Гидроабразивная очистка оборудование своими руками

Гидроструйная очистка – эффективное и недорогое удаление любых загрязнений

Гидроструйная очистка – это экологичная и экономичная обработка материалов и различных типов поверхностей струей воды, подаваемой под высоким давлением.

1 Гидроструйная очистка – технология процесса

Данный вид обработки материалов и конструкций базируется на том, что на очищаемую поверхность с большой кинетической энергией подается обычная, неподготовленная вода из водопровода. Так как жидкость попадает на изделия направленной струей с большой силой, она может без особых проблем удалять с поверхности практически все существующие загрязнения любого химсостава и физической природы:

• лакокрасочные покрытия;
• пирофорные соединения;
• окалину, нагар и ржавчину;
• лигносульфонаты;
• смолы и битум;
• консервационные смазки и т.д.

Струя воды с повышенной кинетической энергией генерируется в гидроструйных аппаратах при помощи насосов высокого давления.

Допускается применение поверхностно-активных элементов для удаления особо сложных видов загрязнений. Но тогда после обработки обязательно требуется ополаскивать очищаемую поверхность пресной чистой водой. Показатель величины давления, которое используется системой, устанавливают в зависимости от того, какие именно загрязнения необходимо удалить (старая краска с относительно небольшим сцеплением, ржавчина с высоким значением рыхлости, соединения, легко растворяемые водой и пр.).

Во всем мире сейчас принята единая классификация способов очистки поверхностей водной струей, поступающей под напором. Гидроструйная очистка металлоконструкций и других объектов может выполняться под:

• низким (до 34 МПа) давлением воды (международное обозначение – LP WC): по сути, представляет собой тщательный обмыв поверхности, при котором удаляются несложные пятна грязи, наслоения соли, шелушащиеся слои краски;
• средним (34–70 МПа) давлением (HP WC): после обработки однородность поверхности не обеспечивается, на ней остается магнетит и прочные загрязнения;
• высоким (70–170 МПа) давлением (HP WJ): удаляются почти все продукты коррозии и прочно держащиеся краски;
• сверхвысоким (более 170 Мпа) давлением.

Последняя из указанных технологий по своей эффективности примерно идентична пескоструйной обработке. Она используется в тех случаях, когда нужно добиться удаления в полном объеме всей ржавчины на металле и иных видов загрязнений. Но важно понимать, что даже длительная обработка водой под сверхвысоким давлением металлической поверхности не в состоянии создать ее профиль.

2 Когда используется гидроструйная обработка – сферы применения

В настоящее время такая очистка востребована в следующих областях производственной деятельности:

• железнодорожный и автомобильный транспорт;
• перерабатывающая и добывающая угольная и нефтегазовая промышленность;
• энергетика (применение на всех видах электростанций);
• ремонт плавсредств и судостроение;
• нефтехимическая и химическая промышленность;
• пищевые комбинаты;
• изготовление стройматериалов (ДСК, заводы по производству кирпича, цемента, бетона), строительство очистных сооружений и зданий;
• цветная и черная металлургия.

Гидроструйная обработка рекомендована для очистки:

• фасадов различных видов строений: установки высокого давления легко убирают загрязнения с декоративных элементов построек, строительных швов, благодаря чему здания сохраняют долгое время привлекательный внешний вид;
• металлических конструкций: используется технология сверхвысокого и высокого давления, удаляющая с металла старые покрытия, окалину, битум, ржавчину, при этом металлическая структура при обработке не нарушается;
• промышленного оборудования: при помощи специальных решений есть возможность очищать практически любые по конфигурации изделия, труднодоступные поверхности;
• трубопроводов: разрушение структуры отложений внутри труб и удаление их, в итоге внутренняя поверхность трубопроводов становится чистой (естественно, гидроструйным аппаратом можно чистить и внешнюю поверхность, например, насосно-копрессорных труб или нержавеющих труб);
• дорожных покрытий (удаление разметки на автотрассах): более дешевая технология по сравнению с трудоемкими работами, предполагающими применение пескоструя, горелки с открытым пламенем, обработку фрезой;
• бетонных поверхностей: резка и разрушение (до 2–3 см в глубину) тяжелого бетона, удаление старых покрытий, слоев краски и лака, снятие поверхностного слоя;
• полов и крыш: при использовании описываемой гидроструйной методики цинковое покрытие кровли не повреждается, его не нужно демонтировать, а стальные листы при обработке не деформируются;
• речных и морских плавательных средств: технология активно используется судоходными организациями и судоверфями;
• теплообменников любого вида (трубчатых, пластинчатых);
• опалубки: очистка без зазубрин и остатков всевозможных растворов со строительных лесов, удаление клея и цемента;
• конструкций, расположенных на потенциально взрыво- и пожароопасных предприятиях: обработка оснащения газоперерабатывающих комбинатов, нефтеналивного оборудования, нефтяных резервуаров и так далее, реальной альтернативы гидроструйной методике на таких объектах просто-напросто не существует;
• взлетно-посадочных участков и летных полей на аэродромах от резинового наката и снега.

