Гидроабразивная резка металла - таблицы скоростей
Гидроабразивная резка – это высокоточный метод обработки материалов струей воды под экстремальным давлением (до 6000 бар) с добавлением абразивных частиц.
Её ключевые преимущества: отсутствие теплового воздействия, возможность резать практически любые металлы и сплавы любой толщины, высочайшая точность и чистота кромки.
Важным для эффективного процесса является скорость резки, выбор которой – залог качества кромки, производительности и экономической целесообразности. Слишком медленная скорость увеличивает стоимость и время работы, слишком быстрая – приводит к недостаточным прорезам, увеличению конусности и шероховатости кромки.
В статье мы расскажем, что влияет на скорость, как зависит скорость от вида металла, а также можно ли её оптимизировать.
Содержание
Основные факторы, влияющие на скорость резки
На скорость гидроабразивной резки металла (обычно измеряемую в мм/мин) комплексно влияют несколько взаимосвязанных параметров:
- Давление воды (бар). Основной двигатель процесса. Чем выше давление, тем сильнее кинетическая энергия струи и скорость абразивных частиц, что позволяет достигать большей скорости резки, особенно для толстых материалов. Так, повышение давления с 3800 до 6000 бар может дать прирост скорости до 30-40% на стали средней толщины.
- Толщина металла (мм). Скорость резки обратно пропорциональна толщине материала. С увеличением толщины струе требуется больше времени и энергии, чтобы пройти через материал, следовательно скорость падает.
- Тип и твердость металла. Разные металлы по-разному сопротивляются эрозии струей. Пример:
- Мягкие металлы (алюминий, медь, латунь) режутся быстрее.
- Стали – со средней скоростью.
- Твердые инструментальные стали, нержавейка – медленнее из-за своей высокой прочности и вязкости.
- Диаметр отверстия режущей головки. Определяет размер и плотность абразивно-водяной струи. Более крупное сопло пропускает больше абразива, что может увеличить скорость на толстых материалах, но снижает точность на тонких. Диаметр фокусирующей трубки также влияет на концентрацию струи.
- Фракция и расход абразива. Более крупная фракция обладает большей кинетической энергией и лучше режет толстые заготовки, часто позволяя немного увеличить скорость. Оптимальный расход абразива критичен: его недостаток резко снижает скорость и качество, избыток – не дает прироста скорости и просто улетает в отвал.
- Качество воды и абразива. Наличие примесей в воде, загрязнения или влажность абразива снижают эффективность процесса и скорость резки.
- Требования к качеству кромки. Финишная (чистовая) резка выполняется значительно медленнее — иногда в 2–3 раза — по сравнению с черновой или разделительной, чтобы достичь минимальной шероховатости и конусности кромки.
Таблицы скоростей для популярных металлов
Важно: Приведённые ниже скорости являются ориентировочными и рассчитаны для типовых промышленных условий:
- Давление воды: 3800-4100 бар
- Абразив: Гранат mesh 80
- Диаметр фокусирующей трубки: 0.76 - 1.02 мм
- Типичный расход абразива
- Качество резки: Стандартное
Скорость резки углеродистой стали (Ст3, Ст20, 1045)
| Толщина (мм) | Средняя скорость (мм/мин) | Диапазон скоростей (мм/мин) |
|---|---|---|
| 1 | 400 | 350-450 |
| 5 | 220 | 200-250 |
| 10 | 150 | 140-170 |
| 20 | 70 | 60-85 |
| 30 | 45 | 40-55 |
| 50 | 20 | 18-25 |
| 80 | 10 | 8-13 |
| 100 | 6 | 5-8 |
| 150 | 2.5 | 2.0-3.5 |
До 30 мм скорости могут быть существенно выше на современном оборудовании 6000 бар.
Скорость резки нержавеющей стали (AISI 304, AISI 316)
| Толщина (мм) | Средняя скорость (мм/мин) | Диапазон скоростей (мм/мин) |
|---|---|---|
| 1 | 230 | 200-260 |
| 5 | 130 | 110-150 |
| 10 | 85 | 70-95 |
| 20 | 40 | 35-50 |
| 30 | 25 | 20-30 |
| 50 | 12 | 10-15 |
| 80 | 6 | 5-8 |
| 100 | 3 | 2.5-4.0 |
| 150 | 1.5 | 1.0-2.0 |
Аустенитные стали (304, 316) режутся медленнее из-за вязкости и склонности к упрочнению. Мартенситные и ферритные нержавеющие стали могут резаться быстрее.
Скорость резки алюминия и его сплавов (АД1, АМг5, Д16, 6061-T6)
| Толщина (мм) | Средняя скорость (мм/мин) | Диапазон скоростей (мм/мин) |
|---|---|---|
| 1 | 450 | 400-500 |
| 5 | 300 | 260-340 |
| 10 | 200 | 170-230 |
| 20 | 100 | 85-115 |
| 30 | 65 | 55-75 |
| 50 | 30 | 25-38 |
| 80 | 15 | 12-18 |
| 100 | 8 | 6-10 |
| 150 | 3.5 | 3.0-4.5 |
Алюминий режется быстрее большинства других металлов, однако скорость зависит от конкретного сплава: чистый алюминий режется быстрее, а высокопрочные сплавы вроде Д16 и 7075 — медленнее.
