Cztery technologie cięcia

Laser Plazma Woda Tlen

Opal WaterJet Combo

Diament Fiber Laser 2

Diament Fiber Laser 2

Cięcie strumieniem wody

Cięcie bez wpływu temperatury

Cięcie strumieniem wody to ekonomiczna i ekologiczna metoda obróbki, która nie powoduje wpływów termicznych. Proces polega na cięciu na zimno za pomocą strumienia wody pod wysokim ciśnieniem. Wykorzystuje się do tego nie tylko przefiltrowaną wodę, ale także ścierniwo, np. piasek, co pozwala na łatwą obróbkę twardych materiałów, takich jak metal czy kamień.

Cięcie strumieniem wody CNC

Cięcie strumieniem wody jest wyjątkowe pod względem różnorodności materiałów. Metale, tworzywa sztuczne, kompozyty, kamień naturalny, ceramika, szkło lub drewno - cięcie strumieniem wody tnie je wszystkie precyzyjnie i bez uszkodzeń spowodowanych wpływami termicznymi.

Dlaczego warto ciąć strumieniem wody?

Różnica w stosunku do innych procesów

Główną różnicą w stosunku do innych procesów, takich jak cięcie tlenowe, cięcie plazmowe czy cięcie laserowe jest oczywiście efekt termiczny.

Daje to strumieniowi wody liczne zalety w porównaniu z tymi procesami cięcia:

Brak strefy wpływu ciepła na krawędzi tnącej
Łagodna obróbka materiału
Możliwość cięcia bardzo wielu materiałów
Niezwykle wysoka precyzja
Post-processing tylko w wyjątkowych przypadkach
Mało odpadów po cięciu
Niskie koszty operacyjne
Przyjazny dla środowiska

Cięcie strumieniem wody - technologia z historią

Cięcie strumieniem wody było wykorzystywane w kopalniach węgla już w połowie XIX wieku. Historia cięcia strumieniem wody w przemyśle rozpoczęła się dopiero w latach trzydziestych XX wieku. Na początku cięto miękkie materiały, takie jak papier, przy użyciu niskiego ciśnienia.

Początkowo problemem był brak pomp, które mogłyby wygenerować wystarczające ciśnienie wody dla bardziej wytrzymałych materiałów. W 1935 roku inżynier Elmo Smith wpadł na pomysł dodania materiału ściernego do strumienia wody. Inżynier Leslie Tirrell był ostatecznie tym, który kontynuował badania Smitha i opracował pierwszą funkcjonalną głowicę do cięcia strumieniem wody z materiałem ściernym w 1937 roku.

Dalszy rozwój technologii doprowadził do opracowania pierwszych systemów cięcia strumieniem wody w latach 60. XX wieku. Nie były one jednak jeszcze zbyt wydajne z powodu braku odpowiedniego materiału ściernego. Dr Mohamed Hashish, uznawany za "ojca szlifowania", w 1979 roku wprowadził do procesu piasek, co umożliwiło obróbkę twardszych materiałów, takich jak metal i kamień.

W 1983 roku na rynek trafiła pierwsza komercyjna maszyna do cięcia strumieniem wody, początkowo używana głównie do cięcia szkła samochodowego. W latach 90. technologia ta przeszła kolejną rewolucję dzięki wprowadzeniu sterowania CNC (Computerised Numerical Control), umożliwiając precyzyjne sterowanie głowicą tnącą za pomocą komputera.

Obecnie cięcie strumieniem wody to powszechnie uznany i szeroko stosowany proces obróbki w różnych sektorach, w tym w architekturze, przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, spożywczym, obróbce metali oraz przemyśle kamieniarskim i ceramicznym.

Przemysł lotniczy, technologia medyczna i elektronika wykorzystują tę technologię ze względu na brak wpływu termicznego. Z kolei branże takie jak inżynieria motoryzacyjna czy produkcja biżuterii korzystają z niezwykłej precyzji tej metody. Wszyscy doceniają szeroką gamę możliwych do obróbki materiałów, niskie straty materiałowe oraz przyjazność dla środowiska.

Przyszłość cięcia strumieniem wody kształtują ciągłe usprawnienia w zakresie prędkości cięcia, precyzji oraz otwieranie nowych możliwości materiałowych i zastosowań.

