Особенность резки металла гидроабразивным методом

В условиях мелкосерийного и единичного производства особую действенность показывают технологии разделительных операций с листовым металлопрокатом, которые гарантируют необходимую точность и качество реза. К числу таких технологий относится и гидроабразивная резка металла, реализуемая специализированными предприятиями.

Сущность процесса

Разрезающий эффект достигается комбинированным воздействием на заготовку двух факторов:

• Остронаправленным потоком мельчайших абразивных частиц, распыляемых в водной струе;
• Высокой кинетической энергии этого потока, перемещающегося в соответствии с конфигурацией разрезаемого контура.

Последовательность операции гидроабразивной резки металла такова. В конструкции инструментальной головки станка имеется рабочее сопло, куда под высоким – не менее 150 МПа – давлением подаётся предварительно отфильтрованная вода.

Одновременно в смешивающую камеру, расположенную ниже головки сопла, попадает поток абразива. Соединяясь, эти два потока образуют гидромеханическую смесь, которая со скоростью около 1000 м/с выталкивается через инжекционное отверстие, расположенное в торце смешивающей камеры.

Поскольку давление потока намного превышает предел прочности металла разрезаемой заготовки, то происходит её разделение, линия которого определяется направлением перемещения инструментальной головки станка. Частицы металла, оказавшиеся в зоне реза, тем же потоком выносятся из зоны обработки.

Далее они отсасываются из рабочей камеры, где находится разрезаемый металл, и сепарируются от отработанного абразива. Последний удаляется в сушильную камеру, и подвергается сушке, после чего повторно направляется в зону реза. Вследствие эффективной фильтрации процесс характеризуется отсутствием потерь расходных материалов.

Технологические возможности

Отходы металла при разрезании зависят от сечения гидромеханической струи, которая в современных установках не превышает 0,3…0,5 мм. В некоторых случаях (резка алюминия, разделение тонколистового металла) абразивные частицы вообще не используются, что дополнительно повышает качество поверхности среза. Чистота среза объясняется:

1. Отсутствием эффекта оплавления металла, свойственного всем способам огневой, плазменно-кислородной или лазерной резки.
2. Малыми размерами абразивных частиц (400…600 мкм).
3. Высокой скоростью воздействия гидромеханического потока на поверхность заготовки.
4. Отсутствием коробления листовой заготовки в процессе разделения.

Поскольку резка происходит за счёт высокой концентрации энергии, то для рассматриваемого процесса не имеет значения толщина материала, которая может варьироваться от 1 мм до 250…300 мм. Несущественны также его теплофизические характеристики.

Для повышения концентрации абразивных частиц в единице объёма рабочей смеси используется гранатовый песок, фракции которого отличаются повышенной однородностью, достаточной твёрдостью и способностью к быстрому высушиванию.

Качество поверхности среза составляет Ra 1,5… Ra 2,0; оно возрастает при увеличении скорости подачи инструментальной головки и при снижении дисперсности частиц абразива. Производительность обработки определяется сложностью разрезаемого контура, а погрешность позиционирования не превышает 0,1 мм. Отметим также экологичность процесса, при выполнении которого отсутствуют вредные выделения в атмосферу.

Особенности реализации

Наибольшая эффективность достигается при использовании трёхкоординатных станков с расширенным пакетом настроек управляющих программ. Это позволяет вести оперативную переналадку оборудования. Поскольку при раскрое не имеет значения толщина перемычек, то из одного листа можно получать несколько различных заготовок одной толщины, что повышает коэффициент использования материала.

Контроль качества обеспечивается постоянным мониторингом технического состояния рабочих сопели уплотнительных элементов, которые быстро изнашиваются.

После резки стальные заготовки (за исключением нержавеющей стали) незамедлительно проходят высушивание или подвергаются антикоррозионной обработке.