3. Технологические параметры
Основными технологическими параметрами процесса гидроабразивной резки являются:
скорость резки;
вид, свойства и толщина разрезаемого изделия;
внутренние диаметры водяного сопла и смесительной трубки;
тип, размер, скорость потока и концентрация в режущей смеси абразивных частиц;
давление.
Скорость
резки (скорость перемещения режущей
головки вдоль поверхности обрабатываемого
изделия) существенно влияет на качество
реза. При высокой скорости происходит
отклонение (занос) водно-абразивной
струи от прямолинейности, а также заметно
проявляется ослабевание струи по мере
разрезания материала. Как следствие,
увеличиваются конусность реза и его
шероховатость.
Рисунок 3.1 Типичная форма реза в зависимости от условий резки
Рисунок 3.2 Занос струи при резке со скоростью выше оптимальной
Разделительная резка может выполняться на скорости, составляющей 80–100% от максимальной. Качественной резке обычно соответствует скоростной диапазон в 33–65%, тонкой резке – в 25–33%, прецизионной резке – в 10–12,5% от максимальной скорости.
Рисунок 3.3 Вид поверхности реза в зависимости от скорости водно-абразивной резки
Рисунок 3.4 Скорость резания некоторых материалов.
В некоторых моделях режущих головок используется технология автоматической компенсации конусности, например, Dynamic Waterjet компании Flow. Компенсация конусности достигается в результате программно управляемого динамического наклона режущей головки на определенный градус. Это позволяет повысить скорость резки при сохранении качества реза и, соответственно, сократить производственные расходы.
С уменьшением внутреннего диаметра смесительной трубки (при прочих равных условиях) возрастают производительность и точность резки, уменьшается ширина реза (она примерно на 10% больше внутреннего диаметра трубки). При этом снижается и срок службы трубки. В процессе эксплуатации смесительной трубки ее внутренний диаметр увеличивается примерно на 0,01–0,02 мм за каждые восемь часов работы.
Таблица
3
Примерные размеры абразива при различных режимах резки
|
Применение |
Размер частиц гранатового песка (Garnet) |
Внутр. диаметр водяного сопла |
Внутр. диаметр смесительной трубки | |||
|
mesh (США) |
микрон |
дюймов |
мм |
дюймов |
мм | |
|
Стандартная промышленная конфигурация |
80 |
178 (300–150) |
0,013–0,014" |
0,330–0,356 |
0,04" |
1,02 |
|
Высокоскоростная резка |
60 |
249 (400–200) |
0,014–0,018" |
0,356–0,457 |
0,05" |
1,27 |
|
50 |
297 (600–200) | |||||
|
Точная резка |
120 |
125 (200–100) |
0,012–0,013" |
0,305–0,330 |
0,036" |
0,91 |
|
80 |
178 (300–150) | |||||
|
Высокоточная резка |
120 |
125 (200–100) |
0,010–0,011" |
0,254–0,279 |
0,03" |
0,76 |
Расход абразива зависит от диаметров смесительной трубки и водяного сопла, условий резки и т. д. Ориентировочные оптимальные значения приведены в таблице ниже.
Таблица 4
Оптимальный расход абразивного материала при некоторых соотношениях диаметров смесительной трубки и сопла
|
Внутренний диаметр водяного сопла (мм) |
Внутренний диаметр смесительной трубки (мм) |
Расход абразива (г/мин) |
|
0,25 |
0,76 |
270–360 |
|
0,36 |
1,02 |
500–640 |
|
0,46 |
1,27 |
800–1100 |
Максимальное
рабочее давление обычно составляет
3000–3200, 3800, 4150 или 6000 бар. Чем выше давление,
тем выше скорость и эффективность резки.
В то же время требуется более частая
замена прокладок в насосе.
Таблица 5
Зависимость скорости прямолинейной разделительной (черновой) резки от толщины материала при давлении насоса P = 4100 бар (примерно 4046 атм)
|
Вид материала |
Скорость резки (м/ч)* при толщине | ||||
|
5 мм |
10 мм |
20 мм |
50 мм |
100 мм | |
|
Нержавеющая сталь |
52,62 |
28,56 |
13,02 |
3,84 |
1,44 |
|
Титан |
68,46 |
37,20 |
16,98 |
4,98 |
1,86 |
|
Алюминий |
142,20 |
77,40 |
35,40 |
10,20 |
3,72 |
|
Гранит |
251,40 |
137,10 |
62,76 |
18,00 |
6,60 |
|
Мрамор |
295,20 |
160,80 |
73,50 |
21,24 |
7,80 |
|
Углепластик |
247,20 |
134,70 |
61,74 |
17,70 |
6,60 |
|
Стекло |
272,76 |
148,62 |
67,92 |
19,62 |
7,26 |
|
*: давление – 4100 бар; марка абразива – Kerfjet #80; расход абразива – 250–450 г/мин; внутренний диаметр сопла – 0,25 мм, 0,35 мм; внутренний диаметр смесительной трубки – 0,76 мм, 1,01 мм / данные ООО «ТехноАльянсГрупп», г. Москва, установки ГАР BarsJet | |||||
Таблица 6
Зависимость скорости прямолинейной разделительной (черновой) резки от толщины материала при давлении насоса P = 6000 бар (около 5922 атм)
|
Вид материала |
Скорость резки (м/ч)* при толщине | ||||
|
5 мм |
10 мм |
20 мм |
50 мм |
100 мм | |
|
Нержавеющая сталь |
86,64 |
47,16 |
21,48 |
6,12 |
2,40 |
|
Титан |
112,38 |
61,50 |
28,08 |
8,22 |
3,06 |
|
Алюминий |
233,76 |
127,44 |
58,44 |
16,92 |
6,24 |
|
Гранит |
413,46 |
225,42 |
103,08 |
29,70 |
10,92 |
|
Мрамор |
485,28 |
264,60 |
121,02 |
34,80 |
12,84 |
|
Углепластик |
406,56 |
221,88 |
101,40 |
29,22 |
10,86 |
|
Стекло |
448,14 |
244,38 |
111,72 |
32,16 |
11,88 |
|
*: давление – 6000 бар; марка абразива – Kerfjet #80; расход абразива – 250–450 г/мин; внутренний диаметр сопла – 0,25 мм; внутренний диаметр смесительной трубки – 0,76 мм, 1,01 мм / данные ООО «ТехноАльянсГрупп», г. Москва, установки ГАР BarsJet | |||||
Рисунок 3.5 Детали, полученные гидроабразивной резкой: из нержавеющей стали толщиной 15 мм; из сплава алюминия толщиной 6 мм; из алюминия толщиной 30 мм; из пластика, армированного волокном, толщиной 20 мм; из инструментальной стали толщиной 60 мм