Macchine da taglio ad acqua ad alta pressione: Una panoramica

I. Panoramica

1. Principio del taglio ad acqua ad alta pressione

Il principio del taglio ad acqua ad alta pressione consiste nel pressurizzare l'acqua a una pressione ultraelevata di 100~400MPa, per poi gettarla sul pezzo da tagliare attraverso un orifizio a farfalla (Φ0,15 ~ Φ0,4mm) a 2~3 volte la velocità del suono, convertendo l'energia potenziale dell'acqua in energia cinetica del getto d'acqua, con una velocità di flusso fino a 900m/s o più. Utilizzando l'impatto del getto d'acqua ad alta velocità e ad alta densità energetica, come una lama affilata, esegue il taglio.

La gamma di materiali che possono essere tagliati con la tecnologia di taglio ad acqua ad alta pressione è molto ampia, in grado di tagliare molti materiali che i metodi di taglio convenzionali non possono o sono difficili da tagliare, come vari metalli e le loro leghe (acciaio inossidabile, titanio, alluminio, rame, ecc.), materiali ceramici, vetro, pietra, legno, legno tenero, plastica, gomma, materiali compositi multistrato, materiali a nido d'ape e calcestruzzo, ecc.

2. Classificazione del taglio ad acqua ad alta pressione

(1) Tipo di acqua pura.

Utilizzato principalmente per il taglio di materiali non metallici, con attrezzature semplici e a basso costo, ma anche con una capacità di taglio inferiore.

(2) Tipo di abrasivo ad alta pressione.

Le particelle abrasive vengono aggiunte al getto d'acqua e, dopo la miscelazione, formano un getto d'acqua abrasivo. Il getto d'acqua funge da vettore per accelerare le particelle abrasive. Grazie alla grande massa e all'elevata durezza dell'abrasivo, l'energia cinetica del getto d'acqua abrasivo aumenta notevolmente, diventando il metodo principale per il taglio. metalli.

L'acqua ad alta pressione e gli abrasivi vengono inviati alla pistola da taglio attraverso tubi, miscelati nella camera di miscelazione della pistola da taglio e quindi spruzzati dall'ugello, con una pressione dell'acqua solitamente compresa tra 100 e 400 MPa.

(3) Tipo di abrasivo a bassa pressione.

L'acqua e l'abrasivo vengono premiscelati in un serbatoio di stoccaggio pressurizzato, quindi l'impasto abrasivo miscelato viene inviato all'ugello della pistola da taglio per essere spruzzato, con una pressione dell'acqua relativamente bassa, solitamente compresa tra 20 e 100 MPa.

3. Caratteristiche del taglio ad acqua ad alta pressione

(1) L'aumento di temperatura nell'area di taglio è molto ridotto, la temperatura nel taglio è inferiore a 100°C, non ci sono deformazioni termiche o zone termicamente alterate sul pezzo, quindi il materiale e le proprietà del materiale tagliato non vengono modificati.

(2) Alta qualità del taglio, senza bave, scorie sospese, la superficie di taglio è verticale, piatta e con un alto grado di levigatezza.

(3) L'ampiezza del taglio è relativamente ridotta. Nel taglio ad acqua pura, il diametro del getto d'acqua è compreso tra 0,1～0,5 mm; l'apertura dell'ugello per il tipo abrasivo è di circa 1,2～2,5 mm.

(4) L'incisione può iniziare o interrompersi in qualsiasi punto del pezzo.

(5) Non produce gas o polveri nocive per la salute umana.

(6) Può essere utilizzato in luoghi dove le fiamme libere sono severamente vietate.

Il problema principale è il rumore troppo forte, che raggiunge i 98~106dB, con una frequenza di picco di 2~3kHz, che è piuttosto forte, per cui gli operatori dovrebbero indossare tappi per le orecchie.

II. Composizione della fresa a getto d'acqua ad alta pressione

Una taglierina a getto d'acqua ad alta pressione è generalmente composta da un generatore d'acqua ad alta pressione, una pistola e un ugello di taglio, un dispositivo di azionamento, un dispositivo di trattamento dell'acqua e un serbatoio di raccolta dell'acqua, come illustrato nella Figura 1.

