Cięcie strumieniem wody to rewolucyjny proces, który może przecinać różne materiały z wysoką precyzją i minimalnymi uszkodzeniami termicznymi. Jednym z kluczowych czynników decydujących o wydajności cięcia strumieniem wody jest jego prędkość.

W tym artykule zbadamy, w jaki sposób prędkość wpływa na cięcie strumieniem wody oraz związek między prędkością, jakością cięcia i wykończeniem powierzchni. Porównamy również prędkość cięcia strumieniem wody z innymi metodami cięcia. Zacznijmy więc.

Jaka jest prędkość cięcia strumieniem wody?

Moc pompy określa przede wszystkim strumień wody prędkość cięcia. Im większa moc, tym większa prędkość maszyny do cięcia strumieniem wody. Nasza typowa maszyna do cięcia strumieniem wody działa w zakresie ciśnienia od 40 000 do 60 000 psi (psi jest miarą ciśnienia). 

Przy ciśnieniu 40 000 psi, woda jest wyrzucana z dyszy z prędkością około Mach 3 (760 m/s). Aby skutecznie przecinać materiały, woda jest wypuszczana z prędkością przekraczającą Mach 3 (1020 m/s), gdy ciśnienie zostanie zwiększone do 60 000 psi.

Jakie czynniki wpływają na prędkość cięcia strumieniem wody?

Cięcie strumieniem wody to wysoce wydajna metoda wykorzystywana w różnych gałęziach przemysłu do precyzyjnego cięcia. Prędkość maszyny do cięcia strumieniem wody zależy od kilku czynników, które mają kluczowe znaczenie dla określenia prędkości cięcia. Oto ważne elementy, które wpływają na prędkość cięcia strumieniem wody:

Ciśnienie

Ciśnienie maszyny do cięcia strumieniem wody jest krytycznym czynnikiem wpływającym na prędkość cięcia. Im wyższe ciśnienie, tym większa prędkość wody, co bezpośrednio zwiększa siłę cięcia.

Prędkość wody zależy przede wszystkim od pompy wysokociśnieniowej używanej do przyspieszenia jej przepływu. Zwiększone ciśnienie może również poprawić jakość przekroju rzazu, co skutkuje lepszymi wynikami cięcia.

Używane materiały ścierne

Rozmiar, jakość i ilość materiału ściernego w cięciu strumieniem wody również wpływają na prędkość cięcia. Materiały ścierne o wyższej twardości zapewniają większą prędkość cięcia. Standardowym materiałem ściernym jest granat o rozmiarze 80 mesh.

Jednak sam granat występuje w różnych gatunkach i odmianach. Aby uzyskać optymalne wyniki cięcia, rozsądnie jest używać granatu o drobnym ziarnie i dobrej jednorodności.

Średnica dyszy

Średnica dyszy używanej do cięcia strumieniem wody odgrywa istotną rolę w określaniu prędkości cięcia. Większa średnica dyszy pozwala na przepływ większej ilości wody, zwiększając jej moc erodującą. Jednak użycie dużej dyszy może utrudnić utrzymanie bardzo wysokiego ciśnienia strumienia wody.

Przykładowo, cięcie 5 mm arkusza aluminium za pomocą dyszy o średnicy 0,007″ może odbywać się z prędkością około 15 cali na minutę, podczas gdy użycie dyszy o średnicy 0,014″ może zwiększyć prędkość cięcia do około 40 cali na minutę.

Ważne jest, aby pamiętać, że większa średnica dyszy powoduje większy przepływ wody i materiałów ściernych na minutę, co może zwiększyć całkowity koszt procesu.

Grubość materiału

Grubość ciętego materiału jest ważnym czynnikiem wpływającym na prędkość cięcia strumieniem wody. Ogólnie rzecz biorąc, prędkość cięcia zmniejsza się wraz ze wzrostem grubości materiału. Na przykład, przecinarka wodna może ciąć blachę ze stali nierdzewnej o grubości 6 mm z prędkością 6 cali na minutę.

