W procesie cięcia wodą wykorzystuje się strumień wodny o dużym ciśnieniem, który z olbrzymią prędkością uderza w obrabiany element. I choć samo cięcie odbywa się na zimno, to siła uderzeniowa jest na tyle duża, że dochodzi do erozji i ścinania materiału.

Technologia ta pozwala nie tylko na przecięcie przedmiotu, ale również na żłobienie, przebijanie czy obróbkę wykończeniową. Struga wodna wystarcza, aby uporać się z przecięciem miękkich, niemetalicznych materiałów. W przypadku metali, ich stopów i innych twardych lub grubych materiałów do strumienia wody dodawane są ziarna ścierniwa (garnetu). Wówczas to ścierniwo odpowiada za cięcie materiału, natomiast woda staje się tylko nośnikiem.

Technologia cięcia przy użyciu strumienia wody cieszy się od ostatnich trzech, czterech dekad niesłabnącą popularnością. Okazuje się bowiem, że ma wiele zalet, dzięki którym w wielu sytuacjach jest korzystniejsza niż cięcie plazmą lub laserem.

Zaleta 1. Możliwość cięcia praktycznie każdego materiału

Wspomniana wyżej uniwersalność tej technologii cięcia sprowadza się w pierwszej kolejności do możliwości obróbki praktycznie każdego materiału. Już sam strumień wodny wystarczy, aby przeciąć wiele różnego rodzaju miękkich materiałów. Prawdziwą wszechstronność technika ta pokazuje jednak dopiero po połączeniu strumienia wody ze ścierniwem.

Technologię waterjet można stosować do cięcia takich materiałów, jak pianki, gąbki, skóra, guma, tworzywa sztuczne, drewno, metale miękkie (m.in. aluminium, miedź, mosiądz, stal węglowa), ceramika, kamień (marmur, granit), płyty betonowe, szkło i najtwardsze materiały (np. stale hartowane, węgliki spiekane, tytan, kevlar czy nawet diament). Warto jednak mieć świadomość, że cięcie ultratwardych materiałów wymaga bardzo wolnego posuwu, a to przekłada się na wzrost kosztów takiego procesu.

Cięcie wodą poradzi sobie także z różnego rodzaju kompozytami. Choć w tym przypadku należy pamiętać, że cięcie powinniśmy zaczynać od warstwy twardszej. W przeciwnym razie strumień wody przejdzie przez warstwę miękką, a następnie może się częściowo odbić od twardej, uszkadzając obrabiane elementy.

Choć jest ich niewiele, to jednak znajdziemy i takie materiały, do których cięcia waterjet nie będzie najlepszym wyborem. A wręcz będzie to zły wybór. Cięcie wodą nie nadaje się np. do cięcia szkła hartowanego (nawet przy wolnym cięciu szkło pęknie niemal od razu). Problematyczne może być także cięcie takich materiałów, które pod wpływem kontaktu z wodą mogą namoknąć, spęcznieć, a wręcz ulec zniszczeniu. Przykładem mogą być niektóre materiały drewniane lub drewnopochodne, które bardzo szybko chłoną wodę. Waterjet nie jest też wskazany do cięcia materiałów klejonych (jeśli nie został użyty klej wodoodporny).

Zaleta 2. Niestraszne grube materiały

Ciąć wodą można materiały o różnej grubości. Zwłaszcza w przypadku detali o grubości powyżej 100 mm technologia ta ma przewagę nad cięciem plazmą lub laserem. Waterjet jest w stanie przeciąć elementy o grubości do 300 mm – trzeba jednak mieć świadomość, że proces cięcia jest wtedy znacznie wolniejszy.

Nie oznacza to, że ta technologia nie nadaje się do cięcia bardzo cienkich lub kruchych materiałów. Przydatna wówczas może się okazać np. funkcja przebijania niskociśnieniowego. Dzięki niej podczas cięcia naprężenia są minimalne i maleje ryzyko ukruszenia lub pęknięcia materiału.

Zaleta 3. Wysoka jakość krawędzi po cięciu

Cięcie wodą jest metodą obróbki na zimno, więc w jej trakcie materiał się nie nagrzewa. W efekcie po wykonanym cięciu nie dochodzi do zmiany właściwości materiału ani do odkształceń (nie ma tzw. zadziorów po cięciu albo są one nieznaczne). Wysoka jakość ciętych powierzchni eliminuje więc potrzebę późniejszej obróbki wykończeniowej lub jest ona potrzebna w niewielkim stopniu.

