Технологија со највисок степен на прецизност – Сечење со воден млаз

4 септември, 2020 | Технологија

blank

Сечењето со воден млаз е нетермички метод на сечење со користење само природен песок и вода за сечење на скоро секој материјал. Во теорија e едноставен процес, но во пракса e напредна технологија на сечење. Кршливиот процес на сечење дава мазна површина за сечење без никакви пречки и има минимална потреба за пост-обработка.

Сите материјали може да се исечат со иста ЦНЦ машина, од мека гума и пластика до најтврди метали и керамика. ЦНЦ водениот џет обезбедува идентични делови независно од волуменот и со минимум отпаден материјал. Разновидноста и леснотијата на работење ја прават технологијата на оваа машина неспоредлива со друга слична машина на пазарот.

Што е ЦНЦ воден џет?

ЦНЦ воден џет  е индустриска алатка која користи млаз вода под висок притисок за сечење на разни материјали. Може да користи само вода за сечење на меки материјали како дрво и гума, или водата може да се меша со абразивна материја (како гранат или алуминиум оксид) за да се исечат потешки материјали.

За да се намали бучавата и прскањето, процесот на сечење обично се извршува под вода, а притисокот на водата е обично помеѓу 20.000 и 55.000 PSI (pounds per square inch) или 50.000 до 60.000 PSI. Помислете оваа машина да има околу 30 пати поголем притисок од обична машина за прскање, а сепак да го канализира прскањето низ потесна млазница (обично со дијаметар од 0,010 ”до 0,015”) за да одржи постојаност. Оваа млазница за сечење е избрана специјално поради нејзината отпорност на корозија.

Водата вообичаено се внесува во ЦНЦ машината со користење на пумпа и филтер. Процесот на филтрирање е клучен бидејќи само чистата вода може да постигне ултра-висок притисок потребен за да се создаде постојан поток на сечење. Филтрирањето исто така ги штити и деловите под висок притисок; иако во некои случаи, може да биде потребен систем за третман на вода ако водата содржи штетни минерали.

blank

Имањето соединенија во водата може да доведе до предвремена корозија, што може да предизвика оштетување на компонентите под притисок. Исто така, имањето минерали како соли на магнезиум, калциум, хлориди и сулфати резултира со намален висок притисок на печатење, што значи дека можеби ќе треба да користите омекнувач за вода.

Секој систем на воден млаз има спецификации за големината на честичките со кои може да се справи, а повеќето производители ќе укажат на филтрацијата потребна за заштита на компонентите. За да ја знаете соодветноста на водоснабдувањето, погледнете ја содржината на вода во TDS (вкупно растворени цврсти материи). TDS е едноставно збир на целиот материјал – органски и неоргански – растворен во водоснабдувањето. Некои производители на водни млазници предлагаат употреба на Обратна Осмоза каде TDS  надминува одредено ниво.

Пред-третман на вода не е секогаш потребен ако TDS е во ниво што може да се контролира (нормално на или под 250 ppm). Сè додека водата е во рамките на дозволените нивоа на TDS, во ред е да се користи водата – без разлика дали е само вода или абразивен водовод.

Компоненти

blank

Конструкција

Рамка на машината: Оските на машината се поткрепени со челични цевки. Водичите се мелат, стругаат или се обновуваат со мала напнатост. Ласерски интерферометар ја проверува рамката и упатството за правилно порамнување и ги усогласува со типли. За сечење со воден млаз, генерално се претпочита дизајн на портал, при што се прави разлика помеѓу рамни плочи за нормална работа и системи со висок портал за посебни димензии. На овој начин, исто така е можно да се дизајнираат многу големи машини со ширина на портата до 5000 mm. Двете водечки оски можат да се спојат со ЦНЦ контролорот, што значи дека и двете оски дејствуваат како една. Постојат и варијанти како потпорни краци со едностран вкрстен водич. Ова го поедноставува пристапот до областа за сечење, а набавната цена на овие машини е исто така пониска.