Jednak cięcie blachy ze stali nierdzewnej o grubości 20 mm przy użyciu tej samej średnicy noża i dyszy może zmniejszyć prędkość cięcia do około 2 cali na sekundę. Grubsze materiały wymagają większej siły cięcia, co ostatecznie skutkuje mniejszą prędkością cięcia.

Rodzaj materiału

Różne materiały mają różne właściwości fizyczne, co wpływa na prędkość cięcia strumieniem wody. Miękkie i porowate materiały są łatwiejsze do cięcia, podczas gdy twardsze materiały wymagają więcej czasu.

Na przykład, typowa przecinarka wodna może ciąć szkło o grubości pół cala z prędkością 12 cali na minutę. Z drugiej strony, cięcie arkusza tytanu o grubości pół cala za pomocą tej samej przecinarki może zmniejszyć prędkość do 6 cali na minutę.

Natężenie przepływu wody i jakość wody

Jakość wody używanej w systemie cięcia strumieniem wody znacząco wpływa na prędkość cięcia. Zanieczyszczenia w wodzie niskiej jakości mogą zatykać dysze i rury maszyny, prowadząc do spowolnienia procesu cięcia i awarii sprzętu. Używanie uzdatnionej wody zapewnia szybsze cięcie i wydłuża żywotność sprzętu.

Dodatkowo, regulacja natężenia przepływu wody może wpłynąć na prędkość cięcia. Wyższe natężenie przepływu skutkuje szybszym procesem cięcia ze względu na zwiększoną siłę erodowania.

Jednak wyższe natężenie przepływu może również prowadzić do szybszego zużycia komponentów i zwiększenia kosztów operacyjnych. Znalezienie optymalnego natężenia przepływu wymaga przetestowania różnych natężeń w różnych przypadkach użycia.

Kąt stożka

Kąt stożka ma niewielki wpływ na prędkość cięcia w obróbce strumieniem wody. Ostre kąty mogą przyspieszyć proces cięcia, podczas gdy niskie kąty stożka mogą go spowolnić.

Należy jednak pamiętać, że strome kąty mogą negatywnie wpływać na precyzję cięcia. W związku z tym wyważenie szybkości i dokładności ma kluczowe znaczenie przy rozważaniu kąta stożka.

Długość rurki ogniskującej

Długość rury ogniskującej ma niekorzystny związek z prędkością cięcia. Prędkość strumienia wody spada wraz z wydłużaniem się rury.

To z kolei powoduje spadek dokładności i prędkości cięcia. Zarówno precyzja, jak i prędkość cięcia są zachowane przy krótszej rurze.

Styl cięcia

Najszybsze cięcia to te, które są proste. Prędkość cięcia jest zmniejszona, ponieważ głowica tnąca strumienia wody musi się zatrzymać, a następnie ponownie poruszyć, aby wykonać obrót o 90 stopni.

Używanie zaokrąglonych krawędzi zamiast ostrych jest najlepszą techniką zwiększania prędkości cięcia. Dzięki temu maszyna może kontynuować cięcie wokół zakrętu bez zatrzymywania się.

Doświadczenie operatora

Wykwalifikowani operatorzy mogą skonfigurować maszynę w celu uzyskania optymalnej jakości i prędkości cięcia. Niedoświadczonym operatorom, którzy są nowicjuszami w procedurze, ustawienie i zrozumienie wyników zajmuje czasem trochę czasu.

Niewykwalifikowani pracownicy mogą potrzebować trochę czasu i wielu prób i błędów, aby zoptymalizować proces pod kątem szybkości. W rezultacie, jeśli priorytetem jest cięcie z dużą prędkością, należy upewnić się, że maszyna jest obsługiwana przez wykwalifikowaną osobę.

Stabilność sieci elektrycznej

Nawet jeśli sprzęt do cięcia strumieniem wody działa bez zarzutu, producenci często zauważają spadek prędkości cięcia. Powodem tego są wahania zasilania sprzętu.

