Бизнес план по гидроабразивная резка
Автор: Александр Гуща, специально для www.EquipNet.ru
Фотографии с сайтов klipmash.ru, gidroabrazive.ru
Н заре 70-х годов господин Олдсен впервые предложил схему инновационного мультипликаторного насоса, положив начало целой эпохе гидроабразивной резки. Современное оборудование позволяет вырезать любые формы даже из титановых и высоколегированных жаропрочных заготовок, не говоря уже о широко распространенных металлах, пластиках, резине, железобетоне и природных камнях. Сегодня гидроабразивная резка является памятником инженерному усердию и универсальности.
Протекание процесса
Гидроабразивная резка представляет собой отдельное направление в металлообработке, в основе которой лежит разделение материалов водяной струей с опциональным добавлением абразивов. Основным элементом оборудования является вышеназванный насос-мультипликатор, создающий давление в 4000 атмосфер. Загадочный мультипликатор – это результат необычного подхода и недюжинной силы инженерной мысли. Насос предназначен для создания высокого давления жидкости, изначально поступающей с силой меньшей на несколько порядков. Мультипликатор работает циклично, постоянно поддерживая заданное давление, несмотря на потребление и утечки в результате повреждения конструкции. Пиковое энергетическое потребление приходится после включения, далее потребление резко снижается, делая гидроабразивную резку относительно дешевой.
Гидравлическая жидкость, прежде чем попасть в напорную магистраль, расположенную по нормали к камере высокого давления, проходит систему клапанов. Постепенно насос создает высокое давление в объеме напорной магистрали, выход из которой закрывается торцом гидроцилиндра. Гидроцилиндр или, как его иногда называют, исполнительная часть – начинает давить на поршень, соединенный с камерой высокого давления, жидкость в которую подается из резервуара. Когда заканчивается свободный ход гидроцилиндра первый канал закрывается клапаном, чтобы в дальнейшем исполнять роль инициатора следующего цикла накачки. Параллельно открывается второй канал, гидравлическая жидкость из которого продолжает наращивать давление в напорной магистрали. Содержимое промежуточной камеры под гидроцилиндром продолжает сжиматься, оказывая через поршень все большее воздействие на камеру высокого давления.
По мере достижения определенного давления напорная магистраль за счет опускания гидроцилиндра соединяется с верхней частью этого клапана, заставляя его переключаться в положение изоляции камеры высокого давления. Промежуточная камера соединяется с самым первым каналом, за счет которого происходило начальное наполнение напорной магистрали. В результате, гидроцилиндр и поршень поднимаются вверх, после чего верхняя секция триггерного клапана временно изолируется, а затем снова соединяется с промежуточной камерой. Давление в ней сбрасывается, соответственно жидкость в камере высокого давления начинает давить на триггерный клапан и, он мгновенно переключается в исходное положение.
Гидроабразивная резка является единственной технологией, исключающей локальное термическое воздействие на зону реза. Никакого оплавления, перегрева, пластической деформации
Цикл повторяется до тех пор, пока в напорной магистрали не создается необходимое давление, вычисляемое, как отношение рабочих площадей гидроцилиндра и поршня. Если же процесс накачки нарушается, триггер под действием разности давлений автоматически сбрасывается в исходное положение и цикл начинается сначала. Давление в магистрали может быть сброшено и в ручном режиме, посредством ее подключения к резервуару и одновременного переключения канала накачки с источника гидравлической жидкости на этот же резервуар.
Когда давление достигает необходимого уровня, открывается выходной клапан, и жидкость выходит через сопло, диаметром всего 500 микрон. Мультипликаторный насос опционально соединяется с резервуаром абразивного материала, в качестве которого в российском оборудовании выступает гранатный песок. Этот природный материал обладает твердостью, уступающей лишь алмазу и корундам. Абразив обычно диспергируется до размера 0,4 мм. В конечном счете, смесь выходит через сопло с диаметром 1 мм и скоростью в 3-4 скорости звука.
