Rezanje vodenim mlazom je mehanički proces gdje se materijal uklanja fizičkim kontaktom i trošenjem materijala. Glavna razlika u odnosu na druge postupke rezanja je činjenica da se radi o hladnom procesu, što znači da se u procesu rezanja ne koristi toplina.

U današnjem svijetu svi proizvodni procesi moraju ispuniti tri glavna cilja: povećati proizvodnju, smanjiti otpad i poboljšati kvalitetu. Procesi poput 3D ispisa, oblikovanja listova, injekcijskog prešanja, laserskog i plazma rezanja pokušavaju postići te ciljeve uz smanjene troškove i vrijeme proizvodnje, dok istovremeno povećavaju učinkovitost i održivost.

Svaki od tih procesa ima svoje mjesto u proizvodnoj industriji zbog raznih prednosti i ograničenja. Moderni vodeni rezači također su uključili CNC tehnologiju u svoj dizajn kako bi ispunili te ciljeve s još boljim rezultatima.

U ovom ćemo članku dublje proučiti napredni proces rezanja vodenim mlazom.

 

Što je rezanje vodenim mlazom?

Rezanje vodenim mlazom koristi mlaz vode pod visokim pritiskom pomiješan s abrazivnim materijalom za rezanje širokog raspona materijala.

Visokotlačna pumpa za vodu tlači vodu. Ova voda teče kroz visokotlačne cijevi u glavu za rezanje. U glavi za rezanje, voda teče kroz mlaznicu, pretvarajući je u izuzetno fini mlaz. Ovaj tok reže materijal koji se stavi ispred njega.

Stroj za rezanje vodenim mlazom može proizvesti pritiske od čak 100 000 psi ili oko 6900 bara. U perspektivi, protupožarna crijeva općenito isporučuju tlakove između 8 i 20 bara. Mlaznica s vodenim mlazom potpomognuta je vizualnim sustavom koji olakšava precizno i ​​učinkovito rezanje.

Lako je manipulirati mlaznicom kako bi se prilagodila rezanju različitih materijala. Ovisno o tome koristi li se abrazivna tvar ili ne, postoje dvije vrste metoda rezanja vodenim mlazom:

• Abrazivno rezanje vodenim mlazom
• Čisto rezanje vodenim mlazom

 

Abrazivno rezanje vodenim mlazom

Kod rezanja tvrđih materijala abrazivna sredstva se miješaju s vodom. To se događa u komori za miješanje koja se nalazi u reznoj glavi neposredno prije nego što abrazivni mlaz izađe iz sustava.

Popularni agensi za abrazivno rezanje vodenim mlazom su suspendirani granulat, granat i aluminijev oksid. Kako se debljina/tvrdoća materijala povećava, tako bi trebala rasti i tvrdoća abraziva koji se koriste.

S pravim abrazivima mogu se rezati različite vrste materijala. Uobičajeni materijali koji se režu abrazivima su keramika, metali, kamenje i debela plastika. Međutim, postoje određene iznimke poput kaljenog stakla i dijamanata koji se ne mogu rezati abrazivnom vodom. Kaljeno staklo puca prilikom rezanja vodenim mlazom.

 

Čisto rezanje vodenim mlazom

Rezači  vodenim mlazom također rade bez dodavanja abraziva, uglavnom za rezanje mekih materijala. Rezač vodenim mlazom dizajniran samo za ovu svrhu nema komoru za miješanje ili mlaznicu. Visokotlačna pumpa izbacuje vodu pod pritiskom iz otvora kako bi napravila precizne rezove na izratku. Iako većina industrijskih uređaja za rezanje koji koriste tehnologiju vodenog mlaza omogućuju korištenje obje metode.

Čisti postupak rezanja vodenim mlazom manje je invazivan u usporedbi s abrazivnim rezanjem vodenim mlazom. Mlaz je također izuzetno fin i ne stvara nikakav dodatni pritisak na radni predmet.

Čisto rezanje vodenim mlazom idealno je za mekše materijale kao što su pjena, filc, drvo, guma, hrana i tanka plastika.

 

Prednosti rezanja vodenim mlazom

Rezanje vodenim mlazom pruža određene prednosti koje ga čine izvrsnim izborom za općenite kao i vrlo specifične primjene. Neke od prednosti su sljedeće:

• Visoka preciznost
• Nema zone utjecaja topline
• Nema potrebe za mijenjanjem alata
• Isplativi proces
• Kompatibilnost s različitim materijalima
• Visoka točnost
• Visoka održivost

 

3D rezanje vodenim mlazom

Rezanje vodenim mlazom poznato je po visokoj preciznosti rezanja. Dijelovi rezani vodenim mlazom vrlo su visoke kvalitete čak i kada su ograničeni strogim specifikacijama.

Stroj za rezanje vodenim mlazom može raditi s tolerancijama do 0,025 mm (0,001 inča), ali su tolerancije između 0,075 do 0,125 mm češće za dijelove manje od jednog inča debljine.

Tolerancije se mogu povećati s debljim materijalima, ovisno o tehnologiji. Točnost ovisi o čimbenicima kao što su stabilnost stola, konstrukcija stroja, brzina protoka abraziva, kontrola strujanja rezanja, kašnjenje strujanja i pogreška procesa.

 

Visokokvalitetni gotovi dijelovi

Rezanje vodenim mlazom daje dijelove vrhunske kvalitete s kojima se nijedna druga metoda rezanja ne može mjeriti. Rubovi su glatki i ne iziskuju obradu rubova.