Млазен уништувач: Откако млазот вода ќе ја исполни својата задача, сè уште има голема преостаната енергија во самиот млаз. Водалните сливови често се користат како еден вид фаќач на млазови за да се намали нивната енергија. Се препорачува водена колона од 600 mm за да може оваа преостаната енергија да се претвори во топлина. Овој слив на вода треба да се оддели од самата машина, во спротивно водата може да се загрее до двоцифрена температура по неколку часа работа. Ако базенот и машината се споени, може да има долгорочни поместувања што влијаат на прецизноста на сечењето. Покрај тоа, постојат т.н. фаќач, кој при сечење со воден млаз се однесува како слив на улов кој е прилагоден на движењата на оската за сечење. Фаќачите имаат екстремна емисија на звук, покрај тоа се појавува многу прскана вода. Останатата енергија се претвора во интегрирани керамички топчиња. Во оптек има само мали количини на вода. Поради оваа причина, греењето се одвива побрзо, но се одвојува од работното парче.

Пумпа за висок притисок: Се користи пумпа за висок притисок за да се осигура дека водниот џет работи без пулсирање при сечење вода. Едноставните модели работат само со воздух под притисок, што може да доведе до слаба ефикасност. Пумпите со висок притисок со употреба на хидраулика на масло, се чести за ЦНЦ водниот џет. Пропорционалниот вентил овозможува контрола на притисокот. Компресираното масло прво се пумпа во засилувачот под висок притисок. Таму дејствува со преносни стапки од 20: 1-40: 1 на површината на водата. Водата потоа преминува во амортизер за пулсирање, кој функционира како акумулатор на гас под висок притисок во еден вид на цилиндар со волумен од 1 до 2 l. Ова ги амортизира флуктуациите на притисокот кога хидрауличниот клип е обратен. Колку се поголеми дизајнирани овие тампони, толку се подобри перформансите на сечењето. Денешните системи имаат излезна моќност помеѓу 11 и 149 kW со проток до 15,2 l во минута. Поновите машини користат пумпни единици за сечење со пумпи за клип кои можат директно да создадат притисок од 4100 бари. Ова ја елиминира потребата за хидраулика и амортизер за пулсирање поради нискиот пулс. Волуменскиот проток генериран е до 100 l / m и погонска моќност од 7450 kW.

Отстранување на водата за сечење: Во абразивниот процес, водата за сечење се меша со разни супстанции, поради што водата мора да се отстрани од млазниот уништувач. За оваа намена се достапни транспортери кои континуирано ги отстрануваат остатоците од уништувачот на млазници. Постојат и модели во кои водата се отстранува рачно. Откако ќе се филтрира водата, може да се користи повторно за сечење со воден млаз. Абразивното рециклирање може да заштеди трошоци и ресурси при сечење на воден млаз.

Контролни компоненти: Сечењето на воден млаз се врши исклучиво со контрола на ЦНЦ. На моделите со висок квалитет ќе најдете контроли со прилагодени брзини на напојување при кои се вметнуваат и оските. Покрај CAD-интерфејс, овие машини имаат и CAM-приклучок за сечење на воден млаз. Некои модели се опремени со компјутерска контрола, што им овозможува на дури и не-обучени корисници на ЦНЦ да вршат сечење со воден млаз.

Останати важни компоненти:

Меморија
Водечка машина (контролирана од ЦНЦ)
Цевки под висок притисок
Резервоар за масло и пумпа за масло
Засилувач на притисок
Електричен мотор
Третман на вода за одсолување и филтрирање
Млазница со дијаметар помеѓу 0,1 и 0,5 mm и вентил

Како работи?

Гледајте на оваа машина како алатка што ја забрзува „ерозијата“. Тоа е нетермички механички процес на сечење кој работи како бансек за сечење материјали. Млазницата насочува тенок проток на голема брзина на вода – понекогаш содржи остри карпести парчиња – за да создаде притисок на материјалот што се сече. Оваа млазница обично е поврзана со пумпа за вода под висок притисок што ја снабдува со доволен притисок за работа.