3 Достоинства и недостатки гидроструйной технологии

К основным преимуществам рассматриваемой методики относят далее указанные факторы:

• абсолютная экологичность: используется обычная вода, которую можно набирать из водопроводной системы и применять без дополнительной обработки, в редких случаях рекомендовано добавлять в жидкость ПАВ, которые по окончанию процедуры смывают все той же водой;
• высокая скорость выполнения операции: на очистку даже очень больших поверхностей затрачивается минимум времени, при этом качество работ мало в чем уступает более дорогим и технически сложным вариантам очистки металлоизделий, строительных конструкций, автотранспорта;
• на любом производственном объекте обработка водной струей производится в большинстве случаев без остановки промышленного оборудования (собственник предприятия не теряет колоссальных средств, так как не нужно временно прекращать рабочий процесс);
• оптимальный вариант для восстановления железобетонных и бетонных конструкций (в процессе обработки объект освобождается исключительно от разрушенного бетона, остальные части конструкции вода не удаляет);
• комплект оборудования для осуществления очистки отличается компактностью, что гарантирует его мобильность и простоту обслуживания (кроме того, гидроструйный аппарат имеет относительно простую конструкцию, а значит, легко ремонтируется);
• гарантия удаления в полном объеме (без каких-либо остатков) загрязнений, которые растворяются в воде;
• взрывобезопасность и пожаробезопасность методики (это позволяет выполнять обработку больших емкостей, в которых находятся горючие нефтепродукты).

К недостаткам же технологии можно отнести всего два фактора. Во-первых, поверхность металла не получает необходимого для дальнейшей окраски профиля, как это отмечается при пескоструйной обработке. Во-вторых, работы не выполняются при минусовой и нулевой температуре, так как вода в установке может замерзнуть.

Источник

Водяной резак по металлу своими руками

Новые высокотехнологичные способы обработки материалов нередко базируются на принципах естественных природных явлений. Гидроабразивная методика как раз к таким и относится, повторяя процесс эрозии. Суть ее заключается в воздействии водной среды на поверхность материала. Конечно, для производственной сферы данная технология была оптимизирована, например за счет совмещения жидкости с инородными элементами. Кроме этого, гидроабразивная резка металла предполагает подачу струи под сильным давлением, в результате чего достигается и высокая скорость обработки.

Особенности технологического процесса

Как уже отмечалось, технология базируется на принципе естественной эрозии. То есть физическое воздействие на обрабатываемый материал происходит за счет высокоскоростной струи, смешанной с твердыми абразивами. В ходе операции скоростной поток твердофазных элементов выполняет отрыв и унос из места обработки мелких частиц металла. Эффективность, с которой происходит гидроабразивная резка металла, зависит от множества параметров организации данного процесса. Например, имеет значение состав струи, расход воды и сила давления. Отдельного внимания заслуживает и абразивный материал – специалисты подбирают фракцию в соответствии с требованиями к характеристикам раскроя.

В отличие от других методов обработки данная техника не предполагает деформирующего и теплового воздействия. Это значит, что гидроабразивная резка металла позволяет сохранять первоначальные физико-механические качества заготовки. Но для достижения ожидаемого результата необходимо использовать специальное оборудование.

В чем заключается принцип действия и технология резки металла водой?

Давайте рассмотрим технологию резки металла водой и принцип ее действия. Во время различных работ (как в промышленности, так и в быту) часто приходится разрезать металлические конструкции. Для этой цели применяется механическая, лазерная, кислородная, плазменная резки. То есть, для разрезания металлов используется в основном механическое воздействие или высокая температура.

Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Например, при механической резке происходит деформация металла, а при газокислородной или плазменной – к его окислению.

Преимущества и недостатки гидроабразивной резки

В современной промышленности активно используется новый вид резки металла с помощью воды. Такая резка называется водно-абразивной или гидроабразивной. Впервые этот метод был использован в авиастроительной промышленности.

У данной технологии отсутствуют недостатки, которые присущи разрезанию металла механическим воздействием или высокой температурой. Впервые такая технология была применена в 70-х годах прошлого века. В промышленности ее активно стали использовать в конце XX века.

Разрезание металла посредством воздействия воды и абразива имеет ряд преимуществ.

1. Обрабатываемое изделие не нагревается и не деформируется.
2. Высококачественный рез, поэтому нет необходимости в последующей обработке изделия.
3. Потери металла – минимальны.
4. Обрабатывать детали можно любого размера и в любом режиме – ручном или автоматическом (без участия человека).

Изделия из любых металлов обрабатываются с одинаковой скоростью. Работа состоит из одного этапа – перенастраивать оборудование не нужно. Следовательно, времени такая резка требует меньше, чем другие виды. Гидроабразивная резка идеально подходит для обработки тугоплавких материалов и сталей. И еще один приятный момент: такая работа не сопровождается выделением дыма, запаха и пыли.

Применяя водно-абразивную резку, можно получить детали различной формы – нужно только задать определенные параметры с помощью числового программного управления. Этот фактор позволяет активно применять данный метод для получения различных предметов, предназначенных для украшения интерьера, зданий и т. п.

