Одной из часто используемых в наше время технологий бесконтактной металлообработки является методика гидроабразивной резки. В установках подобного типа отсутствует режущий инструмент в том, понимании, в каком мы привыкли его представлять для токарно-фрезерных работ. Его роль играет струя обычной воды, которая подается в сопло под давлением в несколько тысяч атмосфер.

Основы технологии

Сама по себе идея использовать воду в качестве режущего инструмента далеко не новая. Первые прототипы таких установок появились еще в 70-х годах ХХ века, а в первой половине 80-х и вовсе стали на вооружение промышленности. Принцип действия современных аналогов примерно следующий:

• Насос высокого давления подает воду в сопло внутренним диаметром 0,2-0,3 мм. Учитывая, что стрелка манометра при этом может достигать отметки в 1-6 тысячи атмосфер, образуется стойкая струя, которая поступает в смесительную камер;
• Параллельно в нее подмешиваются мелкие частицы абразивного материала, например, гранатового песка. Размер частиц выбирают с учетом требуемого качества кромки, но как правило он составляет от 0,1 до 0,25 мм;
• Готовая смесь направляется к соплу, диаметр которого колеблется в пределах 0,6-1,2 мм. Такое сужение позволяет добиться скорости смеси на выходе, превышающей скорость звука в 3-4 раза.

Несмотря на то, что вода при таких условиях способна самостоятельно пропилить металл, добавление абразива в значительной степени усиливает эффект. Формально, именно он и создает деструктивный эффект, а вода выполняет лишь роль транспорта. В этом случае толщина обрабатываемого металла может достигать 100, 200, а в некоторых случаях и 300 мм.

Особенности конструкции

Серийно выпускаются различные виды станков для гидроабразивной резки, но в большинстве своем они имеют общие узлы:

• Рабочая ванна. Прямоугольная емкость, которая занимает пространство под рабочим столом. Здесь находится определенный объем воды толщиной слоя от 70 до 100 см. Он используется для гашения энергии выбрасываемой из сопла струи, а также удержания абразива и генерируемой пыли;
• Направляющие. Консольная система, которая позволяет позиционировать сопло в пределах рабочего поля. Состоит из поперечной балки, которая за счет боковых направляющих двигается вдоль стола. Режущая головка блоком может двигаться также по самой балке;
• Насос. Обеспечивает необходимое давление для образования струи;
• Бак для абразива. Содержит активные частицы, которые подаются в камеру смешивания;
• Режущая головка. Содержит сопло с сопутствующими системами, а также комплекты датчиков.

Отдельные образцы могут комплектоваться автоматическими системами загрузки и удаления абразивов.

Преимущества и недостатки

Одним из главных достоинств гидроабразивной резки является отсутствие термического воздействия на металл в зоне реза. Температура материала здесь не превышает 60-90 градусов, что автоматически исключает проявление любых термических, или механических деформаций. Также в числе плюсов называют экологическую и пожарную безопасность, поскольку горючие компоненты или открытые источники пламени. Обладает ГБА также высокой точностью – отклонение размеров не превышает 0,1 мм.

Тем не менее, если сравнивать ее, например, с лазерной резкой, то на поверхности проявляются и заметные недостатки. Первым в этом списке считается крайне низкая скорость резки. Для достижения хорошего качества кромки, она не должна превышать 30-60% от максимальной. При больших значениях появляется выраженных скос кромок и борозды от абразива.

Расходные элементы (смесительные трубки, сопла, уплотнители) и материалы приходится довольно часто менять, что по эксплуатационным затратам ставит установку для ГБА в один ряд с лазерным станком. Кроме того, струя вода обеспечивает постоянно повышенный звуковой фон. Уровень шума не опускается ниже отметки в 75 дБ.