 |
| Urządzenie do cięcia wodą - Hydrojet, Porady i Poradniki |
 |
|
|
[ Pobierz całość w formacie PDF ] jak to działa Urządzenie do cięcia wodą – Hydrojet 1 Kazimierz Topór szego pojawienia siê wodoci¹gów w ich no- woczesnym wydaniu zau- wa¿ono, ¿e woda wyp³ywa- j¹ca pod ciœnieniem mo¿e sporo narozrabiaæ. Oczywis- te, ¿e im wiêksze ciœnienie, tym wiêksza prêdkoœæ wyp- ³ywaj¹cej wody i wiêksza jej energia. Pierwszym powa¿- nym, technicznym zastoso- waniem strumienia wody by³y tzw. hydromonitory, inaczej armatki wodne, u¿y- wane do pracy w kopal- niach odkrywkowych, a czasami w kopaniach g³ê- binowych, jeœli warunki od- prowadzania wody na to pozwala³y. Urabianie ska³ hydromonitorem ma spore zalety: odbywa siê niemal bezpylnie, u³atwia tran- sport urobku, nie niszczy górotworu tak jak pozyski- wanie np. marmurów bu- dowlanych za pomoc¹ ³a- dunków wybuchowych. Ciœnienie robocze wody w hydromonitorach by³o spore, ale nie przekracza³o wartoœci 20–30 Mpa. W po- ³owie lat 60. w niektórych oœrodkach naukowo-ba- dawczych rozpoczêto próby z zastosowaniem strumie- 2 36 N iemal od chwili szer- 3 Laserem czegoœ takiego wycinaæ nie bardzo mo¿na, bo po prostu zapach palono-topionej gu- my jest nie do wytrzymania! Có¿ wiêc robiono? Po prostu wulkani- zowano tak¹ kszta³tkê w formie. By³o to drogie i jakoœciowo niecie- kawe. Dopiero u¿ycie hydrojetu za- ³atwi³o problem elegancko i bez- b³êdnie! Prze³om w budowie tych urz¹dzeñ spowodowa³a technika komputerowa. Umo¿liwi³a wycina- nie kszta³tek na podstawie rysun- ku, zapisanego w którymœ z prog- ramów graficznych – najczêœciej w AutoCadzie. Po konwersji zapisu na format programu z grupy Cam – np. Unigraphics, mo¿na by³o wyci- naæ „pod komend¹” komputera, a to oznacza³o precyz- jê, dowolnoœæ kszta³tu i wysoki uzysk z powierzchni pó³fabrykatu. Typowe stanowisko do ciêcia wod¹ przedstawia . Zewnêtrznie jest bardzo podobne do stanowiska dla ciêcia palnikiem tlenowo-acetylenowym. Ró¿nica tkwi w organie roboczym. Sercem hydrojetu jest zespó³ pompuj¹cy wodê pod bardzo wysokim ciœnieniem, a organem wykonaw- czym dysza robocza. Z t¹ dysz¹ by³ zawsze k³opot: jeœli mia³a doprowadzaæ wodê do przestrzeni ciêcia, to przecie¿ sama te¿ podlega³a „obróbce” i zu¿ywa³a siê nia wody o znacznie wy¿szym ciœnieniu, siêgaj¹cym 250–300 MPa do ró¿nych zastosowañ technologicznych. Trzeba tu przypomnieæ, ¿e ciœnienie na poziomie 250–300 MPa – to ciœnienie gazów prochowych w lufie armatniej po odpaleniu ³adunku miotaj¹cego! Ka¿dy nieoczekiwany wytrysk wody przez jak¹- kolwiek nieszczelnoœæ móg³ powa¿nie zraniæ obs³ugê! Mimo to próby i doœwiadczenia trwa³y i w latach 70. pojawi³y siê ju¿ pierwsze profesjonalne urz¹dzenia do ciêcia wod¹. Pocz¹tkowo pracowa³y na czystej wo- dzie, dodatkowo oczyszczanej, demineralizowanej i filtrowanej, ¿eby pozbyæ siê osadów, zatykaj¹cych dyszê robocz¹ i uszka- dzaj¹cych pompy. Szybko okaza³o siê, ¿e hydrojet – bo taka nazwa upowszechni³a siê praktycznie na ca- ³ym œwiecie (czasami waterjet) – to idealne urz¹dzenie do ciêcia materia³ów, takich jak g¹bki, tkaniny, wielo- warstwowe sklejki i laminaty. Proszê sobie wyobraziæ problem wycinania kr¹¿ków o œrednicy np. 40 mm, z otworami 16 mm, z dywanika mikropo- rowatej gumy o gru- boœci 12 mm. Ka¿dy powie: co to za prob- lem! Zrobimy wykroj- nik no¿owy i po k³opo- cie ! Otó¿ nie! Gu- ma, zanim da siê przeci¹æ, odkszta³ci siê pod naciskiem no- ¿y tak, ¿e po wyciêciu kr¹¿ka uzyskamy jakiœ dziwaczny twór, ni- czym nieprzypomina- j¹cy tego, co chcieliœ- my osi¹gn¹æ ! 