Waterjet - na czym polega ta nowoczesna technologia cięcia materiałów?

Waterjet to technologia polegająca na cięciu materiałów strumieniem wody. Woda pod ciśnieniem tnie sztuczne i naturalne materiały o różnej twardości i grubości. Cięcie wodą jest precyzyjne i ekonomiczne.

Woda może w określonych warunkach zmieniać strukturę innych materiałów. Dowodem może być powiedzenie - “kropla drąży skałę”. To oczywiście przenośnia, ale woda pod wysokim ciśnieniem tnie najtwardsze materiały. Te właściwości wody wykorzystuje metoda waterjet. Co to jest i gdzie może być stosowana?

Cięcie wodą nosi nazwę z angielskiego - waterjet. Zyskuje ona coraz szersze zastosowania ze względu na dostępność czynnika tnącego i brak konieczności stosowania dodatkowych chemicznych materiałów eksploatacyjnych. Jej zaletą jest to, że nie generuje wysokich temperatur w czasie procesu cięcia, a dzięki temu nie narusza ciętego materiału. Ale przyjrzyjmy się na czym dokładnie polega waterjet

Waterjet - co to jest?

Waterjet jest technologią polegającą na cięciu wodą rozmaitych materiałów. Woda jako czynnik tnący jest natryskiwana na powierzchnię materiału poddanego obróbce pod ekstremalnie wysokim ciśnieniem - nawet 4000 atmosfer. Dla porównania woda w kranie ma ciśnienie 1,5 atmosfery.

Do kierowania strumienia wody o prędkości od 700 m/s nawet do 1000 m/s służą specjalnie wzmacniane głowice natryskowe. Technologia waterjet jest tak skuteczna, że można przy jej zastosowaniu przecinać nawet kilka dużych elementów jednocześnie. Woda przechodzi przez materiał nie pozostawiając ostrych krawędzi, a w czasie cięcia nie wytwarzają się opiłki i pył. To oznacza także mniejszy odpad i mniejsze straty materiałowe. Cięcie odbywa się nad specjalnym zbiornikiem, w którym strumień wody jest wyhamowany. Odfiltrowana woda może służyć ponownie do cięcia.

Waterjet to metoda, która rozwinęła się w ostatnich kilkudziesięciu latach wraz z dopracowaniem konstrukcji głowic tnących oraz zastosowaniem dodatkowych substancji zwiększających skuteczność cięcia tzw. ścierniw. W ten sposób, osiągnięto dużą wydajność i precyzję nawet podczas cięcia materiałów o grubości do pół metra.

Waterjet charakteryzuje się bardzo dużą dokładnością, co w połączeniu z powtarzalnością pozwala realizować nawet bardzo wymagające zlecenia bez utraty jakości. Obecnie udoskonalane są głowice, które mogą ciąć strumieniami o grubości niespełna 0,4 milimetra, co zapewnia nieporównywalną dokładność. Bardziej skomplikowane cięcia mogą być wykonywane przez obrabiarki wodne pracujące w technologii wieloosiowej, co oznacza, że cięcia i frezy mogą być wykonywane pod wieloma kątami.

Podstawowy zestaw do waterjet składa się trzech elementów. Pierwszy to urządzenie właściwe ze zbiornikiem, wyposażone w system hydrauliczny z prowadnicami i głowicą tnącą. Warto dodać, że głowice są wykonane z kryształów o wysokiej twardości lub wolframu, co zapobiega ich szybkiemu zużyciu. Kolejny element systemu waterjet to sterownik, który jest odpowiedzialny za programowanie i monitoring przebiegu cięcia. Ostatnie ogniwo to sprężarka, która dostarcza odpowiednie ciśnienie, sięgające nawet 9000 barów. Bywa, że urządzenie tnące i sprężarka są zintegrowane.