Jak działają nowoczesne maszyny tnące

W procesie cięcia strumieniem wody kluczową rolę odgrywa mechanizm dostarczania wody. System pomp wysokociśnieniowych tłoczy wodę pod ciśnieniem zwykle mieszczącym się w zakresie 4000-6000 barów (58 000-87 000 psi).

W zależności od wymagań podczas cięcia strumieniem wody dodaje się różne materiały ścierne, takie jak piasek granatowy, tlenek glinu, węglik krzemu, granulat szklany lub piasek oliwinowy. Specjalne urządzenie dozujące miesza materiał ścierny ze strumieniem wody, co poprawia zdolność cięcia i umożliwia obróbkę twardych materiałów, takich jak stal, stopy metali, kamień czy ceramika.

Nowoczesne maszyny do cięcia strumieniem wody są wyposażone w sterowanie CNC, co pozwala użytkownikowi precyzyjnie określić wzór, parametry i prędkość cięcia za pomocą panelu sterowania lub oprogramowania.

W procesie strumień wody, wyrzucany z dyszy pod wysokim ciśnieniem, z dodatkiem ścierniwa lub bez, uderza w materiał przeznaczony do cięcia. Dzięki wysokiemu ciśnieniu i opcjonalnemu materiałowi ściernemu strumień powoduje erozję, oddzielając materiał i umożliwiając precyzyjne cięcie.

Aby wyciąć pożądany element, maszyna przesuwa strumień wody zgodnie z wcześniej zdefiniowanymi wzorami i konturami. Nowoczesne technologie cięcia strumieniem wody pozwalają na obróbkę szerokiej gamy materiałów, zapewniając precyzyjne cięcie z bardzo wąskimi tolerancjami.

Czysta woda czy cięcie ścierne?

Specyficzne wymagania dotyczące cięcia i rodzaju materiału decydują o wyborze odpowiedniego procesu.

W przypadku cięcia strumieniem wody, czysta woda jest idealna dla "delikatnych" materiałów, takich jak miękkie metale, tworzywa sztuczne, guma czy cienkie arkusze. Materiały ścierne mogą uszkodzić lub zanieczyścić te materiały, dlatego cięcie czystą wodą umożliwia delikatną obróbkę bez ich uszkadzania.

Cięcie czystą wodą zapewnia wyjątkowo gładkie i czyste krawędzie, co jest szczególnie ważne, gdy wymagana jest wysoka jakość powierzchni i precyzyjne dopasowanie.

Jeśli obróbka dotyczy cienkich materiałów, które nie wymagają zastosowania ścierniwa, cięcie czystą wodą będzie dobrym wyborem. Natomiast w przypadku grubszych lub twardszych materiałów zaleca się użycie materiału ściernego. Dobór odpowiedniego ścierniwa zależy od właściwości obrabianego materiału, co może znacząco wpływać na prędkość cięcia, zwłaszcza przy twardszych materiałach.

Cięcie czystą wodą nie generuje odpadów ściernych, co sprawia, że jest to proces przyjazny dla środowiska, ponieważ nie uwalnia szkodliwych cząstek do otoczenia. Do obróbki bardziej miękkich materiałów najlepiej zastosować cięcie czystą wodą, natomiast dla grubszych i twardszych materiałów lepiej sprawdzi się cięcie ścierne strumieniem wody.

Optymalizacja procesów cięcia

Cięcie strumieniem wody wymaga również najlepszego osprzętu dodatkowego, aby osiągnąć najlepszy możliwy rezultat. Najważniejszą technologią jest oczywiście głowica tnąca. Głowica tnąca 2D może ciąć materiał o grubości do 250 mm.

Głowica tnąca Pro-X 3D FL tnie tylko do grubości materiału 150 mm podczas cięcia strumieniem wody, ale oferuje wiele innych funkcji. Fazowane krawędzie do kąta 60°, rury, a nawet dennice mogą być łatwo obrabiane za pomocą głowicy tnącej 3D.