Карпестите парчиња, доколку се присутни, обично се парчиња гранат, што е еден вид тврда карпа што вообичаено се користи за шмирглање. Може да се користат и други материјали, но гранат отсекогаш бил омилен избор особено за сечење метални плочи.

На млазницата, водата се насочува преку мал отвор, отпорен на абење, што се фокусира во вид на „игла“, создавајќи ефикасна и моќна алатка за сечење која работи со 2 до 3 пати поголема брзина од брзината на звукот.

blank

Едноставно кажано

Првиот чекор е да се генерира притисок со помош на пумпа за висок притисок што може да надмине 6.000 пречки. Вториот чекор е да се претвори овој притисок во брзина преку отвор со мал дијаметар. Последниот чекор (опционално) е воведување гранат, со што се зголемува моќноста на сечењето за 1.000 пати.

Интересно е тоа што млазницата може да се интегрира и во опрема за движење со повеќе оски каде што главата за сечење е типично поставена на роботска рака. На пример, воден џет со 5 оски може да сече рамки и контури со контролирање на аголот на сечењето. Такви резултати, се разбира, можат да се произведат со употреба на традиционални методи како мелење под агол, но со користење на оваа машина значително се намалува бучавата создадена во процесот, меѓу другите придобивки кои ги нуди.

Додавање на абразив

blank

ЦНЦ водениот џет може да работи и со помош на адитиви и абразиви како алуминиум оксид или гранат, за кои е познато дека го подобруваат процесот на сечење.

Мешањето на абразивот во водата се случува во главата на сечење на водниот млаз. Типично, протокот на вода со голема брзина создава вакуум што влече одредено количество абразив во комората за мешање за да произведе моќен проток на млаз. Откако ќе се додаде абразив, водниот млаз – кој сега носи абразивни честички – ќе излезе од цевката за фокусирање како суперсоничен поток на вода што го носи со себе абразивот што сече низ материјали како што се стакло, челик и гранит.

Секоја топлина што произлегува од овој процес ќе биде „гасена“ од потокот вода пред да се загрее околината. Покрај недостатокот на топлина, протокот на вода обезбедува честичките да се движат во права линија откако ќе излезат од млазницата, а тоа резултира во супер исправен и точен раб на сечење за неколку материјали.

Абразивно сечење со воден млаз е наменето за тврди материјали што не можат да се исечат со чиста вода – како камен, метал, синтетичка керамика и композити. Сепак, постојат материјали кои воопшто не можат успешно да се исечат со користење на ЦНЦ машина со воден млаз. Едно од нив е калено стакло, кое се крши кога се прави обид за сечење.

Материјали за сечење

Метод на ладно сечење што нуди уникатни придобивки.

blank

Метал

Сечењето метал преку процесот на сечење на Абразивен Воден Џет (Abrasive Water Jet – AWJ) е главна област за примена за технологијата на воден млаз за метали како што се челик, нерѓосувачки челик, титаниум, алуминиум или обоени метали. Ситно зрнестиот песок во комбинација со вода под ултра-висок притисок создава моќна алатка за сечење на метал со дебелина до 300 mm во каква било форма. Ова е процес на ладно сечење со прецизни и тенки ленти и многу малку потреба од дополнителна работа.

Овој процес на ладно сечење е идеален и во производството на минијатуризирани компоненти, благодарение на прецизната или микро технологија што сега е достапна. Потребата за деликатни, високо функционални работни парчиња можат да се добијат со точност на позиционирање од 0,0025 mm, сè до опсег на толеранција од +/- 0,01 mm.

Системот на воден млаз нуди извонредна флексибилност и лесно се прилагодува за секое конкретно барање за сечење.

Користете една или неколку глави за сечење.