Na jakość krawędzi po wykonanym cięciu wpływa m.in. odległość głowicy waterjeta od powierzchni materiałów. Im jest większa, tym strumień wody traci swoją spójność, co może się przełożyć na mniejszą precyzję i jakość cięcia. Aby temu zapobiec, zaleca się zmniejszenie prędkości cięcia, jednak wydłuża to cały proces.

Cięcie wodą nie jest najlepszym rozwiązaniem w przypadku materiałów o nieregularnym kształcie i podczas cięcia przerywanego (np. rur). Strumień wody po przejściu przez pierwszą warstwę trafia w powietrze i traci swoją zwartość. Efektem może być niższa jakość cięcia kolejnych warstw.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Rozdzielanie i łączenie

Uwarunkowania technologiczne i dokładność cięcia strumieniem wody

Technologia cięcia strumieniem wody uznawana jest za metodę niekonwencjonalną. To proces cięcia na zimno bardzo mocno sprężonym ciśnieniem wody przepuszczanym przez dyszę o małej średnicy, przez co tworzy się koherentny strumień wody. Choć metoda znana jest od dawna – została opatentowana w 1968 r. w Stanach Zjednoczonych – to jej rozwój nastąpił dopiero pod koniec ubiegłego stulecia. 

Rozdzielanie i łączenie

Maszyny do cięcia: liczą się szybkość, jakość i koszty

Rosnące wymagania ze strony rynku i zmieniające się potrzeby klientów – w połączeniu z rozwojem nowych technologii – sprawiają, że procesy cięcia przemysłowego cały czas ewoluują. I choć najdynamiczniej rozwija się obecnie technologia cięcia laserowego, większość pozostałych technik cięcia także wciąż jest wykorzystywana w realizacji różnych zadań.

Rozdzielanie i łączenie

Pompy waterjet sercem maszyn do cięcia wodą

Choć optymalna wydajność procesu cięcia strumieniem wody zależy od wielu różnych czynników, olbrzymią rolę odgrywają tu pompy waterjet, które stanowią serce tego systemu cięcia. To one są odpowiedzialne za dostarczanie wody ze ścierniwem pod odpowiednim ciśnieniem i ze stałą wartością przepływu.

Rozwiązaniem tego problemu stają się waterjety wyposażone w głowice 5D. Zdecydowanie bowiem lepiej radzą sobie z nieregularnymi kształtami ciętych przedmiotów.

Zaleta 4. Możliwość wycięcia dowolnych kształtów

Kolejną zaletą technologii waterjet jest możliwość wycinania dowolnych, nawet dość skomplikowanych kształtów. W tej kwestii praktycznie nie ma żadnych ograniczeń. I to bez względu na materiał poddawany obróbce, jego grubość oraz potrzebę uzyskania gładkiej krawędzi cięcia. Decyduje o tym wysoka precyzja procesu cięcia i wspomniany już brak odkształceń.

Zaleta 5. Technologia przyjazna środowisku

Obróbka wodno-ścierna należy również do technologii przyjaznych środowisku. Zdecydowanie bardziej przyjaznych niż np. cięcie laserem czy plazmą. Podczas procesu cięcia nie występują żadne pyły, gazy ani inne trujące opary. Niewielkie są także ubytki materiału. W przypadku maszyn do cięcia wodą, które są wyposażone w funkcję zamkniętego obiegu wody, także jej zużycie jest minimalne. Natomiast systemy odsysania ścierniwa pozwalają na zebranie zużytego materiału, oddzielenie go od wody i właściwą utylizację.

Na popularność technologii cięcia wodą wpływają jej liczne zalety, w tym koszty i wydajność. W tym przypadku bowiem największym kosztem jest zakup maszyny do cięcia. Późniejsze koszty sprowadzają się do zużycia wody i ścierniwa.

Co ważne, obsługa waterjeta jest prostsza niż wycinarki laserowej. Zakup lasera zdecydowanie bardziej korzystny się może okazać w przypadku np. blach o niewielkiej grubości, kiedy bardziej liczy się szybkość niż jakość cięcia. Im jednak bardziej różnorodne są materiały, które podlegają obróbce w przedsiębiorstwie, i im większa jest ich grubość, tym przewaga lasera jest coraz mniejsza.