Oprogramowanie CAD/CAM może znacząco usprawnić proces pracy. Ważnym elementem wyposażenia jest również odpowiedni stół do cięcia. Konwencjonalny stół odciągowy nie jest wymagany do cięcia strumieniem wody, ponieważ woda wiąże usuwany materiał. W razie potrzeby system odmulania może zapewnić bardziej wydajne usuwanie materiału.

Grubsze materiały są łatwiejsze do cięcia, a zmniejszenie sił cięcia skutkuje bardziej równomierną jakością obróbki. Usunięte cząstki są natychmiast usuwane z rzazu, nie wpływając na proces cięcia.

System cięcia strumieniem wody wyposażony jest w szereg funkcji zapewniających bezpieczeństwo pracowników, takich jak opcjonalny wyłącznik awaryjny, wyłącznik krańcowy bezpieczeństwa, wyłącznik linkowy jako zabezpieczenie przed kolizją, czujnik antykolizyjny czy bariera świetlna.

Aby obniżyć koszty operacyjne i jednocześnie dbać o środowisko, warto rozważyć system filtracji wody, który umożliwia jej uzdatnianie i recykling w procesie cięcia strumieniem wody.

Integracja z innymi technologiami

Dzięki Opal Waterjet Combo firmy Eckert Cutting można połączyć zalety cięcia strumieniem wody z zaletami cięcia plazmowego. W połączeniu z głowicą Pro-X 3D FL do cięcia strumieniem wody, system Opal Waterjet Combo wykorzystuje wsparcie HD3000 do cięcia plazmowego, które jest bezkonkurencyjne pod względem szybkości, zwłaszcza przy grubszych materiałach.

Gdy cięcie termiczne jest niewskazane ze względu na wpływ ciepła lub właściwości materiału, można łatwo przełączyć się na cięcie strumieniem wody.

FAQ:

Co to jest cięcie strumieniem wody?

Cięcie strumieniem wody to proces cięcia, w którym do cięcia różnych materiałów wykorzystywany jest strumień wody pod wysokim ciśnieniem. Dzięki dodaniu materiałów ściernych, strumień wody może być zintensyfikowany do cięcia twardszych materiałów.

Co to jest środek ścierny?

Ścierniwo to substancja używana do usuwania lub szlifowania powierzchni. Charakteryzuje się wysoką twardością. Zazwyczaj cząstki lub proszki są używane do tworzenia tarcia i ścierania podczas cięcia, szlifowania lub polerowania materiałów.

Czego nie można ciąć strumieniem wody?

Cięcie strumieniem wody nie jest odpowiednie dla bardzo kruchych materiałów. Materiały te mogą pękać lub kiełkować podczas cięcia. Materiały takie jak porowate pianki, które rozpuszczają się lub pęcznieją pod wpływem wody, również nie mogą być dobrze cięte strumieniem wody.

Czy cięcie strumieniem wody sprawdza się w przypadku drewna?

Cięcie strumieniem wody działa bardzo dobrze i precyzyjnie z większością rodzajów drewna. Do cięcia strumieniem wody nie jest wymagany sproszkowany materiał ścierny, ponieważ drewno jest wystarczająco miękkie dla czystej wody. Cięcie czystą wodą nie wytwarza wiórów i jest przyjazne dla środowiska.

Czy cięcie strumieniem wody działa dla wszystkich materiałów?

Cięcie strumieniem wody jest bardzo wszechstronnym procesem cięcia materiałów. Materiały takie jak plastik, pianka lub skóra mogą być łatwo cięte. Jeśli do wody doda się sproszkowany granulat (materiał ścierny), można również ciąć kamienie i metale.

Czy diamenty można ciąć wodą?

Woda nie może ciąć diamentów, ponieważ są one najtwardszym znanym materiałem. Specjalne diamentowe narzędzia tnące lub procesy laserowe są wykorzystywane do precyzyjnej obróbki tak twardego materiału.

Czy głowica tnąca 3D wpływa na jakość cięcia?

Na jakość cięcia strumieniem wody wpływa głowica tnąca 3D. Głowica tnąca 3D umożliwia wykonywanie złożonych wzorów cięcia, ciasnych promieni i precyzyjnych konturów z wysoką dokładnością i jakością. Może ona precyzyjnie regulować kąt i nachylenie strumienia wody.

Czy przycięte krawędzie wymagają obróbki?

