Впервые использование струи воды в промышленности стало применяться еще в начале ХХ века. Высоким импульсом развития технологии послужило её использование американской авиастроительной компанией. Именно её руководство заявило о преимуществах данного метода и зарекомендовала применять его для резки металла. Гидроабразивная или водоструйная резка – это особая технология, объединяющая в себе преимущества механических и тепловых методик металлообработки. Она базируется на истирающем действии сверхтонкой струи воды, которая подается на заготовку под давлением 1000–6000 атм. Для усиления разрушительного воздействия в воду добавляются твердые включения – абразив (мелкие частицы с высокой прочностью).

Фото предоставлено рекламодателем

Принцип водоструйной резки

Чтобы лучше понять суть данной технологии, следует изучить ее принцип. Сжатая под давлением вода пропускается сквозь узкое отверстие и направляется на заготовку строго по линии реза. Струя воды, подаваемая со скоростью аж до 900–1200 м/c или выше (только представьте, больше километра за секунду!) превращается в режущий, как лезвие, инструмент. При добавлении твердофазных включений режущая способность струи увеличивается на несколько порядков, что позволяет обрабатывать всевозможные материалы.

При ударении о поверхность заготовки абразив удаляет фрагменты материала из области реза. Интенсивность истирания зависит от:

• кинетической энергии абразивных включений;
• их геометрии, твердости, веса и угла падения;
• параметров материала.

В виде абразива используются зерна электрокорунда, гранатовый песок, карбид кремния и другие твердые включения. Их выбирают с учетом характеристик обрабатываемого металла. Именно абразив обеспечивает эффективную резку материала, а вода больше нужна для его транспортировки. Для качественной обработки и нормального истечения режущей струи величина абразивных частиц должна составлять 10–30% от диаметра струи.

Преимущества технологии

Гидроабразивная резка металла имеет ряд преимуществ:

• отсутствие термических воздействий – температура в области реза составляет 60–90 °С;
• воздействие на микроскопическом уровне;
• отсутствие деформаций и структурных изменений материала, сохранение его физико-химических свойств;
• высокое качество обработки;
• точность до 0,025–0,1 мм;
• высокая скорость резки (за исключением тонколистовой стали);
• эффективность обработки толстостенного и отражающего металла (меди, алюминия и пр.);
• получение ровных кромок – без дефектов, заусенцев и острых краев, требующих дополнительной обработки;
• возможность получения деталей со сложными профилями;
• экономное расходование материала – благодаря резке очень тонкой струей;
• универсальность – возможность обработки всевозможных материалов;
• абсолютная пожаробезопасность – благодаря отсутствию нагрева и искрообразования;
• возможность автоматизации процесса – в отличие от механической резки;
• экономичность.

Применение гидроабразивной резки

Изучая гидроабразивный метод резки, вспоминается пословица «Вода камень точит». Конечно, этот процесс протекает очень медленно. Но стоит усилить поток воды и подать его под огромным давлением, как вода превращается в режущий инструмент. Благодаря этому и своим преимуществам, технология используется для обработки всевозможных материалов, включая черные и цветные металлы или сплавы, композиционные материалы, жаропрочные и нержавеющие стали, труднообрабатываемые легированные сплавы. Гидроабразивная струя позволяет обрабатывать многослойные заготовки, материалы с волнистой поверхностью и сложными контурами.

С применением этого метода выполняются:

• сверление отверстий;
• раскрой любой кривизны;
• резка толстостенного металла;
• обработка стальных листов толщиной до 30 мм и более;
• резка термочувствительных, ламинированных, композитных и пожароопасных материалов;
• скосы;
• резка объемных изделий.

Гидроабразивная резка идеально подходит для материалов, которые деформируются под действием высоких температур, отражают излучение или имеют высокую теплопроводность и требуют использования мощных источников нагрева. В частности, этот метод позволяет эффективно резать медь, латунь, сплавы алюминия и титана, ламинированный пластиком листовой металл и другие «проблемные» материалы. Также он оптимально подходит для резки металлических заготовок толщиной более 6 мм.