Możliwe są również inne konfiguracje, które pozwalają stosować waterjet do rozmaitych działań. Przykładowo, wersje mobilne z ręcznie prowadzoną głowicą, mogą być zastosowane w terenie. Najczęściej spotykane są jednak zestawy stacjonarne oparte o wymienione elementy w formie stanowiska do obróbki, podobnie jak w technologii CNC. Należy dodać, że cięcie wodą również opiera się na zasadzie CNC, czyli procesu sterowanego komputerowo.

Cięcie wodą - co można ciąć?

Cięcie wodą rozwiązuje problem obróbki materiałów, które nie mogą być poddane działaniu wysokiej temperatury. Konwencjonalne metody cięcia generują ciepło na styku narzędzia i materiału. Natomiast w odniesieniu do waterjet mowa jest o technologii “zimnej”. Ilość ciepła wytwarzana podczas cięcia wodą jest minimalna i nie jest w stanie wpłynąć niekorzystnie na strukturę obrabianych materiałów.

Obecnie stosowane są dwie techniki waterjet. Pierwsza to cięcie tylko wodą, druga to woda z dodatkiem składnika ściernego (w tej roli najczęściej wykorzystywany jest granat). W zależności od metody, można przecinać materiały o różnej twardości i grubości. Mogą to być zarówno tworzywa sztuczne, jak i materiały naturalne lub powstające z naturalnych surowców.

Cięcie wodą, w czystej technologii z zastosowaniem samej wody umożliwia cięcie takich materiałów jak: plastik, pianka, guma, tkaniny, a nawet żywność. Dzięki temu, cięcie waterjet może mieć zastosowanie w takich branżach jak: produkcja opakowań, motoryzacja, przemysł meblowy i spożywczy.

Z kolei zastosowanie ścierniwa, jakim najczęściej są drobiny minerału - granatu, znacznie poszerza możliwości zastosowania cięcia wodą. Stosując dodatki cierne można ciąć kamień, metal, szkło, ceramikę, kompozyty. Te możliwości wykorzystuje budownictwo, przemysł, konstrukcje, sztuka, lotnictwo, branża stoczniowa i wiele innych.

Cięcie strumieniem wody - bezpieczeństwo technologii

Cięcie strumieniem wody jest technologią wyjątkowo wszechstronną, dlatego w wielu zastosowaniach wypiera tradycyjne metody mechaniczne, laserowe i plazmowe. Metoda waterjet jest precyzyjna i nie powstają tzw. strefy oddziaływania termicznego na materiale. W wielu branżach niedopuszczalne jest, aby materiał był poddawany stresowi cieplnemu.

Badania wykazały, że nawet miejscowy wzrost temperatury ciętego materiału jest w stanie zmienić jego strukturę lub kształt. Jest to kluczowe w branżach, w których podzespoły muszą posiadać pierwotne właściwości i nienaruszoną formę. Może to być bowiem krytyczne dla bezpieczeństwa np. w lotnictwie, sektorze automotive, obronności czy przemyśle. Cięcie wodą sprawia, że inżynierowie i projektanci dostają do dyspozycji materiał o takich samych właściwościach, jak przed obróbką.

Cięcie strumieniem wody nie wymaga zastosowania dodatkowej chemii do chłodzenia oraz substancji smarujących do mechanicznych części ruchomych. Dzięki temu nie wytwarzają się szkodliwe opary, które mogą stanowić dodatkowe zagrożenie dla pracowników obsługujących sprzęt.

Cięcie wodą oferowane przez https://cncjurczak.pl/ciecie-woda/ jest technologią o szerokich zastosowaniach i łatwą w aplikacji na wielu materiałach. Powtarzalność procesu cięcia i wyjątkowa precyzja, a także brak odpadów i dodatkowej chemii, sprawiają, że waterjet jest również ekonomiczna. Urządzenia mogą pracować praktycznie 24 godziny. Obecnie coraz bardziej eksponowany jest również parametr śladu węglowego, który jest mniejszy niż w przypadku konwencjonalnego cięcia mechanicznego lub termicznego. Zbiorniki na wodę często dają możliwość jej filtrowania, a ścieki są na tyle nieszkodliwe, że mogą być zrzucane do kanalizacji.

Materiał partnera