Vattenskärning är en typ av materialbearbetning genom skärning , där en vattenstråle eller en suspension av slipmaterial i vatten används som ett skärverktyg istället för en skärare , som avges med hög hastighet och under högt tryck . I naturen kallas en liknande process som sker naturligt vattenerosion .
De första försöken att använda en vattenstråle i industrin utfördes på 30-talet av XX-talet av amerikanska och sovjetiska ingenjörer för att gräva ut sten, malm och kol. En allvarlig drivkraft för utvecklingen av högtrycksvattenskärningsteknik var dess användning inom flyg- och rymdindustrin.
Tekniken för vattenskärning av material (HAS) har funnits i mer än 40 år. Historien om teknikens framväxt har sina rötter i 50-talet av XX-talet. Den mest aktiva forskningen på detta område utfördes i Sovjetunionen på 1940-talet, men dog av någon anledning ut. Sedan, 1979, i USA, försökte experter lägga till slipande sand till strålen, på grund av vilken dess skäregenskaper ökade många gånger om. 1980 designades och lanserades den första prototypen av en vattenjetmaskin och 1983 började massproduktion av utrustning och komponenter för GAR.
Skärprocessen sker som ett resultat av den erosiva effekten på materialet av en vattenstråle med fasta slipande partiklar som tillförs under ultrahögt tryck. Hittills är GAR-teknologin med rätta en av de mest dynamiskt utvecklande metoderna för skärande material och är en allvarlig konkurrent till sådana traditionella tekniker som laser- och plasmaskärning, såväl som bearbetning. Vattenstrålens fysiska egenskaper gör den till ett idealiskt skärverktyg utan slitage. Stråldiametern kan vara 0,5 - 1,5 mm (beroende på vilken typ av munstycken och blandningsrör som används), på grund av vilket avfallet av det bearbetade materialet är minimalt, snittet kan startas när som helst längs konturen av vilken komplexitet som helst. Frånvaron av termiska och mekaniska (deformerande) effekter är en annan fördel med GAD, på grund av vilken de initiala fysiska och mekaniska egenskaperna hos det bearbetade materialet förblir oförändrade. Processen för vattenskärning är miljövänlig och absolut brandsäker, eftersom möjligheten att bränna / smälta av materialet och bildandet av skadliga ångor är uteslutet. För vissa typer av material - keramik, kompositer, flerskikts- och bikakestrukturer - finns det inget bearbetningsteknikalternativ till GAD. Utbudet av bearbetade tjocklekar är också imponerande - 0,1 mm - 300 mm och uppåt, vilket gör vattenskärmaskinen ibland ett viktigt verktyg inom områden som maskinteknik, verktygsproduktion, flygindustrin, produktion av produkter för försvar och transport industrier, stenbearbetning .
Tekniken för vattenskärning är baserad på principen om erosiv verkan av en blandning av höghastighetsvattenstråle och hårda slipande partiklar på materialet som bearbetas . Den fysiska essensen av mekanismen för vattenskärning består i separation och indragning av materialpartiklar från den skurna kaviteten genom ett höghastighetsflöde av fastfaspartiklar. Flödesstabiliteten och effektiviteten hos tvåfasstrålen ( vatten och slipmedel) säkerställs genom det optimala valet av ett antal skärparametrar, inklusive tryck och vattenflöde , såväl som flödet och partikelstorleken hos slipmaterialet.
Med hjälp av en vattenstråle kan du skära nästan vilket material som helst:
Skärning av mjuka material som polyuretan , skumgummi och annat skum, plast , läder, kartong, tyger etc. utförs endast med en vattenstråle utan tillsats av slipmedel.
HAR-tekniken används även inom livsmedelsindustrin, för att skära och portionera livsmedel.
Vattenskärning utförs med vattenskärningsmaskiner.
Vatten, komprimerat av en av huvudkomponenterna i systemet - en högtryckspump (4000 bar eller mer), passerar genom ett vattenmunstycke och bildar en stråle med en diameter på 0,2-0,35 mm, som kommer in i blandningskammaren. I blandningskammaren blandas vatten med ett slipmedel (granitsand) och passerar sedan genom ett andra munstycke av hårdlegering eller diamant med en innerdiameter på 0,6-1,2 mm. Från detta munstycke kommer en vattenstråle med ett slipmedel ut med en hastighet av cirka 1000 m/s och träffar ytan på materialet som skärs.
Arbetsbad av maskinen
Resesystem
Högtryckspump
CNC-system
Fjärrkontroll med handratt
Slipmedelstank
Konstant röjningssystem
Vinklat huvud
Det vinkelformade huvudet låter dig rotera skärhuvudet i två plan med en maximal lutningsvinkel upp till 60 grader, vilket gör att du kan bearbeta avfasningar , krökta ytor och kompensera för avsmalning under bearbetningen. Vinkelhuvudet är utformat på ett sådant sätt att vid kompensering för en avsmalning eller avfasning av en kontur utförs rörelsen endast längs en roterande axel, vilket säkerställer hög bearbetningsnoggrannhet och konstant vinkel. Vid bearbetning av komplexa ytor har maskinen förmågan att arbeta omedelbart i 5 koordinater.
Media Scan Sensor
Vid bearbetning på vattenskärmaskiner finns det ett problem förknippat med ojämnheten i materialet som bearbetas. För att lösa detta problem kan ett laser- eller ultraljudsmaterialskanningssystem installeras på maskinen . Detta system skannar materialet före bearbetning med ett specificerat intervall, vilket gör att du kan bibehålla det nödvändiga gapet under bearbetningen av materialet och säkerställer maximal bearbetningsnoggrannhet. När man arbetar med små delar är det möjligt att skanna endast ingångspunkter.
Slipande kontrollsensor
Slipmatningskontrollsensorn kontrollerar mängden slipmaterial som tillförs under bearbetningen, vilket möjliggör skärning utan ständig närvaro av operatören, vilket gör att du kan stoppa bearbetningen om främmande material som säckväv eller främmande fraktioner kommer in i skärhuvudet. Omfånget av tillåtna värden ställs in direkt från operatörens skrivbord och kan ändras även under bearbetning.
Avlägsnande av slipmedel
Ett system för borttagning av avfallsslipmedel, bestående av en sedimenteringstank och en pump, kan installeras på en vattenjetmaskin. En utmärkande egenskap hos detta system är användningen av en membranpump , som är mest anpassad för att arbeta i aggressiva miljöer och är lätt att underhålla. För att underlätta arbetet har avfallssliptanken snabbkopplingar för anslutning av slangar och är anpassad för transport med en balkkran eller en lastare.
Metallladdningsanordningar
Vattenjetmaskiner är utrustade med olika materiallastningssystem. De vanligaste kranbalkarna med telphers, utrustade med vakuum eller mekaniska grepp; pneumatiska och hydrauliska lyftare med justerbara armar som stödjer materialet på de viktigaste områdena.