Во процесот користете 2D или 3D сечења и додадете некои функционални алатки за дополнителна ефикасност.

blank

Клучни придобивки од сечењето метали

Зголемена продуктивност, брзо сечење и висококвалитетни делови

Нема загрижувачки чад или испарувања

Секоја легура може да се исече

Минималниот исечок овозможува неверојатни детали

Неконзистентниот материјал не претставува проблем (нема потреба од скап материјал подготвен за ласерско сечење)

Заштеда на суровини – намален отпад

Сечење со еден премин, во зависност од дебелината на материјалот

Нема зони погодени од топлина

Без стврднување на материјалот на работ на сечење

Сечење на или близу до мрежата, малку или без рачна завршна обработка. Сечењето со воден џет е погодно за сечење метали кои можат да бидат негативно погодени од топлина.

Во основа, водниот џет може да процесира поголема дебелина на метал отколку што можат ласерите, и тие можат да сечат попрецизно отколку плазмата или ЦНЦ плазма со пламен.

Алуминиум

blank

Абразивниот воден џет е идеален за сечење на алуминиум. Сечењето со воден млаз е погодно за сечење метали кои можат да бидат негативно погодени од топлина, како што е алуминиумот. Ова барање е особено распространето во индустријата за воздухопловство и возила. Идеален е методот на ладно, кршливо сечење за обоени метали. Сечењето со воден млаз како метод на ладно сечење е специјално погодно за обоени метали со својства како што се мала тежина, поголема спроводливост, не-магнетно својство или отпорност на корозија.

Композитни материјали

blank

Во повеќе индустрии има зголемена употреба на композитни материјали, но сепак има малку машински алати кои се навистина погодни за обработка на овие материјали. Еден голем предизвик е абење на алатот. Обично, сечењето со воден млаз не подразбира дополнително абење на алатот и исто така нуди опција за сечење на скоро секоја форма. Ова е причината зошто оваа технологија нашироко се смета за најдобра алтернатива за композитна обработка.

Терминот композит содржи широк спектар на материјали со различни карактеристики: кевлар, јаглеродни влакна, стаклени влакна, неткаени материјали, композитни смоли, итн. Затоа, каков процес на сечење ќе излезе најефикасен, зависи од материјалот – Абразивен воден џет (Abrasive Water Jet – AWJ), сечење со прецизен абразивен воден џет (Fine Abrasive Water Jet – FAWJ) или едноставно сечење само со вода (Pure Water Jet – PWJ).

Стакло

Исечете каква било форма без пукање

blank

Стандардно стакло, композитно стакло, оклопно стакло или плексиглас. Со години, стаклото е честа област за сечење со примена на воден млаз. Дијамантите може да пресекуваат прави линии, но кога станува збор за закривени форми, водениот млаз е приоритет.

Стаклото е чувствително на пукање и бара внимателно ракување. Користете специјални програми за сечење со низок притисок и табли за сечење прилагодени за непречено ракување. Со цел да се избегнат парчиња од исечени рабови важно е да се користат квалитетни абразиви.

Камен и плочи

За архитектонски дизајн и уметнички дела

blank

Решенија со употреба на воден џет за сечење камен, плочи и други керамички материјали во различни форми се користат низ целиот свет. Апликациите се протегаат од сеопфатни архитектонски структури и специфични елементи за внатрешен дизајн до уникатни инсталации на јавна уметност.

Користејќи воден џет за слободно сечење, лесно можете да ги трансформирате повеќето камени материјали во скоро каква било форма. Единствените граници ќе бидат поставени од вашата сопствена креативност.

Гума и пластика

Ефикасно производство од мали до големи серии

blank

При сечење меки материјали како гума, пластика и пена, нема потреба од абразиви. За меките материјали, процесот на сечење само со воден млаз (Pure Water Jet – PWJ) е приоритетна алтернатива. PWJ брзо сече со многу тесни исечоци од 0,1 mm.

