Co to jest strumień wody i metoda cięcia wodą?

Cięcie wodą, znany również jako nóż do cięcia strumieniem wody, określany jako rodzaj technologii cięcia strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem, jest to maszyna do cięcia wodą pod wysokim ciśnieniem. Pod kontrolą komputera obrabiany przedmiot może być dowolnie rzeźbiony, a jakość obrabianego materiału ma na niego mniejszy wpływ. Ze względu na łatwą obsługę i dobrą wydajność, cięcie wodą stopniowo staje się główną metodą cięcia w przemysłowej technologii cięcia.

Rozwój historyczny

Wczesne cięcie wodą, ponieważ ciśnienie wody jest bardzo małe i nie dodaje się ścierniwa, może być używane tylko do cięcia papieru i innych miękkich materiałów o niskiej wytrzymałości, co oznacza, że jego zakres zastosowań jest bardzo wąski.

Później, wraz z rozwojem technologii, można użyć wysokociśnieniowej pompy wodnej do cięcia większej liczby materiałów. Wczesne cięcie wodą polegało wyłącznie na ciśnieniu wody do cięcia materiałów, ale tylko w przypadku materiałów o niższej wytrzymałości niż ciśnienie wody, zastosowanie jest nadal ograniczone.

Dr Norman Franz zawsze był uznawany za ojca noża do wody. Był pierwszą osobą, która przestudiowała narzędzia do cięcia nożami wodnymi o bardzo wysokim ciśnieniu (UHP). Ultra wysokie ciśnienie definiuje się jako ponad 30 000 psi. Dr Franz, inżynier leśnictwa, chciał znaleźć nowy sposób wycinania dużych pni w drewno. W 1950 roku Franz po raz pierwszy umieścił ciężkie przedmioty na słupie wody, przepychając wodę przez małą dyszę. Nabył krótki strumień wysokociśnieniowy (kilkakrotnie przekraczający aktualne ciśnienie) i był w stanie ciąć drewno i inne materiały. Jego późniejsze badania obejmowały bardziej ciągły przepływ, ale bardzo trudno mu było uzyskać ciągłe wysokie ciśnienia. Jednocześnie żywotność części jest obliczana w minutach, a nie w tygodniach lub miesiącach.

W 1979 roku dr Mohamed Hashish zaczął badać sposoby zwiększenia energii cięcia noży wodnych w laboratorium badawczym Frow do cięcia metali i innych twardych materiałów. Dr Hashish jest uznawany za ojca noża do piasku i wody. Wymyślił metodę dodawania piasku do zwykłego noża do wody. Używa granatu (materiału powszechnie używanego na papierze ściernym) jak piasku. Dzięki tej metodzie noże wodne (zawierające piasek) mogą ciąć prawie każdy materiał. W 1980 r. po raz pierwszy użyto noży wodnych do cięcia metali, szkła i betonu.

Zasada działania cięcia strumieniem wody

Strumień wody odcinany wodą zaczyna się od pompy ciśnieniowej i przechodzi przez wysokociśnieniową rurę mieszającą, aby wytworzyć ciśnienie 60 000 PSI, które jest następnie wyrzucane z dyszy tnącej. Podczas procesu projektowania niewielkie wycieki mogą trwale uszkodzić komponenty i spowodować uszkodzenia. Dlatego producenci i inżynierowie będą ostrożnie zajmować się przetwarzaniem materiałów wysokociśnieniowych, wykorzystując specjalną technologię do łączenia takich maszyn. Użytkownicy muszą jedynie znać podstawową wiedzę operacyjną.

Maszyna do cięcia została zastosowana w przemyśle w 1982 r., A po raz pierwszy została wprowadzona w 1970 r. Jest używana głównie w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i szklarskim w przemyśle, a precyzja jest stale ulepszana dzięki tym sadzonkom. Przecinak ścierny może osiągnąć ciśnienie 55 000 PSI, które jest wtryskiwane przez małą dyszę z prędkością 762 m / s, czyli 2,5 razy większą niż prędkość dźwięku.

