Різак струменя води або водяної різак є промисловим інструмент, здатний різати широкий спектр матеріалів з використанням струменя з дуже високим тиском води або суміші води та абразивним речовиною. Термін «абразивний струмінь» відноситься конкретно до використання суміші води і абразиву для різання твердих матеріалів, таких як метал або граніт, в той час як терміни «чиста гідроабразивна різання і тільки для води» відносяться до гідроабразивного різання без використання доданих абразивів, часто використовуваних для м'якші матеріали, такі як дерево або гума.
Згинання часто використовується при виготовленні деталей машин. Це найкращий метод, коли розрізаються матеріали чутливі до великих температур. Згинання використовується в різних галузях промисловості, наприклад, в гірничодобувній і аерокосмічної промисловості, а так само для різання, формування та розгортання.
Все гідроабразіви працюють за одним принципом, з використанням води під високим тиском, сфокусованої в балці соплом. Більшість машин спочатку запускаючи воду через насос високого тиску.
Для створення цього високого тиску використовуються два типи насосів: насос підсилювача і прямий привід або насос колінчастого вала. Прямий насос працює так само, як двигун автомобіля, змушуючи воду через трубу високого тиску за допомогою плунжеров, прикріплених до колінчастого валу.
Насос підсилювача створює тиск за допомогою гідравлічного масла для переміщення поршня, що змушує воду через крихітний отвір. Потім вода переміщається уздовж трубки високого тиску до сопла гідроабразивного струменя. У соплі вода фокусується в тонку балку за допомогою отвору для дорогоцінних каменів. Цей пучок води викидається з сопла, прорізаючи матеріал, розпорошуючи його струменем високошвидкісний води.
Процес такий же для абразивних гідроабразівов, поки вода не досягне сопла. Використовують в основному такі абразивні матеріали, як гранат і оксид алюмінію, вони подаються в сопло через абразивний вхід. Потім абразив змішується з водою в змішувальній трубці і виштовхується з кінця під високим тиском.
Важливою перевагою різака є здатність вирізати матеріал, не заважаючи його властивою структурі, оскільки немає зони, яка підлягає впливу тепла. Мінімізація впливу тепла дозволяє розрізати метали без шкоди або зміни власних властивостей. Існує можливість вирізати гострі кути, скоси, отвори для проколу і форми з мінімальними внутрішніми радіусами.
Водяні струменеві фрези також здатні виробляти складні зрізи матеріалу. За допомогою спеціалізованого програмного забезпечення і тривимірних обробних головок можна створювати досить складні форми.
Пропилу, або ширину, розрізу можна регулювати шляхом заміни частин в соплі, а також зміни типу і розміру абразивного матеріалу. Типові абразивні розрізи мають просочення в діапазоні від 1,0 до 1,3 мм, але можуть бути так само вузькими близько 0,51 мм.
Неабразивні зрізи зазвичай складають від 0,18 до 0,33 мм, але можуть досягати також 0,076 мм, що приблизно відповідає розміру людської волосини. Ці невеликі форсунки можуть допускати дрібні деталі в широкому діапазоні застосувань.
Водяні струмені здатні досягати точності до 0,13 мм і повторюваності до 0,025 мм.
Через його відносно вузької просочення струменевий різання може зменшити кількість виробленого матеріалу брухту, це дозволяє нарізати деталі більш щільніше один до одного, ніж традиційними методами різання.
Водні форсунки використовують приблизно від 1,9 до 3,8 літра в хвилину (в залежності від розміру отвору ріжучої головки), і вода може бути перероблена з використанням замкнутої системи. Стічні води зазвичай досить чисті, щоб фільтрувати і утилізувати слив. Абразив граната - це нетоксичний матеріал, який може бути в основному перероблений для повторного використання; або його можна утилізувати. Водяні струмені також виробляють меншу кількість частинок пилу, диму, диму і забруднювачів, що знаходяться в повітрі, зменшуючи вплив небезпечних матеріалів на оператора верстата.
Оскільки природа ріжучого потоку може бути легко змінена, водяний різак можна використовувати практично в кожній галузі. Деякі з них мають унікальні характеристики, які вимагають особливої уваги при різанні.
Матеріали, зазвичай розрізані струменем води, включають текстиль, гуму, пінопласт, пластмаси, шкіру, композити, камінь, плитку, скло, метали, продукти харчування, папір і багато іншого. «Більшість керамічних виробів також можна розрізати на різаку, якщо матеріал більш м'який, ніж використовуваний абразив». Прикладами матеріалів, які не можна розрізати струменем води, є загартоване скло і алмази. Водяний різак здатний розрізати до 150 мм металів і сплавів або до 460 мм більшості матеріалів, хоча в спеціалізованих областях видобутку вугілля водяні струмені здатні розрізати до 30 метрів з використанням сопла 1 дюйм (25 мм).
Комерційні системи водоструминної різання доступні від виробників по всьому світу в різних розмірах і з водяними насосами, здатними до різних тисків. Типові машини для струменевого різання води мають робочий конверт розміром з кілька квадратних футів або до сотень квадратних футів. Водяні насоси високого тиску випускаються з витратою до 40000 фунтів на квадратний дюйм (280 МПа) до 100 000 фунтів на квадратний дюйм (690 МПа).
Існує шість основних технологічних характеристик для струменевого різання:
- Використовує високошвидкісний потік води надвисокого тиску 30 000-90 000 фунтів на квадратний дюйм (210-620 МПа), який створюється насосом високого тиску з можливими абразивними частинками, суспендованих в потоці.
- Використовується для обробки великого масиву матеріалів, в тому числі термочутливих, делікатних або дуже твердих матеріалів.
- Не викликає теплового пошкодження поверхні заготовки або країв.
- Сопла зазвичай виготовлені з спеченого борида або композитного карбіду вольфраму.
- Виробляє на більшості розрізів конус менше 1 градуса, який можна повністю або повністю усунути, сповільнюючи процес розрізу або нахиляючи струмінь.
- Відстань сопла від заготовки впливає на розмір пропила і швидкість видалення матеріалу. Типове відстань складає .125 дюймів (3,2 мм).
Якість краю для деталей струменевого різання визначається цифрами Q1-Q5. Більш низькі цифри вказують на більш грубу крайку; вищі номери більш плавні. Для тонких матеріалів різниця в швидкості різання для Q1 може бути в 3 рази швидше, ніж швидкість для Q5. Для більш товстих матеріалів Q1 може бути в 6 разів швидше, ніж Q5. Наприклад, алюміній Q5 товщиною 4 дюйма (100 мм) становитиме 0,72 дюйма / хв (18 мм / хв), а Q1 становитиме 4,2 дюйма / хв (110 мм / хв), що в 5,8 рази вище .