Кога станува збор за меки материјали, технологијата на водниот џет носи придобивки и за мало и за големо производство. Нема потреба од алати за удирање. Со едноставно CNC програмирање можете брзо да произведете еден единствен дел – а со помош на греди можете да монтирате голем број на паралелни глави за сечење, со што сечете многу големи волумени истовремено.

Дрво

Вештачки дрвени материјали, на пр. фурнир и иверица

blank

Дрвените материјали што најчесто се користат денес се вештачки, како фурнир и иверица. Брзо време на поставување, тесни сечења, без распарчување и лесно сечење во слободна форма се некои од документираните придобивки при примена на сечење со млаз вода за овие материјали.

Користена е технологијата на воден џет за производство на дрвени сложувалки, рекети за пинг понг, мебел од дрво и мн други.

Целосна обработка со 5 оски

Обликување на 3D компоненти во различни работни површини

blank

ЦНЦ обработката со 5-оски во големи размери овозможува да се искористат предностите на водниот џет при завршувањето на фабричките конструкции, притиснатите делови, обликуваните композитни делови и другите 3D компоненти. Поради капацитетот на Z-оска до 1000 mm и широката работна површина, технологијата на водниот џет е прифатена од одбранбената, вселенската, воздушната и енергетската индустрија.

Индустрите за висока технологија треба да направат 3D делови во стврднати метали, специјални легури и композитни материјали со прецизни сечења под висок притисок. Често се претпочита технологијата за сечење под вода, бидејќи го елиминира стресот во материјалот и ги остава рабовите без зони што влијаат на топлина. Ваков случај е кај големите производители на аеро мотори кои се свртеа кон водни млазници со 5 оски за да произведат отвори во титаниум. Со децении се произведуваат и се усовршуваат овие машини кои се од клучно значење за  водечките индустрии ширум светот.

Обработката со 5-оски од големи размери овозможува да се искористат предностите на процесот на водоснабдување во завршувањето на конструираните структури, притиснатите делови, обликуваните композитни делови и другите 3D делови. Направените материјали како што се закоравениот челик, титаниум и јаглеродни влакна лесно може да се исечат во прецизна форма. Апликациите вклучуваат отсекување на обликувани делови во нивната конечна форма.

Во својата најосновна форма, ЦНЦ водниот џет лесно може да програмира 2D датотека, со цел да се создадат различни наклони на работ на плочата – мерка што често се бара како подготовка за заварување. Целосната артикулација со 5 оски овозможува да се следат контурите на профилот без потреба од шаблони или какво било специфично програмирање со 5 оски.

Автоматското репозиционирање на главите за сечење во ЦНЦ режим овозможува најдобро искористување и продуктивност на материјалот. Програмата за сечење се користи кога на корисникот му треба флексибилност за да исече широк спектар на различни делови од истиот матичен материјал. Оваа програма може рамномерно да користи една глава за да исече пар големи делови, а потоа да ги вклучи и  другите глави за да обработи други делови истовремено од истиот материјал. Ова е овозможено со употреба на линеарни погони на секој дел за сечење, со позиционо водство од линеарни скали со висока резолуција.

Дизајниран за задоволување на специфичните потреби на клиентите

blank

Секоја машина е дизајнирана специјално за да ги задоволи уникатните барања за производство на секој клиент.

Може да биде конструирана со втора глава за сечење поставена од едната страна, кога се активира машината за вода, брзо се претвора во ефикасна алатка за повеќекратно сечење.

Конструирана е со безбедна пристапна врата од секоја страна на машината за достапност и лесно ракување.

Внатре од секоја страна има пригодна работна табла и простор за движење за прецизно поставување на работата и прскалката за прскање со црево за брзо и лесно чистење при полнење и истоварување.

Главата за 2D е конструирана со единица за дупчење, сензор за висина и електронски абразивни контролори за обезбедување на процесот на сечење.

ЦНЦ водниот џет нуди исклучително стабилен дизајн за безбедно и повторливо сечење со висока прецизност на целосни 3D делови. Има агол на сечење 90 ° во сите правци, така што машината има sидови со целосна големина и автоматизирана фронтална заштита од не’рѓосувачки челик. Интелигентна интерфејс сонда е интегрирана со големи претходно дизајнирани мерни циклуси.