Mieszanie piasku granatu z tym szybkim strumieniem wody, mieszając go w rurka do mieszania a następnie wyrzucanie go bezpośrednio z rury piasku do obrabianego materiału z prędkością 305 m/s. Ten proces cięcia jest w rzeczywistości procesem szlifowania i cięcia. Proces, ta moc i ruch są wytwarzane przez wodę.

Pompa wspomagająca ponownie zwiększa ciśnienie wody, aby osiągnąć żądane ciśnienie. Warto zauważyć, że ścierniwa nie można dodawać do wody lub linii wody pod wysokim ciśnieniem, ponieważ linia szybko się ściera. Dlatego można go dodawać tylko do pozycji dyszy, aby zmieszać wodę i ścierniwo. Jednocześnie nie może być zbyt blisko wyjścia, ponieważ konieczne jest nadanie mu prędkości, aby przyspieszyć, tylko ścierniwo ma określoną prędkość przepływu, aby mieć zdolność cięcia. Aby uniknąć mieszania ścierniwa z wodą, dysze do cięcia wodą są wykonane z bardzo twardych materiałów o wysokiej wytrzymałości, takich jak kompozyty ceramiczne z węglika wolframu.

Zalety cięcia strumieniem wody

Jakie są zatem zalety cięcia wodą w porównaniu z tradycyjnymi metodami cięcia?

Może być cięty w szerokim zakresie. Może ciąć większość materiałów, takich jak metal, marmur, szkło i inne.

Dobra jakość cięcia. Cięcie wodą tworzy gładkie cięcie, które nie tworzy szorstkich, nierównych krawędzi.

Brak obróbki na gorąco. Cięcie wodą, ponieważ jest cięte wodą i materiałami ściernymi, nie wytwarza ciepła (lub wytwarza bardzo mało ciepła) podczas przetwarzania, a efekt ten jest idealny dla materiałów, na które ma wpływ ciepło. Takich jak: tytan.

Przyjazny dla środowiska. Cięcie wodą tnie się wodą i piaskiem. Ten rodzaj piasku nie wytwarza toksycznych gazów podczas przetwarzania i może być bezpośrednio odprowadzany, co jest bardziej przyjazne dla środowiska.

Cięcie wodą nie wymaga wymiany zespołu tnącego, a pojedyncza dysza może przetwarzać różne rodzaje materiałów i kształtów, oszczędzając koszty i czas.

Wady cięcia strumieniem wody

Koszt sprzętu do cięcia wody jest drugim po cięciu laserowym, wysokim zużyciem energii, wysokimi kosztami konserwacji i brakiem prędkości cięcia. Ponieważ wszystkie materiały ścierne są jednorazowego użytku, są one raz usuwane do natury. Poważne jest także zanieczyszczenie środowiska przez nie spowodowane.

Wynik cięcia strumieniem wody

Grubość cięcia

Grubość ciętej wody może być bardzo gruba, 0,8-100 mm, a nawet grubszy materiał.

Prędkość cięcia

Prędkość cięcia wodą jest najwolniejsza w porównaniu do cięcia drutu i cięcia laserowego i jest całkowicie nieodpowiednia do produkcji seryjnej.

Dokładność cięcia

Cięcie wodą nie powoduje deformacji termicznej z dokładnością ± 0,1 mm. Jeśli używana jest dynamiczna maszyna do cięcia wodą, dokładność cięcia można poprawić, a dokładność cięcia może wynosić do ± 0,02 mm, eliminując nachylenie cięcia.

Szerokość szczeliny

Wycięta w wodzie szczelina jest około 10% większa niż średnica rurki nożowej, zwykle 0,8-1,2 mm. Wraz ze wzrostem średnicy rury szlifierskiej nacięcie staje się większe.

Jakość powierzchni cięcia

Cięcie wodą nie zmienia tekstury materiału otaczającego szew tnący. Metody cięcia termicznego, takie jak cięcie laserowe, zmieniają teksturę wokół obszaru cięcia.