Резка в трех измерениях
Оборудование для гидроабразивной резки работает в трех пространственных измерениях. Координатный стол, на котором располагается заготовка, соединяется с механизмом подачи, похожим на тележку. На ее вершине располагается мультипликаторный насос, сопло которого в начальном положении перпендикулярно координатного стола. Механизм подачи перемещает заготовку в горизонтальном направлении, создавая двумерную плоскость. Третья координата для объемной резки обеспечивается использованием трехмерных программ для проектирования деталей.
Сегодня ведется активная разработка универсальных аппаратов для гидроабразивной резки в пяти координатах за счет поворотного координатного стола и отклоняющегося сопла с точностью до 0,001˚. Её внедрение позволит вырезать контур произвольной кривизны со скосом, делая оборудование чрезвычайно универсальным. Установки гидроабразивной резки металлов обеспечивают производительность вплоть до 30 метров в минуту при ширине разреза не более 3000 микрон.
Преимущества технологии
Во-первых, низкое термическое и механическое воздействие. Трение абразива и материала заготовки становится причиной сильного тепловыделения, однако водяная струя мгновенно уносит тепло к водяной ловушке. Температура редко поднимается выше 90°С. При этом давление струи на материал находится в пределе 100 Ньютон. Гидроабразивная резка является единственной технологией, исключающей локальное термическое воздействие на зону реза. Никакого оплавления, перегрева, пластической деформации. Низкое давление на заготовку позволяет работать с чрезвычайно хрупкими материалами, а отсутствие перегрева исключает из техпроцесса дополнительную обработку кромки.
Во-вторых, экономическая выгода. Ширина реза, как уже было сказано, не превышает несколько миллиметров, что позволяет экономить дорогие материалы, а резка может начинаться в любом месте без предварительного сверления. Оборудование для гидроабразивной резки использует для работы не более 4 литров гидравлической жидкости, несмотря на производительность и высокое рабочее давление.
В-третьих, технологичность и универсальность процесса. Гидроабразивная резка осуществляется без непосредственного контакта установки с материалом. Это значит, что нет нужды затачивать режущий инструмент, а изделие не дает обратную реакцию на ударную нагрузку, изнашивая механизм. Показатели тангенциального усилия настолько минимальны, что в большинстве случаев нет необходимости в креплениях для заготовки.
Гидроабразивная резка благодаря низкому термическому воздействию позволяет работать в условиях повышенной взрыво- и пожароопасности, а также непосредственно с взрывчатыми и горючими материалами. Оборудование совершенно безопасно, поскольку нет вредного излучения (лазерная технология), летучих соединений (резка механическими способами), постоянного воздействия ультразвука (плазменная обработка).
Однако стоит указать и на существенные недостатки. Оборудование при работе создает плотную шумовую завесу силой в среднем в 90дБ. Кроме того, производственникам постоянно необходимо решать проблему очистки сточных вод.
Дополнительно: режущий инструмент пятикоординатных прототипов управляется дорогими электронными блоками, работающими с изображениями, созданными в системах проектирования по типу AutoCAD и широко распространенных векторных редакторах, например CorelDraw. Минимальные отходы, отсутствие деформаций всех видов, высокая производительность, квалитет шероховатости 5 и стоимость от €150 000 против €40 000 за твердотельный лазер… Подавляющее большинство производств позволить себе такую роскошь не может, хотя стоимость расходных материалов на одну минуту работы всего-то 15 евроцентов.
Материалы для резки
Резать гидроабразивной струей можно практически любой материал:
— стекло, зеркало, триплекс
— твердые и магнитные сплавы, титан, коррозионно-стойкие и жаропрочные стали
— алюминий, нержавеющая сталь, латунь, медь
— природный камень, натуральный и искусственный гранит, мрамор, керамика
— полимерные материалы
— фольгированная и металлизированная пластмасса, пластик, композиционные материалы
— бумага, картон, ткани, кожа, резина, древесина
Технология
Предварительно подготовленный чертеж передается на компьютер станка.
