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?

The pump's power primarily determines a water jet's 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 is a highly efficient method used in various industries for precision cutting. The water jet machine's speed depends on several factors that are crucial in determining the cutting speed. Here are the important elements that influence the speed of water jet cutting:

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

The diameter of the nozzle used in water jet cutting plays a significant role in determining the cutting speed. A larger nozzle diameter allows more water to flow through, increasing the water's eroding power. However, using a large nozzle may make it harder to maintain the very high pressure of the water jet stream.

For instance, cutting a 5 mm sheet of aluminum with a 0.007" diameter nozzle can be done at around 15 inches per minute, while using a 0.014" diameter nozzle can increase the cutting speed to approximately 40 inches per minute.

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

Different materials have varying physical characteristics, affecting a water jet's cutting speed. Soft and porous materials are easier to cut, while tougher materials take longer.

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

The length of the focusing tube has an adverse relationship with cutting speed. The water jet stream's velocity decreases as the tube lengthens.

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

Even when the water jet equipment is operating flawlessly, manufacturers often notice a decrease in cutting speed. The equipment's power supply fluctuates, which causes this to happen.

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?

When comparing the cutting speed of waterjet cutting with other methods, it's crucial to consider the type of material being cut, its thickness, and the required quality. Here's a general comparison:

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) is a method that uses electrical discharges to cut through materials. While precise, it's generally 10 times slower than waterjet cutting, especially for thicker materials.

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.