Висока точност на обработка и квалитет на површината

Голем избор на различни квалитети на работ се достапни за да обезбедат најефективна рамнотежа на брзината на сечење и квалитетот на работ за да се овозможи бараниот производ. Различни завршни работи може да се постигнат во зависност од нивото на потребен квалитет. Примерот подолу покажува: Квалитет на производството , Стандарден квалитет и Премиум квалитет. Нивото на квалитетот на финишот се одредува според количината на време за обработка на секој дел. На пример за стандарден квалитет на палета од 5cm се потребни околу две минути, додека за премиум квалитет на палета од 1.5cm, потребна е минута машинска обработка со млаз на вода. Подолу сликовито се прикажани разликите:

blank

Областите во кои се користи

Производство на производи

Напредна технологија, висока вредност и строги побарувања

blank

Станува збор за индустрии со високи побарувања за квалитет. Како производители на технички напредни производи кои честопати користат скапи високотехнолошки материјали. Овие клиенти сметаат дека перформансите на машината се важна конкурентна алатка.

Заеднички именители во оваа категорија се големи барања и висока вредност на добра. На пр. покривање на титаниумска плоча за аеро мотори, сечење на Кевлар во композити за оклоп на возила, сечење на дебели композитни панели за бродови на воена патрола, обликување на стврднато стакло и гранит за архитектонски дизајни или благородни метали за накит. Најчесто се користи во следните индустрии:  воздухопловна и одбранбена, транспортна, автомобилска, градежна и моден дизајн.

Подизведувач

Подобрена маргина со намалена цена на сечење по единица

blank

Уникатната разноврсност и перформансите на сечење на водниот џет прават минимум трошоци за единица. Тесни, прецизни сечења значат ефикасно сечење и со тоа минимална загуба на материјалот. Отсуството на зони погодени од топлина ја минимизира потребата од втор третман – и со истата алатка лесно можете да ги исечете сите форми, дебелини и материјали. Значајна употребена во области како: машинско и системско инженерство, eлектроника, дихтунзи,биотехника и медицина, моќност и енергија, јавни и едукативни центри

Обработка на материјали

Зголемена ефикасност на процесот

blank

Основната дејност во рамките на овој сектор е подготовка на суровини за понатамошна обработка. Сечењето со воден млаз ја зголемува вкупната ефикасност на процесот преку олеснување на следниот чекор на производство. Дава мазна површина за сечење и тесни парчиња – без зони погодени од топлина во сечењето.  Со повеќекратни глави за сечење, можете значително да ја зголемите продуктивноста.

Добрите и лошите страни

blank

Една од главните придобивки од користењето на ЦНЦ воден џет е тоа што има можност за сечење материјали без да се меша во нивната вродена структура, и тоа главно затоа што нема „зона погодена од топлина“ (heat affected zone – HAZ). Оваа карактеристика го олеснува сечењето на металите без да се менуваат нивните внатрешни својства и е корисно кога материјалите што се сечат се чувствителни на високата температура поврзана со други методи на сечење.

Други придобивки:

Може да сече сложени форми

Може да сече хетерогени материјали

Сече тврди материјали како не’рѓосувачки челик и стврднат челик

Овозможува сечење со висока прецизност

Без прашина, без мирис и релативно без топлина

blank

Недостатоци:

Подолго време на сечење отколку со традиционалните системи за сечење

Скап процес, недостапен за домашни занаетчии

Не е ефикасен за сечење на многу густи материјали бидејќи ќе се појават проблеми во одржувањето на димензионалната точност

Абразивниот воден џет е прилично нов и е средство за замена на традиционалните процеси како што се сечење, дупчење, профилирање, шмирглање и многу други во автомобилската, рударска и воздушната индустрија.

 

  • blank
  • blank
  • blank
  • blank
  • blank