Скорость резки титана и меди / латуни
| Материал | Толщина (мм) | Средняя скорость (мм/мин) | Диапазон скоростей (мм/мин) |
|---|---|---|---|
| Титан (ВТ1-0, Gr2) | 1 | 200 | 180-230 |
| 5 | 110 | 95-130 | |
| 10 | 70 | 60-80 | |
| 20 | 35 | 30-42 | |
| 30 | 22 | 18-27 | |
| Титан (Ti6Al4V, Gr5) | 1 | 180 | 160-200 |
| 5 | 90 | 75-105 | |
| 10 | 60 | 50-70 | |
| 20 | 28 | 24-35 | |
| 30 | 18 | 15-22 | |
| Медь | 5 | 150 | 130-170 |
| 10 | 100 | 85-115 | |
| 20 | 50 | 40-60 | |
| 30 | 30 | 25-40 | |
| Латунь | 5 | 200 | 180-220 |
| 10 | 140 | 120-160 | |
| 20 | 80 | 65-95 | |
| 30 | 50 | 40-62 |
Титан отличается высокой вязкостью и низкой теплопроводностью, режется медленно, особенно сплавы типа Ti6Al4V. Важна максимальная чистота абразива.
Медь и особенно латунь режутся относительно быстро.
При толщинах > 150 мм скорости резко падают (1-2 мм/мин и ниже) и требуют специализированного оборудования высокого давления.
Часто задаваемые вопросы
Почему для нержавеющей стали скорость ниже, чем для алюминия?
Нержавейка эффективно поглощает энергию удара абразивных частиц и склонна к упрочнению (наклепу) – это когда область реза становится тверже под воздействием деформации, сопротивляясь дальнейшему разрушению.
Можно ли увеличить скорость без потери качества? Какие риски?
Умеренно увеличить скорость можно, но осторожно, небольшими шагами (5-10%) после пробных резов и тщательной проверки качества каждой партии.
Риски неконтролируемого увеличения скорости:
- Непропил (недопрорез) – самая частая проблема.
- Сильное увеличение конусности и шероховатости кромки.
- Ускоренный износ фокусирующей трубки и уплотнений.
- Увеличение ширины реза.
Как абразив влияет на скорость?
Слишком мало абразива – скорость падает. Слишком много – превышение критической плотности потока, лишний расход без прироста скорости.
Как подобрать фракцию?
- Mesh 80. Стандарт. Хороший баланс скорости, качества и расхода. Лучше для толщин до 50-70 мм и чистовой резки.
- Mesh 50 (крупнее). Дает прирост скорости на толщинах от 40-50 мм и выше за счет большей энергии частиц. Может немного увеличить конусность и шероховатость. Не рекомендуется для тонких материалов.
- Mesh 120. Очень мелкий гранатовый абразив, используемый для прецизионной HD-резки с идеальным качеством кромки и нанесением специальных покрытий; при этом скорости резки низкие, а стоимость высокая.
Начинайте с «80». Для толстых (>50 мм) и очень твердых материалов пробуйте «50». Для финишной обработки тонких деталей – «120».
Сопоставима ли скорость гидроабразива с лазерной/плазменной резкой?
- На тонких металлах (1-6 мм): Лазер и плазма обычно значительно быстрее гидроабразива (в 2-5 и более раз). Лазер дает лучшее качество на тонкостях.
- На средних толщинах (6-30 мм): Скорость лазера падает, плазма и гидроабразив становятся сопоставимыми. Гидроабразив дает лучшее качество кромки без оплавления, чем плазма.
- На толстых металлах (50-150+ мм): Гидроабразив становится лидером как по возможности резания (лазер режет до ~25-35 мм на стали, мощная плазма до ~80-120 мм), так и по качеству резания по всей толщине без термовоздействия. Плазма на толстом металле дает сильную конусность и окалину.
Что делать, если скорость резки падает в процессе работы?
Систематически проверяйте ключевые расходники и параметры:
- Абразив. Не кончился? Есть ли примеси? Сильная влажность? Проверьте подачу.
- Фокусирующая трубка. Это самый частый источник проблем со скоростью. Сильный износ приводит к расширению струи и потере энергии. Требует замены.
- Режущее сопло. Износ или загрязнение. Замените при необходимости.
- Фильтры воды. Забиты? Усилие насоса в норме?
- Давление воды. Проверьте параметры помпы и уплотнений.
- Качество струи вне реза. Симметричная, ровная?
- Вода. Количество солей/примесей не повысилось? Температура воды?
- Подача станка. Механическая проблема? Скольжение?
Заключение
Правильно подобранная скорость гидроабразивной резки – ключ к её рентабельности и качеству результата. Надеемся, что представленные таблицы и факторы влияния послужат вам надежным отправным пунктом для планирования работ.
А если вы не хотите приобретать оборудование, обращайтесь к нам! Мы оказываем услугу гидроабразивной резки по доступным ценам!