1 - Tramoggia per abrasivi
2 - Abrasivo o fango
3 - Ingresso abrasivo
4 - Pezzo da lavorare
5 - Serbatoio di alimentazione del fango abrasivo
6 - Serbatoio di raccolta dell'acqua
7 - Ugello abrasivo
8 - Ugello dell'acqua
9 - Pistola da taglio
10 - Acqua ad alta pressione
11 - Pompa ad altissima pressione
12 - Ingresso acqua

1. Dispositivo di generazione dell'acqua ad alta pressione

In genere, un booster viene utilizzato per aumentare l'acqua ad alta pressione fornita dalla pompa da 20~32MPa a un'altissima pressione di 100~400MPa.

2. Pistola di taglio e ugello

Lo schema strutturale della pistola da taglio e dei componenti dell'ugello è illustrato nella Figura 2. Gli ugelli del tipo ad acqua pura sono per lo più realizzati in diamante o zaffiro, con una struttura semplice, e il foro dell'ugello è cilindrico diritto, con un diametro di 0,1～0,5 mm.

a) Tipo di acqua pura
b) Alta pressione con tipo di abrasivo
c) Bassa pressione con tipo di abrasivo
1-Acqua ad alta pressione
2-Guarnizione di tenuta
3 - Ugello dell'acqua
4-Abrasivo
5-Camera di miscelazione
6-Un ugello abrasivo
7-Acqua ad alta pressione miscelata con abrasivo
8 Tutti i corpi delle pistole da taglio
9 Ugello

La struttura del tipo abrasivo (ad alta pressione) è relativamente complessa: il materiale e l'apertura dell'ugello dell'acqua sono gli stessi del tipo ad acqua pura, mentre l'ugello abrasivo è comunemente realizzato in leghe dure come il carburo di tungsteno. Il canale dell'ugello è costituito da due sezioni: la parte superiore è un cono con una conicità che cambia lentamente e la parte inferiore è un cilindro dritto molto lungo, con un'apertura di 1~2 mm. Anche l'ugello utilizzato sotto forma di abrasivo premiscelato a bassa pressione (vedi figura 2c) è in carburo di tungsteno, ma la parte conica è più corta.

3. Dispositivo di azionamento

Di solito adotta un piano di lavoro che si muove lungo l'asse X e una pistola di taglio che si muove lungo l'asse Y. La velocità massima di guida è di circa 50 m/min. La precisione di posizionamento può raggiungere ±0,1 mm e la precisione di ripetibilità è di ±0,03 mm. Durante il processo di taglio, per mantenere una distanza relativamente stabile tra l'ugello e il pezzo, nel caso di taglio del metallo è generalmente presente un dispositivo capacitivo di regolazione automatica dell'altezza.

4. Dispositivo di trattamento dell'acqua

Include filtrazione e trattamento chimico. Dopo aver filtrato le particelle in sospensione nell'acqua di dimensioni superiori a 0,45μm, lo scambio ionico o l'osmosi inversa vengono utilizzati per il trattamento chimico per rimuovere altri composti indesiderati nell'acqua.

5. Serbatoio di raccolta dell'acqua

Utilizzato per recuperare l'acqua e gli abrasivi espulsi. Poiché il getto d'acqua e gli abrasivi espulsi hanno ancora un'energia cinetica e un rumore residui, le sfere metalliche vengono generalmente collocate nel serbatoio di raccolta dell'acqua per tamponare.

6. Durezza di diversi abrasivi

(vedi tabella1)

Tabella 1 Durezza di vari abrasivi

III. Parametri di processo del taglio ad acqua ad alta pressione

Tabella 2 Parametri di processo per il taglio abrasivo ad acqua ad alta pressione di materiali metallici

Nota: il valore dell'apertura dell'ugello corrisponde al diametro dell'ugello del tipo ad acqua pura / al diametro dell'ugello del tipo abrasivo.