Вода, сжатая под давлением 1000:5000 atm пропускается через сопло диаметром 0,1:0,5мм со скоростью 400:1200 м/с. При этом расстояние от сопла до поверхности материала составляет несколько миллиметров, и плотность давления струи превышает прочность материала.
Для увеличения разрушительной силы водяной струи добавляют абразив.
В процессе резки учитывается направление воздействия струи на материал. Угол между
направлением струи и обрабатываемой поверхностью влияет на характер выполнения операций и производительность обработки. Изменение угла
от 0º до 90º при резании металлов приводит к улучшению режущих свойств струи, достигая своего максимального значения при угле 90º.
Преимущества и недостатки
Гидроабразивная резка – альтернатива не только механической, но и лазерной, ультразвуковой резки, а в некоторых случаях является единственно возможной.
Рез можно начинать в любой точке заготовки и при этом не нужно предварительно делать отверстие.
Линия разреза может быть любой кривизны, иметь острые углы и круглые повороты.
Небольшие сила (1:1 ООН) и температура (+60: +90С) в зоне резания исключают деформацию заготовки, оплавление и пригорание материала в прилегающей зоне.
Струя не изменяет физико-механические свойства обрабатываемого материала.
Для листового металла, ламинированного пластиком, технология резки водой часто является единственным решением, которое не оказывает негативного влияния на внешнюю поверхность покрытия.
Технология гидроабразивной резки является единственно возможной для резки стекла, а также меди.
Отсутствует деформация материала и высокоточная резка выполняется без появления неровностей кромки
В результате резы получаются поразительно высокого качества, не требующие последующей обработки.
Тонкая струя воды с абразивом создает существенно меньшие потери материала.
Возможность обработки очень сложных форм без ограничений по толщине и материалу.
Резы любой формы, острые углы, скошенные кромки, минимальные внутренние радиусы.
Высокая степень экологической безопасности процесса. Гидроабразивная обработка не создает пыли, крошки, стружки и токсичных выбросов.
Генерируемое в процессе резания тепло практически мгновенно гасится водой. В результате не происходит заметного повышения температуры в заготовке, что очень важно при обработке особо чувствительных к нагреву материалов.
К недостаткам гидрорезания относят: конструктивные трудности, возникающие при создании высокого давления жидкости, невысокая стойкость сопла и сложность его изготовления.
Программное обеспечение для резки водой дает возможность использования самых современных способов обработки материалов сразу под размер.
Компьютерное обеспечение технологии позволяет программировать резку любых контуров, задаваемых в системах AutoCAD, CorelDraw и др.
Ударная нагрузка минимальна, поскольку отсутствует обратная реакция на режущий инструмент, так как между изделием и инструментом нет непосредственного контакта.
Низкое тангенциальное усилие на деталь позволяет в ряде случаев обойтись без зажима детали.
Уровень шума колеблется в пределах 85-95 дБ.
Технология гидрорезания позволяет производить как продольную, так и поперечную резку.
Область применения
Изготовление художественных мраморных и гранитных панно для отделки интерьеров и фасадов зданий, состоящих из сложных элементов различных оттенков и формы.
Логотипы фирм, рекламная продукция.
Быстрый и качественный раскрой и изготовление несерийных изделий.
Производство сложных контуров из плоских плит.
Жилое и промышленное строительство – мозаика, политы, плитка, твердая брусчатка, бетон, гипсовые блоки, изоляционные материалы, минеральные волокна.
Камнеобрабатывающая промышленность.
Стекольная промышленность.
Металлолистовое производство.
Производство оборудования – шестерни, отливки, компоненты из высококачественной стали, меди алюминия, титана и коррозиеустойчивых металлов.
Деревообрабатывающая промышленность.
Транспорт – внутренняя обшивка из композиционных материалов, диспетчерские щиты, пластиковая обшивка, защитное покрытие.
Электропромышленность – слюда, целлюлоза, композитная смола, печатные платы.
КОНТАКТЫ КОМПАНИИ