Wahania te mogą również uszkodzić sam sprzęt, co dodatkowo zmniejsza prędkość cięcia. Upewnij się, że sieć zasilająca jest stabilna, aby zapewnić szybsze i bardziej wydajne działanie strumienia wody.

Zależność między prędkością cięcia strumieniem wody, jakością cięcia i wykończeniem powierzchni

Zależność między prędkością cięcia strumieniem wody, jakością cięcia i wykończeniem powierzchni ma kluczowe znaczenie. Dwie istotne cechy technologii cięcia strumieniem wody, które bezpośrednio wpływają na wynik, to opóźnienie strumienia i stożkowatość.

Wraz ze wzrostem prędkości cięcia, opóźnienie strumienia, które odnosi się do opóźnienia między początkowym kontaktem strumienia wody a ciętym materiałem, staje się bardziej wyraźne. Zbyt szybkie cięcie może skutkować opóźnieniem strumienia, które negatywnie wpływa na ogólną jakość cięcia.

Co więcej, prędkość, z jaką wykonywane jest cięcie, może również wpływać na stożkowatość, która jest zmianą szerokości cięcia od góry do dołu lub odwrotnie. Gdy prędkość cięcia jest zbyt niska, może wystąpić zwężenie. Wpływa to na gładkość powierzchni, tworząc cięcie, które jest szersze na jednym końcu w porównaniu do drugiego.

Jak prędkość cięcia strumieniem wody wypada w porównaniu z innymi procesami cięcia?

Porównując prędkość cięcia strumieniem wody z innymi metodami, należy wziąć pod uwagę rodzaj ciętego materiału, jego grubość i wymaganą jakość. Oto ogólne porównanie:

Cięcie strumieniem wody a cięcie laserowe

Cięcie laserowe jest zazwyczaj szybsze niż cięcie strumieniem wody. Cięcie laserowe generuje jednak ciepło, które może powodować uszkodzenia termiczne lub deformacje niektórych materiałów.

Cięcie strumieniem wody, które jest procesem cięcia na zimno, pozwala uniknąć tego problemu, dzięki czemu jest lepszym wyborem dla materiałów wrażliwych na ciepło.

Strumień wody a cięcie plazmowe

Cięcie plazmowe jest generalnie szybsze niż cięcie strumieniem wody w przypadku materiałów, które może skutecznie obrabiać, w tym metali takich jak stal.

Jednakże, podobnie jak cięcie laserowe, cięcie plazmowe może powodować uszkodzenia termiczne. Ponadto, w przeciwieństwie do cięcia strumieniem wody, przecinarki plazmowe mogą mieć trudności z precyzyjnym cięciem cieńszych i nieprzewodzących materiałów.

Strumień wody a elektrodrążenie drutowe

Obróbka elektroerozyjna (EDM) to metoda wykorzystująca wyładowania elektryczne do cięcia materiałów. Choć precyzyjna, jest generalnie 10 razy wolniejsza niż cięcie strumieniem wody, zwłaszcza w przypadku grubszych materiałów.

Ponadto, EDM może zazwyczaj ciąć materiały przewodzące, podczas gdy cięcie strumieniem wody może obsługiwać szerszy zakres materiałów.

Wnioski

Prędkość cięcia strumieniem wody jest krytycznym czynnikiem, który może wpłynąć na operacje cięcia. Rozumiejąc teraz czynniki wpływające na prędkość cięcia, można ją odpowiednio zoptymalizować. Ostatecznie można osiągnąć wyższą produktywność, lepszą jakość cięcia i oszczędność kosztów. 

Należy jednak wybrać odpowiedni typ maszyny i przeszkolić pracowników w zakresie bezpiecznego i wydajnego korzystania z niej. Dlaczego nie kontakt zająć się tym za Ciebie? Pomożemy Ci znaleźć Najlepsze rozwiązanie do cięcia strumieniem wody dla Twoich potrzeb.