Konačna kvaliteta ovisi o nekoliko čimbenika kao što su brzina rezanja, pritisak, brzina protoka abraziva i veličina mlaznice. Parametri procesa će se možda trebati modificirati za optimalan učinak.

 

Izmjena alata nije neophodna

Rezač vodenim mlazom ne koristi nikakve alate za rezanje i mlaznicu nije potrebno mijenjati da bi se prilagodila različitim materijalima i debljinama. Ista se mlaznica koristi za različite primjene podešavanjem parametara struje rezanja, kao što je brzina dodavanja kako bi se postigla odgovarajuća brzina rezanja.

Budući da nije potrebna izmjena alata između materijala, stroj za rezanje vodenim mlazom može rezati različite materijale jedan za drugim što poboljšava radnu učinkovitost štedeći vrijeme i troškove alata.

 

Isplativost procesa

Rezanje vodenim mlazom je isplativije u usporedbi s alternativnim metodama rezanja metala u mnogim primjenama. Proces ne zahtijeva uvijek učvršćenja, šablone ili stezaljke što povećava brzinu proizvodnje.

Još jedna prednost koju ovaj proces nudi je mogućnost slaganja i rezanja nekoliko slojeva materijala u jednom prolazu. Slaganje se također može izvesti za različite materijale što ovo čini jednostavnim, ali učinkovitim načinom povećanja proizvodnje dijelova.

Izrezani dijelovi također ne zahtijevaju nikakvu naknadnu obradu što smanjuje ukupne troškove. Proces također stvara minimalan materijalni otpad.

 

Kompatibilnost s različitim materijalima

Kao što je prethodno objašnjeno, postupak rezanja vodenim mlazom nije ograničen vrstom materijala. Može rezati širok raspon materijala sve dok su odabrani točni procesni parametri i abrazivi. Ovu ćemo temu detaljnije obraditi u nastavku članka.

 

Visoka održivost

U današnje vrijeme održivost je važan čimbenik pri odabiru proizvodnog procesa. Proces rezanja vodenim mlazom provjerava sve ispravno kada je u pitanju održivost. Ima nevjerojatne prednosti kao što su ekonomičnost troškova, izostanak otpada i izostanak grijanja dijelova. Također ne stvara nikakve otrovne pare niti stakleničke plinove.

Gotovi dijelovi također ne zahtijevaju nikakve zadatke naknadne obrade kao što je toplinska obrada. Glavni rezni medij voda također se može reciklirati što smanjuje utjecaj na okoliš. Osim toga, nisu potrebna rashladna ulja ili maziva jer sam vodeni mlaz djeluje kao rashladno sredstvo.

 

Materijali za rezanje vodenim mlazom

Proces je kompatibilan sa širokim rasponom materijala:

• Metali
• Drvo
• Guma
• Keramika
• Staklo
• Kamen i pločice
• Hrana

 

Metali

Visoka brzina i pritisak u sustavima s vodenim mlazom čine ih sposobnima za rezanje tankih i debelih metala s relativnom lakoćom. Ovim se postupkom mogu rezati izuzetno tvrdi materijali kao što je titan, zajedno s uobičajenim metalima kao što su aluminij i meki čelik.

Proces se uglavnom koristi za rezanje debljih obradaka koji se ne mogu rezati laserom ili plazmom. Za tanje metale lasersko rezanje ima prednost u odnosu na vodeni mlaz u pogledu brzine rezanja. Rezač vodenim mlazom s pumpom od 30 KS može rezati titan od 12 mm brzinom od 180 mm/min.

Metalni dijelovi rezani vodenim mlazom imaju visoku kvalitetu i stoga se koriste u najzahtjevnijim sektorima kao što je zrakoplovna industrija koja nema margine pogreške.

Vodeni mlaz može rezati 300 mm debljine gotovo bilo kojeg materijala (do 600 mm za neke). Lasersko rezanje koristi se za metale debljine do 25 mm (manje za određene materijale), isključujući reflektirajuće metale, dok EDM radi samo s vodljivim materijalima ispod 300 mm debljine.

Plazma može rezati gotovo sve metale debljine do 50 mm (75 mm za neke). Rezanje plamenom (rezanje kisikom) još je jedna alternativa koja može primiti metale do 150 mm, ali ima određena ograničenja. Rezanje aluminijskih i bakrenih legura nije izvedivo, a kvaliteta rubova je uvelike u korist vodenog mlaza.

Rezanje vodenim mlazom je gotovo uvijek preferirani izbor kada je debljina materijala velika i/ili kada je potrebna vrhunska kvaliteta rubova.

 

Za kraj…

Rezanje vodenim mlazom pruža višestruke prednosti u odnosu na druge metode. Njegova svestranost za rad s gotovo svim materijalima, a istovremeno siguran, održiv i precizan, učinila ga je široko korištenom metodom u mnogim sektorima.

Međutim, proizvođači općenito preferiraju lasersko rezanje kad god su potrebne veće brzine rezanja. Povećanje brzine također smanjuje konačni trošak po komadu proizvoda, čineći usluge laserskog rezanja pristupačnijim od usluga rezanja vodenim mlazom u određenim slučajevima.

Primjene tehnologije vodenog mlaza prisutne su u općoj proizvodnji, zrakoplovstvu, automobilskoj industriji, tekstilu, zdravstvu i rudarstvu među mnogim drugima. Kako tehnologija napreduje, očekuje se da će rezanje vodenim mlazom postati jeftinije i sve raširenije u proizvodnoj industriji.

---