Возможность использования струи жидкости под сверхвысоким давлением в качестве режущего инструмента для обработки различных материалов впервые была описана в СССР. Произошло это в 1957 году. Но запатентован такой способ обработки материалов был только через четыре года, и не в Союзе, а в США.

Существуют два способа водоструйной резки материалов:

• резка водой, или гидрорезка - waterjet cutting;
• гидроабразивная резка (вода плюс абразив) - abrasive waterjet cutting.

Суть метода проста. Основой принципа гидроабразивной резки является способ разделения материалов с помощью водяной струи высокого давления. В первомслучае (водорезка)– вода, сжатая специальным насосом-мультипликатором (первая составляющая системы) до давления более 4000 атм, проходит через водяное сопло диаметром 0,08-0,5 мм со скоростью в 3 раза превышающей скорость звука (1000 и более м/с) и образует струю диаметром около 0,5 мм. Поскольку расстояние от среза сопла до поверхности материала составляет несколько миллиметров, давление струи превышает предел прочности материала - за счет этого и осуществляется резка. Второй способ отличается тем, что после прохода через формируещее сопло, вода попадает в смесительную камеру, где струя воды «подсасывает» абразив (например, гранатовый песок с частицами размером около 0,4 мм) и далее проходит через второе, твердосплавное сопло с внутренним диаметром 1 мм.

Наличие абразива в струе увеличивает ее технологические возможности — жидкостно-абразивной суспензией можно резать твердые и труднообрабатываемые материалы значительной толщины, например сталь толщиной до 200 мм или натуральный камень свыше 50 мм.

Режимы водоструйной резки, осуществляемой обоими способами, могут быть расширены за счет подвода к струйной головке хладагента, способствующего образованию в струе льдинок, которые придают ей абразивные свойства.

При водоструйной резке учитывается и угол атаки - угол между направлением струи и обрабатываемой поверхностью. Максимальная режущая способность и производительность процесса достигаются при угле атаки в 90 градусов.

Материалы для гидро- и гидроабразивной резки

С помощью водоструйной (гидроабразивной) резки могут обрабатываться практически все материалы: бумага и картон, ткани, кожа и резина, стекло и керамика, гранит и мрамор, бетон и железобетон, все виды полимерных материалов, в том числе композиционные, фольгированные и металлизированные пластики, все виды металлов и сплавов, включая труднообрабатываемые - нержавеющие и жаропрочные стали, твердые и титановые сплавы.

Материал для резки располагают на координатном столе. Координатный стол является второй составной частью установки гидроабразивной резки и позволяет перемещать режущую головку с высокой точностью позиционирования (около 100 микрон) в трех координатах. Над столом движется портал (ось X), на котором в свою очередь установлена тележка. Она перемещается перпендикулярно движению портала (ось Y). На тележке установлена рабочая головка с режущим соплом, способная двигаться по высоте (ось Z). Таким образом, режущее сопло может резать материал в трех координатах - Х, Y и Z, что позволяет обрабатывать с высокой точностью как плоские, так и объемные заготовки.

Области применения гидрорезки и гидроабразивной резки

Гидроабразивная резка (резка водой с применением абразива)

Резка стекла

Стекло - один из наиболее интересных материалов для применения гидроабразивной резки. Даже при хорошо известных трудностях, из-за хрупкости материала, гидроабразивная резка позволяет создавать немыслимые формы и контуры. Эта технология применяется в области мебельных компонентов, т.к. она позволяет вырезать даже очень сложные контуры. Применение, в котором гидроабразивная резка является абсолютным лидером, это резка специального стекла, как например, многослойного армированного стекла толщиной до 40 мм.

Резка металла

Гидроабразивная резка предлагает огромное преимущество, заключающееся в том, что она не изменяет материал термически вблизи пропила; никакие другие инновационные технологии такого уровня, как лазерная резка, не имеют этого свойства.

Резка камня (резка гранита и мрамора), резка плитки, резка керамогранита:

В этой области водоструйная резка часто используется для производства сложных контуров из плоских плит. Благодаря очень узкому пропилу, можно создавать инкрустации для производства декоративных и отделочных материалов. Прежде всего, промышленным способом можно производить то, что раньше могло быть сделано только при помощи техники оператора. Например, флорентийскую мозаику, мозаичные полы и мозаичные настенные панно. Высокая точность изготовления деталей позволяет избежать зазоров между ними при сборке.

Резка композитных материалов:

Гидроабразивная резка не создает разрывов в структуре материала, который, таким образом, сохраняет свои свойства. Так что сейчас, водоструйная резка - это единственно возможное решение для резания некоторых из этих материалов.

Резка водой (без применения абразива - гидрорезка)

Кожаная и обувная промышленность (резание подошв, передков ботинок т.д.)
Электронная промышленность: резание электронных плат для цепей (применение водоструйной резки позволило достичь размера пропила до 0,1 мм и обеспечить отсутствие пыли, что сделало технологию резки водой победителем в этой области). Применение технологии гидрорезки также снизило проблему расслоения материала.

Автомобильная промышленность: резание фальш-потолков, ковриков и приборных досок, бамперов из пластика и др. Так как сложная форма этих изделий создается с применением высоких температур, обрезка контура их осуществляется с помощью режущей головки с 6-тью степенями свободы, которые позволяют головке выполнить сложный контур реза.
Пищевая промышленность, в особенности, резка продуктов глубокой заморозки, различных видов плотных пищевых продуктов, шоколада.
Резка бумаги, картона, тканей.