ZMZ Radosław Misztela, Kamil Kraska s.c.

ul. Twardosławicka 101
97-300 Piotrków Trybunalski

  zmz@zmzcnc.com
  +48 606 934 054

Cięcie wodą jako alternatywna metoda dla lasera i plazmy

Cięcie strumieniem wody to proces mechaniczny, podczas którego materiał jest usuwany z obrabianego przedmiotu z wykorzystaniem wody z dodatkiem substancji ściernej pod wysokim ciśnieniem. Obróbka metali wykonywana tą metodą to proces nietermiczny, czyli nie jest wytwarzane w jego toku ciepło. Cięcie wodą nadaje się do cięcia szerokiej gamy materiałów.

cięcie wodą

Na czym dokładnie polega cięcie wodą?

Wysokociśnieniowa pompa wodna tłoczy wodę pod ciśnieniem, aby następnie przepłynąć specjalnym przewodem wysokociśnieniowym do głowicy tnącej. W tym miejscu woda przepływa przez dyszę, która zamienia wodę w wyjątkowo drobny strumień, tnący każdy materiał umieszczony przed nim. Urządzenie, które wykorzystuje cięcie wodą może wytwarzać ciśnienie dochodzące nawet do 6900 barów. Wartość ta robi wrażenie, gdy porównamy ją do ciśnienia węża strażackiego, który wynosi od 8 do 20 barów. Dysza jest wspomagana przez system wizyjny, który ułatwia precyzyjne i wydajne cięcie części. Można nią w łatwy sposób manipulować, aby dostosować ją do cięcia różnych materiałów.

Cięcie wodą z dodatkiem ściernym

Wykorzystuje się je do cięcia twardszych materiałów. Mieszanie wody z substancją ścierną odbywa się w komorze mieszania, znajdującej się w głowicy tnącej tuż przed opuszczeniem układu przez strumień ścierniwa. Popularnymi środkami ściernymi dodawanymi do wody są grys zawieszony, granat i tlenek glinu. Wraz ze wzrostem grubości lub twardości ciętego materiału powinna również rosnąć twardość używanych materiałów ściernych. Metodą tą można ciąć ceramikę, metale, kamienie i grube tworzywa sztuczne. Istnieją jednak pewne wyjątki, takie jak szkło hartowane i diamenty, których nie można ciąć wodą ścierną. Szkło hartowane pęka pod wpływem strumienia wody.

Cięcie czystym strumieniem wody

Przecinarki wodne mogą pracować również bez dodatku materiałów ściernych, głównie przy cięciu miękkich materiałów. Przecinarka wodna przeznaczona wyłącznie do tego celu nie posiada komory mieszania ani dyszy. Pompa wysokociśnieniowa wypycha wodę pod ciśnieniem z otworu, tworząc precyzyjne cięcia na obrabianym przedmiocie. Istnieją oczywiście maszyny, które są dostosowane do obydwu metod. Cięcie wodą bez żadnego dodatku ściernego jest mniej inwazyjne w porównaniu do cięcia z dodatkiem ścierniwa. Czysty strumień wody jest delikatniejszy i nie wywiera dodatkowego nacisku na obrabiany przedmiot. Ta metoda jest idealna do cięcia miękkich materiałów, takich jak pianka, filc, drewno, guma, żywność oraz cienkie tworzywa sztuczne.

Jakie korzyści daje cięcie wodą?