Cięcie strumieniem wody generalnie pozostawia gładką i czystą krawędź tnącą. W zależności od materiału lub wymagań, może być konieczne dodatkowe wykończenie, takie jak szlifowanie lub gratowanie.

Czy cięcie strumieniem wody wykorzystuje tylko wodę?

To, czy strumień wody jest używany bez dodatków (cięcie czystym strumieniem wody), zależy całkowicie od właściwości materiału. W przypadku twardszych materiałów, takich jak kamień, szkło lub stal, do wody należy dodać sproszkowane kamienie ścierne.

Czy woda może ciąć kamień?

Sama woda nie ma wystarczającej twardości, aby kruszyć kamienie. Jednak woda w połączeniu z materiałami ściernymi, takimi jak piasek, może skutecznie ciąć kamienie podczas cięcia strumieniem wody. Ze względu na efekt ścierny cząstek ściernych w strumieniu wody, woda może przeciąć kamień.

Gdzie stosuje się cięcie strumieniem wody?

Cięcie strumieniem wody jest wykorzystywane w różnych branżach i zastosowaniach. Znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak obróbka metali, inżynieria mechaniczna, lotnictwo, motoryzacja, obróbka kamienia, żywność i wiele innych.

Czym dokładnie jest cięcie strumieniem wody?

W zależności od grubości materiału i warunków cięcia, cięcie strumieniem wody oferuje wysoką precyzję z tolerancjami od +/- 0,1 mm do 0,2 mm. Skomplikowane kształty i drobne detale mogą być wycinane z wysoką dokładnością przy użyciu nowoczesnych systemów cięcia strumieniem wody sterowanych CNC.

Jak działa cięcie strumieniem wody CNC?

Cięcie strumieniem wody CNC wykorzystuje skomputeryzowany system do precyzyjnego sterowania strumieniem wody i uzyskania pożądanego wzoru cięcia. Aby uzyskać powtarzalne cięcia w różnych materiałach, system sterowania CNC umożliwia programowanie parametrów cięcia. Obejmują one na przykład prędkość, ciśnienie i kontury cięcia.

Jaka może być grubość materiału do cięcia strumieniem wody?

Cięcie strumieniem wody może ciąć materiały o różnej grubości. Grubość zależy jednak od różnych czynników. Należą do nich rodzaj materiału, prędkość cięcia i ciśnienie wody. Cięcie strumieniem wody może generalnie przetwarzać materiały o grubości od 1 mm do 250 mm, w zależności od głowicy tnącej.

Jakie materiały można obrabiać za pomocą cięcia strumieniem wody?

Różne materiały mogą być cięte przy użyciu wody. Należą do nich metale, takie jak stal (nierdzewna), aluminium i stopy miedzi. Materiały kompozytowe, takie jak włókno szklane i włókno węglowe, kamień naturalny, taki jak granit i marmur, tworzywa sztuczne, guma, a nawet żywność mogą być również przetwarzane za pomocą cięcia strumieniem wody.

Jakie materiały ścierne nadają się do cięcia strumieniem wody?

Różne materiały ścierne nadają się do cięcia strumieniem wody w celu poprawy wydajności cięcia. Często stosowane materiały ścierne, takie jak piasek (Garnet), tlenek glinu (Aluminium Oxide) i węglik krzemu (Silicon Carbide) są używane jako cząstki o ostrych krawędziach. Możliwe jest również zastosowanie granulatu szklanego i piasku oliwinowego.

Jakie są zalety cięcia strumieniem wody?

Cięcie strumieniem wody jest bardzo wszechstronne. Liczne materiały mogą być przetwarzane bez deformacji termicznej - w tym materiały wrażliwe lub wrażliwe na ciepło. Ponadto, cięcie strumieniem wody umożliwia precyzyjne cięcie przy niewielkich stratach materiału i wysokiej jakości cięcia.

Jakie ciśnienie jest używane do cięcia strumieniem wody?

Wysokie ciśnienie od 2000 do 6200 barów (30 000 do 90 000 PSI) jest zwykle używane do generowania strumieni wody. To wysokie ciśnienie umożliwia strumieniowi wody przecinanie materiału z wysoką energią kinetyczną.