Podstawy procesu cięcia strumieniem wody

Podstawy procesu cięcia strumieniem wody

Jak działa proces cięcia strumieniem wody?

Technologia strumienia wody to proces cięcia na zimno, w którym do cięcia materiału używa się wody poruszającej się w prędkości naddźwiękowej lub wody i ścierniwa.

Dlaczego proces jest popularny wśród producentów? Oto kilka powodów:

  • Jest to najbardziej wszechstronny proces cięcia kształtowego
  • Technologia zapewnia najwyższą precyzję cięcia praktycznie każdego materiału
  • Proces można połączyć z plazmą lub tlenem na tej samej części poddawanej obróbce

Najbardziej wszechstronny proces cięcia

Cięcie strumieniem wody jest procesem wszechstronnym, ponieważ strumieniem wody można ciąć praktycznie wszystkie materiały. Proces wykorzystuje strumień wody pod ultrawysokim ciśnieniem do przenoszenia ziarna ściernego. Ścierny strumień wody wykonuje cięcie poprzez mechaniczne działanie piły, w wyniku czego uzyskuje się gładką, precyzyjnie przyciętą powierzchnię. Ograniczenia obejmują bardzo kruche materiały, takie jak szkło hartowane i niektóre materiały ceramiczne.

Strumień wody jest również bardzo precyzyjny. Ma wąską szerokość rzazu, co umożliwia cięcie drobnych konturów i wytwarzanie części o wysokiej tolerancji. Na większości metali jest to jednak bardzo powolny i kosztowny proces w porównaniu z plazmą.

Firma ESAB oferuje opatentowaną kombinację strumienia wody i plazmy w tej samej maszynie. Opcja ta pozwala wykorzystać dokładność strumienia wody tam, gdzie potrzebna jest precyzja. Korzysta również z szybkości i niskiego kosztu plazmy, gdzie wysoka precyzja nie jest konieczna. Efektem jest wyprodukowanie potrzebnych części po znacznie niższych kosztach oraz w znacznie krótszym czasie.

Jak działa pompa ze wzmacniaczem strumienia wody?

Proces cięcia strumieniem wody rozpoczyna się od pompy ze wzmacniaczem, która wytwarza bardzo wysokie ciśnienie do 6205 bar (do 90 000 psi) wymagane do cięcia twardych materiałów.

Pompa ze wzmacniaczem wykorzystuje ciśnienie hydrauliczne na systemie wodnym. Silnik o dużej mocy napędza pompę hydrauliczną, wytwarzając ciśnienie hydrauliczne, które napędza tłok w cylindrze.

Elementy pompy ze wzmacniaczem:

  1. Wlot wody pod niskim ciśnieniem
  2. Pompa wspomagająca
  3. Filtr wodny
  4. Wlotowe zawory zwrotne
  5. Pompa hydrauliczna
  6. Tłok wzmacniacza
  7. Akumulator
  8. Zawór odcinający wodę
  9. Głowica tnąca
  10. System dozowania ścierniwa

Czysta woda jest wciągana przez wlot wody pod niskim ciśnieniem (1) i wtłaczana przez filtr wlotowy (3), a następnie przenoszona do multiplikatora przez wlotowe zawory zwrotne (4). Pompa hydrauliczna (5) zwiększa ciśnienie płynu hydraulicznego i przełącza ciśnienie do przodu i do tyłu między dwiema stronami tłoka hydraulicznego (6). To z kolei zwiększa ciśnienie wody we wzmacniaczu. Woda pod ciśnieniem płynie ze wzmacniacza do akumulatora (7), co pomaga zminimalizować wahania ciśnienia. Następnie przepływa przez węże wysokociśnieniowe do głowicy tnącej (9). Przepływ wody do głowicy tnącej jest kontrolowany przez zawór odcinający (8). Pozwala to systemowi CNC na rozpoczęcie i zatrzymanie procesu cięcia w odpowiednim czasie. W głowicy tnącej (9) ścierniwo (wykonane z granatu) jest mieszane z wodą pod wysokim ciśnieniem w komorze mieszania. Przepływ granatowego ścierniwa jest kontrolowany przez system dozowania ścierniwa (10).

W jaki sposób wzmacniacz wytwarza bardzo wysokie ciśnienie?

Ciśnienie hydrauliczne jest wzmacniane przez stosunek większego cylindra hydraulicznego, który wpycha mniejszy tłok do cylindra wypełnionego wodą, tworząc w ten sposób bardzo wysokie ciśnienie wody. Załóżmy na przykład, że wielkość cylindra hydraulicznego jest 20 razy większa od wielkości cylindra wodnego. Następnie ciśnienie hydrauliczne 207 bar (3000 PSI) jest wzmacniane do ciśnienia wody 4137 bar (60 000 PSI) lub w stosunku 30:1 ciśnienia wody 6205 bar (90 000 PSI).

Jak działa głowica tnąca strumieniem wody?

Woda pod ciśnieniem jest dostarczana do głowicy tnącej przewodem wysokociśnieniowym lub wężem. W głowicy tnącej woda pod wysokim ciśnieniem jest podawana do otworu o typowej średnicy w zakresie od 0,0127 cm (0,005 cala) do 0,05 cm (0,020 cala). Otwór jest wykonany z diamentu lub szafiru, dzięki czemu jest odporny na ścieranie pod wysokim ciśnieniem. Kryza wyznacza i tworzy strumień wody, który przecina materiał.

Gdy strumień wody opuści otwór, do strumienia wody można dodać ścierniwo, aby umożliwić cięcie twardych materiałów. Podczas cięcia twardych materiałów, w tym stali, stali nierdzewnej, aluminium, kamienia, drewna, plastiku, szkła itp., to ścierniwo wykonuje właściwe cięcie za pomocą mechanicznego działania podobnego do piły.

Materiałem ściernym jest zwykle pokruszony granat, czyli ten sam rodzaj materiału, który jest często używany jako materiał ścierny na papierze ściernym. Niektóre specjalne zastosowania wykorzystują inne rodzaje ścierniwa.

Podczas cięcia miękkich materiałów, takich jak guma, skóra, tkaniny, papier, tektura, izolacja, pianka itp., cięcie wykonuje strumień pod bardzo wysokim ciśnieniem, bez użycia ścierniwa.

ESAB produkuje maszyny do cięcia strumieniem wody Hydrocut CNC do zastosowań cięcia dużych i małych elementów i może dostosować maszynę do konkretnych potrzeb.