Обзор технологии

Подробный обзор технологий гидроабразивной резки

Системы резки материалов водой под очень высоким давлением смешанной с абразивом, существуют уже более двадцати лет. Долгоге время они считались технологией, которая заполняет нишу на рынке и предназначена только для высококвалифицированных специалистов, работающих в промышленности и на предприятиях, специализирующихся в такой обработке. Однако в последние годы эта технология существенно изменилась. Прогресс технологий работы контроллеров, изготовления насосов и устройств высокого давления привёл к тому, что сегодня любое производственное предприятие, использующее обработку резанием, может позволить себе приобрести точные установки гидроабразивной резки для раскроя любых материалов – и зарабатывать на них!

Выберите интересующую вас тему:

Краткая история

Традиционное применение и развитие технологии обработки резанием.

Промышленное применение технологии гидроабразивной резки началось вначале семидесятых годов XX века. Было установлено, что при давлении от 40 000 до 60 000 psi (то есть от 2500 до 4100 бар) водяная струя диаметром 0,005 дюйма (0,12 мм) может разрезать практически любой материал, начиная с картона и заканчивая кондитерскими изделиями. Были разработаны специальные машины для производственных линий с целью решения проблем, связанных с материалами, которые до этого резались ножами или механическим способом.

Примеры первоначального применения технологии:

• Картон
• Материал для вставок одноразовых подгузников
• Изоляционные материалы
• Профили из пенистой пористой резины
• Мягкие материалы для уплотняющих прокладок
• Ковровое покрытие для автомобильной промышленности
• Продукты питания – от шоколадных плиток до рыбного филе
• Текстильные изделия
• Детали для изготовления обуви и кожаных изделий

Первые установки для резки водой были дорогими и сложными в эксплуатации. Однако альтернативная техника, такая как ножи и механические устройства для резки, была ещё более дорогой и проблемной. Вследствие этого системы для резки водой быстро нашли своё применение в обработке сложных материалов. Дополнительно, кроме специальных систем для производственных линий, было создано определённое количество оборудования для специализированных мастерских по резке водой, которые могли бы использовать эту технологию для выполнения как крупных, так и мелких индивидуальных заказов. Чаще всего эти мастерские оказывали услуги по резке пористой резины с целью изготовления форм-заготовок, вывесок и прочих изделий.

Хотя системы для резки водой были идеальным решением для обработки сложных, мягких материалов, они намного хуже справлялись с техническими материалами, такими как металлы и керамика. И тогда, вначале восьмидесятых, появилась технология добавления абразивного материала в водяную струю. Для стандартных установок для резки водой под давлением было придумано специальное сопло, которое не только подавало воду, но и методом всасывания добавляло к воде небольшое количество абразивного порошка. Благодаря абразивам, например, гранатовому песку, появилась возможность использовать воду для обработки таких сложных материалов, как титан, инконель, стекло и керамика.

Так же, как и первые установки для резки водой, первые гидроабразивные станки были дорогими в эксплуатации и уходе и использовались в очень ограниченном объёме, например, для изготовления титановых крыльев военных самолётов или вырезания сложных форм из стекла и керамики. Процесс резки происходил в воздухе, поэтому оператор машины видел струю и мог вручную изменять скорость движения насадки по дуге или на острых углах. Однако, эти системы были шумными и часто создавали облако опилок и абразива, покрывая всё вокруг пылью. В связи с этим применение первых установок для гидроабразивной резки ограничивалось специализированными предприятиями, на которых работали хорошо обученные операторы.

Вначале девяностых годов доктор Джон Олсен – пионер технологии резки водой – стал работать над идеей применения гидроабразивной резки как практической альтернативы для традиционных. методов раскроя. Цель состояла в том, чтобы разработать систему гидроабразивной резки без всего того шума и сложностей, которые были недостатком первых установок и ограничивали их применение.

Кроме того, новая установка должна была быть настолько простой, чтобы на ней можно было работать без особой подготовки или опыта. И, наконец, – хотя, пожалуй, это самый важный момент – Олсен решил для себя, что он использует компьютеризированную систему управления, которая не будет требовать от оператора больших усилий и программирования процесса резки методом проб и ошибок. Ведь если такая установка позволит неквалифицированному оператору быстро и с первого раза изготовить какую-либо деталь на основании точной документации, то тысячи небольших предприятий, выполняющих мелкие заказы, смогут использовать её для мелкого серийного производства или изготовления единичных изделий, в частности, прототипов.

Для того, чтобы разработать механическую систему, Олсен связался с доктором Алексом Слокумом из Массачусетского технологического института. Он использовал результаты испытаний и теоретическую модель резки, разработанную учёными из университета в Род-Айленде, в качестве основы для развития уникальной системы управления.

В результате была создана система управления на базе персонального компьютера и точного рабочего стола Х-Y, на котором детали могут вырезаться под водой без шума и пыли. Это была первая система гидроабразивной резки, разработанная специально для рынка предприятий по механической обработке, занимающихся мелкосерийным производством.

следующий