  • Wysoka dokładność cięcia, gdyż maszyna do cięcia strumieniem wody może pracować z tolerancjami nawet do 0,025mm, choć zwykle mieści się ona w przedziale od 0,075 do 0,125mm. W zależności od technologii tolerancje mogą wzrosnąć w przypadku grubszych materiałów. Dokładność zależy od stabilności stołu, konstrukcji maszyny, natężenia przepływu ścierniwa, kontroli strumienia tnącego, opóźnienia strumienia czy błędu procesu.
  • Brak strefy wpływu ciepła, gdyż jest to proces przeprowadzany na zimno.  Zapewnia to końcowym częściom doskonałą jakość krawędzi i bardziej niezawodne właściwości, bez powodowania jakichkolwiek naprężeń w części. W odróżnieniu od np. cięcia laserem nie ma ryzyka odbarwień, wypaczeń czy innych odkształceń materiału. Nie tworzy się również żużel ani inne odpady wynikające z obróbki termicznej.
  • Wysoka jakość końcowego produktu, z którą nie może konkurować żadna inna metoda cięcia. Krawędzie są gładkie i nie wymagają kolejnych form wykończenia, jak np. gratowanie. Ostateczna jakość zależy od kilku czynników, takich jak prędkość cięcia, ciśnienie, natężenie przepływu ścierniwa i rozmiar dyszy. Do uzyskania optymalnej wydajności może być konieczna modyfikacja parametrów procesu.
  • Nie ma potrzeby zmiany narzędzi, gdyż w wycinarce strumieniem wody nie stosuje się żadnych narzędzi tnących. Nie wymienia się również dyszy, aby dostosować ją do cięcia różnych materiałów i grubości. Tę samą dyszę wykorzystuje się do różnych zastosowań, operując jedynie parametrami strumienia skrawania. Dokładnie chodzi o prędkość posuwu, który można dostosować tak, aby uzyskać odpowiednią prędkość skrawania. Cięcie wodą jest więc wykorzystywane w tych zakładach, w których wymagane jest cięcie różnych materiałów w krótkim czasie po sobie. Poprawia to znacznie wydajność operacyjną oraz ogranicza koszty. 
  • Opłacalność procesu w porównaniu z alternatywnymi metodami cięcia. Nie wymaga on osprzętu czy dodatkowych przyrządów, co zwiększa prędkość produkcji. Umożliwia układanie i cięcie wodą  kilku warstw materiału w jednym przejściu. Można je również zastosować w przypadku różnych materiałów. Wycięte części nie wymagają również żadnej obróbki końcowej, co zmniejsza całkowity koszt również dzięki minimalnym stratom materiału.
  • Kompatybilność z różnymi materiałami, o ile zostaną dobrane prawidłowo parametry procesu i materiałów ściernych.
  • Neutralny wpływ na środowisko, gdyż nie tworzy się żużel, ani inne odpady, nie wytwarzają się toksyczne dymy, ani gazy cieplarniane. Woda wykorzystana w procesie nadaje się do recyklingu, a do tego nie są wymagane żadne oleje ani smary chłodzące. Sam strumień wody działa jak chłodziwo.

Czy cięcie wodą nadaje się do każdego materiału?

Jedną z zalet, jakimi charakteryzuje się ta metoda jest kompatybilność z szeroką gamą materiałów. Przy jej pomocy możemy ciąć metale, drewno, gumę, ceramikę, szkło, kamień, płytki oraz żywność.

Metale

Dzięki dużej prędkości i wysokiemu ciśnieniu strumień wody jest w stanie ciąć zarówno cienkie, jak i grube metale. Dotyczy to również tych wyjątkowo twardych, jak chociażby tytan, inconel, jak i miękkich w typie aluminium czy miękkiej stali. Proces ten stosuje się również do cięcia grubszych detali, którym nie da rady cięcie laserem czy cięcie plazmą. W przypadku cieńszych metali cięcie laserem będzie zdecydowanie szybsze. Przecinarka wodna z pompą o mocy 30KM może ciąć tytan o grubości 12mm z szybkością 180mm/min. Dużą zaletą cięcia metali tą metodą jest fakt, że w trakcie nie wytwarza się ciepło, a tym samym jakość wykończenia nie ulega pogorszeniu. Nie ma również potrzeby wtórnego wykańczania, gdyż cięcie wodą zapewnia satynowo gładkie krawędzie.  

Drewno

Cięcie wodą przy użyciu maszyny wysokiej jakości może zostać wykorzystane skutecznie do drewna o grubości do 125mm z prędkością do 15m/min. Można go również używać do łupania drewna, czy rzeźbienia skomplikowanych kształtów. Co więcej strumień wody przepływa przez drewno z taką prędkością, że praktycznie nie powoduje zawilgocenia powierzchni. Dzięki temu drewno nie wchłania wody, a wysokie ciśnienie powoduje minimalne rozwarstwienie. Problemem mogą być sęki i jest wtedy konieczna ponowna kalibracja maszyny.

Guma

Jest kolejnym materiałem, przy którym można zastosować cięcie wodą i to do różnych grubości gumy. Kluczowe jest to, że nie tworzą się w niej wklęsłe krawędzie, jak w przypadku innych technologii. Metody tej nie ogranicza również grubość gumy. Maszyna do cięcia strumieniem wody ze ścierniwem może ciąć gumę o różnej twardości i grubości aż do uzyskania pożądanej jakości końcowej. Natomiast cięcie wodą bez ścierniwa pozwala z łatwością ciąć gumę gąbczastą o grubości do 50mm oraz twardą gumę do 25mm.

Ceramika

Ceramika jest twarda, krucha i trudna w obróbce. Nie wytrzymuje nadmiernego nacisku, któremu jest poddawana podczas innych metod cięcia mechanicznego. Cięcie wodą jest idealną metodą do cięcia ceramiki, gdyż na obrabiany przedmiot nie jest wywierany nacisk poza punktem cięcia. Przecinarka przebija własny otwór początkowy i precyzyjnie wycina nawet skomplikowane kształty.

Szkło

Cięcie wodą potrafi przeciąć najdelikatniejsze szkło bez pęknięć i kraterów. Idealnie nadaje się do cięcia witraży, które wymagają wyjątkowej precyzji. Cięcie wodą nie wymaga trawienia ani łamania, ale otwory początkowe są przebijane przy niższym ciśnieniu ze względu na tendencję do pękania. Strumieniem wody można wyciąć do 50mm szkła kuloodpornego, przy czym w przypadku innych szyb ta grubość może być większa.

Kamień i płytki

To kolejne powszechne zastosowanie przecinarek strumieniowych. Przy odpowiednich ustawieniach technicznych można pociąć nią cement, ceramikę, szkło, granit, wapień, mozaikę, porcelanę, trawertyn i płytki kamienne.

Żywność

Co zaskakujące metodę tę wykorzystuje się również w przemyśle spożywczym, gdyż nie zanieczyszcza żywności bakteriami ani innymi substancjami. Precyzyjnie tnie cukierki, ciasta, drób, ryby i mrożonki.

To stosować, czy nie?

Cięcie wodą zapewnia wiele korzyści w porównaniu z innymi metodami. Wszechstronność metody pozwala na obróbkę niemal każdego materiału. Jednocześnie metoda ta jest bezpieczna, a jej wyniki są trwałe i precyzyjne, dzięki czemu jest wykorzystywana w wielu sektorach produkcji. Producenci preferują jednak cięcie laserem, gdyż jest ono znacznie szybsze, pomimo że ma ograniczenia co do grubości czy ekspozycji na ciepło. Zwiększenie prędkości zmniejsza również ostateczny koszt jednostkowy produktu, dzięki czemu cięcie laserem jest niejednokrotnie tańsze niż cięcie wodą. Zastosowania tej technologii są obecne m.in. w ogólnym sektorze produkcyjnym, lotniczym, motoryzacyjnym, tekstylnym, medycznym czy górnictwie. Prognozuje się, że w miarę postępu technologicznego cięcie wodą będzie coraz tańsze i coraz powszechniejsze w przemyśle produkcyjnym.

ZMZ Radosław Misztela, Kamil Kraska s.c. - obróbka CNC, usługi frezowania CNC

© 2024 All rights Reserved. Designed and powered by ZMZ Radosław Misztela, Kamil Kraska s.c.

Projekt graficzny: Magdalena Mirowska, Zdjęcia: Agnieszka Seklecka

This site is registered on wpml.org as a development site. Switch to a production site key to remove this banner.