высокого давления, конструктивных особенностей режущей головки и  конструктивного исполнения узлов, обеспечивающих координатные перемещения режущих головок относительно заготовки. Различают установки для двухкоординатной (2D) и трёхкоординатной  (3D) обработок. Первые имеют два рабочих координатных перемещения — по осям X и Y. Таким способом производят сложную контурную резку. При обработке способом 3D, кроме движений по координатам X и Y, добавляются программно управляемые движения по координатам Z, A и B. Эти движения совершает режущая головка, которая перемещается в процессе резания вертикально (Z), поворачивается на определенные углы относительно вертикальной (А) и горизонтальной (В) осей. Таким способом производят обработку сложных пространственных изделий.
   Координатная часть установок имеет несколько видов компоновок (см. Часть 2).

Авторы Полтавец О.Ф., Похмельных В.М.

 

 Счётчик каталога 4078 на сайте СтанкостроенияЗаявите о себе 

Рекламные услуги

     В сентябре - 50% скидка
       на размещение Вашей
        информации на сайте

Подробнее


Анонсы новостей станкостроения

БПК-СЕВЕР

"БАЛТИЙСКАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ КОМПАНИЯ" ИНВЕСТИРОВАЛА В СТАНКОСТРОЕНИЕ 3,5 МЛРД РУБЛЕЙ

Подробнее

China Machinery Fair 2017

НАЦИОНАЛЬНАЯ КИТАЙСКАЯ ВЫСТАВКА МАШИНОСТРОЕНИЯ И ИННОВАЦИЙ CHINA MACHINERY FAIR ПРОЙДЕТ В МОСКВЕ С 24 ПО 26 ОКТЯБРЯ 2017 Г.

Подробнее

ННТК Союза машиностроителей

НАЦИОНАЛЬНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СОЮЗМАШ РОССИИ ПОМОЖЕТ ВНЕДРИТЬ В ПРОИЗВОДСТВО ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ

Подробнее

Архив новостей

Занимательная технология

Самый большой токарно-карусельный станок в СССР

Подробнее

   КорМиР    Реклама на сайте Станкостроения

© 2011-2012 ЗАО фирма "Компрон"
Разработка сайта - ВЕБ Технологии

Рейтинг@Mail.ru