3 5 4 1 2 37 jak to działa doœæ szybko. Powodowa³o to rozkalibrowanie otworu i spadek ciœnienia wody w samej dyszy. Wysi³ki konstruktorów posz³y w dwóch kierun- kach: jeden – to zastosowanie ultratwardych materia- ³ów, takich jak wêgliki spiekane, syntetyczne i natural- ne kamienie typu rubin, borazon, syntetyczny szafir itp. Drugi kierunek to taka konstrukcja dyszy, która poz- wala na szybk¹ wymianê zmniejszonej do minimum, a wiêc taniej wk³adki kalib- rowanej. Jest to ta sama „ideolo- gia”, jaka towarzyszy³a wyna- lezieniu ¿yletki, skalpela z wymiennymi ostrzami, popularnych dziœ no¿y- ków z wysuwanymi i ³at- wo wymienialnymi os- trzami itp. Oczywiœcie wk³adka ta jest wyko- nywana z bardzo twar- dych materia³ów, co w sumie daje ju¿ bar- dzo dobry okres jej trwa³oœci, a ³atwoœæ wymiany redukuje przestoje urz¹dzenia do dwóch, trzech minut. Ty- pow¹ dyszê do ciêcia czys- t¹ wod¹ przedstawia . Z pozoru banalne rozwi¹zanie, ale ju¿ w tej dyszy zastosowano wymienn¹ wk³adkê z kamienia syn- tetycznego. W latach 80. zaczêto próby z wpro- wadzaniem do strumienia wody proszków œcier- nych, co umo¿liwi³o ciêcie takich materia³ów jak: wszelkie minera³y, szk³o, kryszta³y, hartowana stal i po- dobne. Oczywiœcie natychmiast spowodowa³o to nasi- lenie problemów z dysz¹, podaj¹c¹ strumieñ wody z zawiesin¹ proszków œciernych . Próby trwaj¹ nadal, polegaj¹ m.in. na zawirowa- niu strumienia z zawiesin¹ i podawaniu go w otoczce czystej wody, co w wysokim stopniu zmniejszy³oby zu- ¿ycie dyszy. W jaki sposób uzyskuje siê takie ciœnienia, jakie s¹ potrzebne w tej technologii? Istnieje wiele rozwi¹- zañ, ale na ogó³ s¹ to pompy t³okowe lub nurnikowe. Nie jest tu potrzebny zbyt du¿y wydatek objêtoœciowy pomp, bo œrednica otworów dysz waha siê w granicach 0,2–0,5 mm i mimo bardzo wysokiego ciœnienia i du¿ej prêdkoœci wyp³ywu potrzebna do pracy iloœæ wody mieœci siê w rozs¹dnych granicach. Bardzo czêstym rozwi¹zaniem jest tzw. multipli- kator ciœnienia . Do cylindra o du¿ej œrednicy podaje siê wodê pod ciœnieniem np. 5 MPa z pompy wirnikowej. Na tym samym t³oczysku zmontowany jest t³ok o œrednicy du¿o mniejszej i odpo- wiedni cylinder. Je¿eli np. œrednica pierwszego cylindra wynosi 100 mm, a tego drugiego 20 mm, to stosunek ciœnienia uzys- kanego w ma³ym cylin- drze do ciœnienia w du- ¿ym równy bêdzie sto- sunkowi powierzchni przekroju obu cylin- drów, a inaczej – kwadratowi œred- nic. W naszym przyk³adzie wynie- sie to: 100 : 20 = 5, a ¿e 5 2 = 25, zatem ciœnienie w ma³ym cylindrze wzroœnie 25 razy. Jeœli du¿y cylinder zasilany jest wod¹ pod ciœnieniem 5 MPa, to w ma³ym ma- my ciœnienie: 25×5 = 125 MPa. A wiêc ju¿ nieŸle! Oczywiœcie te dwa cylin- dry obs³uguje system zaworów, ale one, aczkolwiek bardzo wa¿ne, nie pod- nosz¹ ju¿ ciœnienia. Kaskada takich multiplika- torów pozwala ³atwo uzyskaæ ciœnienie pot- rzebne do w³aœciwej pracy hydrojeta. Co mo¿na dziœ wycinaæ za pomoc¹ hydrojetu? Bardzo du¿o! Od puszystych pianogum, laminatów, do p³yt hartowanej stali o gruboœci nawet do 200 mm. Tnie siê p³yty granitu, marmuru, szk³a itp. Wykonanie po- sadzki z p³ytek sk³adanych w esy-floresy to dziœ ¿aden problem . Trzeba dodaæ, ¿e pojawi³y siê te urz¹dzenia w wersji 3D, a tak¿e 5D, co oznacza, ¿e hydrojetem mo¿na „rzeŸbiæ” struktury przestrzenne. A wszystko to elegancko, cicho – nie licz¹c szumu wody – bez zmian strukturalnych w materiale, bez nadpaleñ. Proces ulepszania hydrojetu trwa! Ciekawe bêd¹ rozwi¹zania tych maszyn za np. 50 lat! 6 4 7 5 7 6 38 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |