Zalety cięcia strumieniem wody w porównaniu z innymi technikami cięcia
Każdy proces cięcia wymaga zastosowania większej lub mniejszej ilości energii. Cięcie strumieniem wody należy tutaj do technik obróbki skrawaniem. Energia potencjalna, przenosząca ciśnienie o wysokości do 6.200 bar na wodę jest przetwarzana przez dyszę z kamieni szlachetnych o wielkości zaledwie kilku dziesiątych milimetra na energię kinetyczną. Woda osiąga przy tym prędkość równą 3-krotności prędkości dźwięku. Ten strumień niosący wielką ilość energii to strumień czystej wody bądź mieszanka wody i materiału ściernego, który jest tutaj właściwym narzędziem procesu obróbki skrawaniem. Do najważniejszych zalet techniki cięcia strumieniem wody zalicza się niewątpliwie fakt, iż jest to bezpieczna dla metali technologia cięcia na zimno, ponieważ struktura krawędzi cięcia pozostaje niezmieniona i nie dochodzi do odkształceń.
Najważniejsze zalety technologii cięcia strumieniem wody:
- Podczas cięcia nie jest wytwarzane ciepło, dzięki czemu struktura metali pozostaje jednorodna i nie trzeba wykonywać żmudnej obróbki końcowej
- Minimalne straty materiałów dzięki niewielkiej szczelinie cięcia
- Możliwe cięcie we wszystkich kierunkach osi
- Zawsze gwarantowany najlepszy wynik cięcia, gdyż nie jest konieczne ostrzenie lub czyszczenie ostrza narzędzia
- Łatwa integracja w elastycznych systemach produkcyjnych
- W wielu przypadkach wymiana istniejącego narzędzia tnącego jest możliwa online, ze wsparciem technicznym ze strony KMT
W poniższej tabeli przedstawione jest porównanie technologii cięcia za pomocą lasera, plazmy i strumienia wody z uwzględnieniem właściwości materiału i obróbki. W zależności od zastosowania każda technologia cięcia ma swoje dobre i złe strony.
Porównanie technologii cięcia
|
|
Laser |
Plazma |
Cięcie wodne |
|
Odkształcenie materiału |
tak |
tak |
nie |
|
Twardnienie materiału |
tak |
tak |
nie |
|
Tworzenie się zadziorów |
tak |
tak |
bardzo nieznaczne |
|
Obróbka dodatkowa |
tak |
tak |
bardzo nieznaczne |
|
Strata materiału |
wysoka |
tak |
bardzo nieznaczne |
|
Tolerancje |
0,1 mm |
0,2–0,5 mm |
0,1–0,3 mm |
|
Tworzenie się trujących oparów |
tak |
tak |
nie |
|
Cięcie wielowarstwowe |
nie |
nie |
tak |
|
Grubość materiału |
< 25 mm |
< 80 mm |
> 250 mm |
|
Materiały niemetaliczne |
nie |
nie |
tak |
|
Możliwość zastosowania wielu głowic |
nie |
— |
tak |
|
Materiały zespolone |
nie |
nie |
tak |
Często stawiane pytania na temat technologii cięcia strumieniem wody
- Jakie materiały można ciąć z użyciem tej technologii?
Strumień wody może ciąć wszystkie materiały. Najczęściej za jego pomocą obrabiane są metale, kamienie i tworzywa sztuczne. Strumieniem wody można jednak przecinać również szkło, artykuły spożywcze lub skórę. - Z jaką szybkością można przecinać materiał?
Prędkość cięcia jest zależna od następujących czynników: ciśnienie pompy, efektywność wytwarzania wysokiego ciśnienia i konfiguracja głowicy tnącej, grubość i właściwości materiału, jakość krawędzi cięcia, średnica noża, ilość materiału ściernego oraz jakość materiału ściernego. Patrz również: tabela prędkości cięcia znajdująca się poniżej. - Jakiej grubości materiały można przecinać?
Technologią tą tnie się z reguły metale o grubości do 150 mm. Istnieją jednak również specjalne zastosowania, w przypadku których możliwe jest cięcie materiałów o grubości 400 mm i większej.
Prędkości cięcia:
Następujące czynniki mają wpływ na prędkość cięcia:
- Ciśnienie:
Wyższe ciśnienie zwiększa gęstość energii strumienia tnącego a tym samym podnosi wydajność cięcia. Pod ciśnieniem 6.200 bar można ciąć nawet 35% szybciej. - Grubość materiału:
Ogólna reguła: Jeżeli materiał jest dwa razy cieńszy, możliwe jest dwukrotnie szybsze cięcie. - Przekrój dyszy:
Większa dysza wnosi do materiału większą ilość energii, zwiększając tym samym prędkość cięcia. Dwa razy większa dysza dostarcza czterokrotnie więcej wody tnącej, w zależności od zastosowania zwiększając prędkość cięcia nawet o 80%. Dlatego często zaleca się równoległe cięcie kilku części za pomocą mniejszych dysz. - Dozowanie materiału ściernego:
Zwiększenie dodatku materiału ściernego może zwiększyć prędkość cięcia. Podwojenie dodatku w zależności od grubości materiału zwiększa prędkość cięcia o 20% do 40%. - Jakość cięcia:
W zależności od tego, czy potrzebne jest tylko jedno rozcięcie, czy też wymagana jest bardzo wysoka jakość krawędzi cięcia, czas obróbki może się wydłużyć nawet pięciokrotnie.
Prędkości cięcia
|
Szybkość przepływu ścierniwa |
350g/min |
|
Ścierniwo |
80 Mesh |
|
Jakość krawędzi cięcia |
precyzyjna - średnia |
|
Średnica dyszy wodnej |
0,25 mm |
|
Średnica dyszy fokusującej |
0,76 mm |
|
Ciśnienie pompy |
6.200 bar |
|
Materiał |
Grubość |
Prędkość cięcia |
|
Stal |
20 mm |
50 mm / min |
|
|
|
Ciśnienie pompy |
4.200 bar |
|
Materiał |
Grubość |
Prędkość cięcia |
|
Stal |
20 mm |
35 mm / min |
|
Tytan |
20 mm |
30 mm / min |
|
Aluminium |
20 mm |
75 mm / min |
|
Marmur |
20 mm |
45 mm / min |
|
Szkło |
20 mm |
80 mm / min |
Specyfika technologii cięcia strumieniem wody:
- Cięcie wielowarstwowe
Strumień wody może bez problemu przecinać wielowarstwowe przedmioty wykonane z wielu materiałów. Należy pamiętać, że strumieniem wody trudniej obrabia się większe puste przestrzenie, jeżeli jednocześnie przecinane są materiały wielowarstwowe, w których pierwsza warstwa jest twarda a kolejna miękka. Górna, twarda warstwa materiału wyhamowuje strumień na krawędziach, podczas, gdy centrum strumienia przepływa dalej z dużą prędkością. Przez to wewnątrz strumienia powstaje element skierowany na zewnątrz, prowadzący do podziału strumienia. Strumień wody wnika wówczas o wiele szerzej do drugiej warstwy materiału.
- Cięcie wydrążonych przedmiotów
Przecinanie rur za pomocą strumienia wody wymaga specjalnej konstrukcji instalacji. Jest to związane z tym, że strumień wody po przeniknięciu górnej ścianki rury i po wniknięciu do przeciwległej ścianki nie jest już tak precyzyjnie zogniskowany. Rozwiązaniem jest tutaj system dodatkowej osi obrotu gwarantujący, że strumień wody będzie stale skierowany na rurę pod kątem 90°.
-
Błędy kątowe
W zależności od wymagań względem jakości krawędzi cięcia możliwe jest bardzo dobre odwzorowania kąta przy jednoczesnym dopasowaniu ciśnienia pompy, ilości ścierniwa i prędkości cięcia. Istnieją również systemy prowadzenia, które pozwalają na optymalizację pozycji skośnych głowicy tnącej z użyciem odpowiedniego oprogramowania.
Produkty KMT do cięcia strumieniem wody
- Pompy wysokociśnieniowe
KMT Waterjet ma w ofercie pompę wysokociśnieniową do każdego zastosowania. Dostępne są zarówno pompy wytwarzające ciśnienie rzędu 6.200 bar, jak i pompy o maksymalnym natężeniu przepływu rzędu 15l/min w celu jednoczesnej eksploatacji kilku głowic tnących.
- STREAMLINE 60/125 PRO – cięcie strumieniem wody pod ciśnieniem 6.200 bar
- STREAMLINE SL-V 15-100
- STREAMLINE SL-V 30/50 Classic
- STREAMLINE SL-V 150/200
- Głowice do cięcia czystą wodą i cięcia abrazyjnego:
- ACTIVE AUTOLINE PRO – głowica do cięcia abrazyjnego do ciśnienia 6.200 bar
- ACTIVE IDE PRO – kompaktowa głowica do cięcia abrazyjnego do ciśnienia 6.200 bar
- AQUALINE PRO – niezawodna głowica do cięcia czystą wodą, 6.200 bar
- ACTIVE AUTOLINE II – modułowa głowica do cięcia abrazyjnego do ciśnienia 4.100 bar
- ACTIVE IDE II – kompaktowa głowica do cięcia abrazyjnego do ciśnienia 4.100 bar
- AQUALINE – niezawodna głowica do cięcia czystą wodą, 4.100 bar
-
Systemy abrazyjne do cięcia strumieniem wody z materiałem ściernym
- AMS III – system zarządzania ścierniwem, złożony z systemu transportu ścierniwa ABRALINE III, systemu dozującego ścierniwo FEEDLINE IV i abrazyjnej głowicy tnącej ACTIVE AUTOLINE II lub ACTIVE IDE II
- ABRALINE III – system transportu ścierniwa
- FEEDLINE IV – system dozowania ścierniwa
O KMT Waterjet