Как при гидроабразивной резке правильно подобрать абразивные материалы и рабочие элементы режущей головки?

При гидроабразивной резке вода под большим давлением (1000-6000 бар) подается в режущую головку станка. Проходя через узкое отверстие сопла, водяной поток с большой скоростью попадает в смесительную камеру, в которой смешивается с абразивными частицами (см. рис.1). Полученная смесь воды с абразивом проходит через внутреннее отверстие смесительной трубки и разрезает материал. Для гашения энергии струи под деталью находиться слой воды толщиной 70-100см (см. рис.1). Основными рабочими элементами режущей головки гидроабразивного станка являются водяное сопло и смесительная трубка. Эти элементы вместе с абразивом определяют скорость и качество резки. Перейдем к рассмотрению их технических параметров и определим взаимосвязь между собой.

Водяное сопло (дюза) – является одним из важных элементов режущей головки, которое сильно влияет на скорость резания. Водяные сопла обычно изготавливают из сапфира, рубина, алмаза или композита (тетракор). Во время прохождения воды через маленькое отверстие сопла водный поток преобразуется из потока высокого давления в сверхскоростной поток. На выходе и сопла вода движется со скоростью более 3500 километров в час. Диаметр отверстия водяных сопел варьируется в пределах от 0,1мм и до 1,14мм и выбирается в зависимости от режима резки. Например, при точной резке выбирают сопло с маленьким диаметром, так как необходимо получить более качественный водяной поток. При этом скорость резки невысокая, а используемый абразивный материал маленькой фракции. При черновой резке выбирают сопло с большим диаметром для увеличения скорости резки. Алмазные сопла применяются для резки твердых и толстостенных деталей. Они обладают большим сроком службы 1500-2000 часов и высокой стойкостью. Сапфировые, рубиновые и композитные сопла имеют гораздо меньший срок службы 150-200 часов, но из-за невысокой стоимости довольно широко используются на производстве. Для чистой гидравлической резки (без абразива) рубиновые сопла не применяются, а сапфировые обычно служат в 2 раза дольше (около 400 часов). К тому же следует отметить, что рубиновые сопла не используются при гидроабразивной резке под давлением 6000 бар.

Абразивный материал. В качестве абразивного материала при резке используются природные и искусственные материалы имеющие твердость 6,5 до 9 единиц по шкале Мооса. В основном при резке используются следующие материалы: гранатовый песок (смесь корунда и кварцевого песка), электрокорунд (Al₂O₃) и карбид кремния (SiC), кварцевый песок (SiO₂). Выбор рабочего абразива напрямую зависит от твердости обрабатываемого материала. Чем тверже обрабатываемый материал, тем тверже абразив. В таблице приведены значения твердости перечисленных материалов.