Есть у водно-абразивной резки и недостатки. Во-первых, для металлов, подверженных коррозии, могут быть негативные последствия. И, во-вторых, этот вид резки требует больших финансовых затрат. Весь механизм нужно постоянно осматривать. Оборудование часто выходит из строя и требуют ремонта или замены.

Оборудование

Станок для гидроабразивной резки состоит из:

• насоса высокого давления;
• инструментальной головки;
• рабочего стола;
• системы перемещения, оснащенную ременным приводом или устройства управления с ЧПУ;
• рабочей ванны (из нержавеющей стали);
• емкости для подаваемой воды;
• бака для абразивного материала;
• компрессора для подачи абразивного материала;
• датчика, предназначенного для контроля абразива;
• смесительной камеры;
• выносного пульта с маховиком, предназначенного для упрощения процедуры управления;
• устройства, предназначенного для удаления останков обрабатываемого материала;
• устройства, предназначенного для подачи обрабатываемых деталей.

Технология

Режущим инструментом при гидроабразивной резке является струя воды совместно с абразивным материалом. Струя воды подается на высокой скорости под большим давлением – от 2000 до 5000 атмосфер. В некоторых устройствах давление может достигать 6000 атмосфер.

Вода проходит через сопло, толщина которого составляет 0,1 мм. Скорость воды при этом увеличивается, и может достигать значения 1200 м/с и даже выше. Поток воды фокусируется, он может разрезать почти все металлы. Расход воды составляет до 4 л/мин.

После сопла вода попадает в смеситель. Сюда же подаются частицы абразивного материала. В этом месте происходит смешивание воды и абразивного материала. Абразив подается тангенциально. На заготовку попадает смесь воды и абразива. Под воздействием сфокусированного скоростного потока происходит отрыв частиц обрабатываемого материала из реза.

Принцип действия установки для гидроабразивной резки

Во время процесса резки важно придерживаться определенных параметров и соблюдать правила пользования станком. Здесь важно, какое давление воды используется, какой расход, скорость струи, количество подаваемого абразивного материала.

На схеме цифрами показаны:

• 1 – подача воды;
• 2 – сопло;
• 3 – абразивный материал;
• 4 – смесительное устройство;
• 5 – кожух;
• 6 – струя воды и абразива;
• 7 – обрабатываемый материал.

Процесс гидроабразивной резки металла включает в себя 4 этапа:

1. Заготовка помещается в ванну с водой и закрепляется. На неавтоматизированном устройстве это нужно делать своими руками, на станке с ЧПУ – с помощью программы.
2. В ванну помещается инструментальная головка, в которую подаются вода и абразив. При этом устанавливаются необходимые рабочие параметры (давление воды, расход и т. д.).
3. Инструментальная головка направляется на обрабатываемый материал.
4. Струя воды и абразива разрезает заготовку.
5. Абразивный материал после резки фильтруется и сушится.

Перечисленные этапы при работе устройства постоянно повторяются. Металл разрезается из-за удара частиц абразива. Вода, при этом выступает в качестве носителя режущих частиц (то есть, абразива). В качестве абразива используются:

• кварцевый песок;
• карбид кремния;
• гранатовый абразив;
• электрокорунд;
• оливин.

У перечисленных материалов есть общие преимущества – низкая цена, высокие режущие свойства и твердость. Благодаря твердости и повышенной устойчивости эти материалы можно использовать неоднократно. В отечественной промышленности главным образом в качестве абразива используется кварцевый песок.

Активно данный вид резки применяется для обработки заготовок из легированной стали. Это обусловлено тем, что струя воды и абразива не нарушает состав такой стали. Кроме металлов, можно обрабатывать стекло, камень (природный и искусственный), бетон и железобетон. Но, для каждого материала есть свои пределы по толщине:

1. Цветные металлы, сплавы и нержавеющая сталь – максимум 150 мм.
2. Композитные материалы, углепластики – максимум 200 мм.
3. Природный и искусственный камень – максимум 300 мм.

: резка металла водой.

Техника безопасности

Процесс гидроабразивной резки не представляет особой опасности. Расстояние от трубки, из которой выходит струя, до обрабатываемой поверхности – всего 2,5 мм.

Это исключает воздействие струи на руку. При превышении давления воды выше допустимого открывается сбросной клапан, который снижает давление до рабочего.

Тем не менее при работе на станках следует соблюдать определенные меры безопасности.

• Ни в коем случае не допускайте воздействия струи на тело. Такая струя способна разрезать металл толщиной 150 мм, что уж говорить про руку. Во время работы руки держите на максимально возможном расстоянии от зоны резки. Перед включением станка убедитесь в отсутствии посторонних предметов на пути резки.
• Защищайте глаза и органы слуха. Обязательно используйте защитные очки и беруши (или наушники).
• Не кладите руки на рабочий стол.

Обработка металлических изделий с помощью струи воды и абразива все больше применяется в современной промышленности (в основном, в машиностроении и металлургии). Технология и оборудование постоянно совершенствуются, чтобы избежать существующих недостатков или минимизировать их.

Лидерами в производстве аппаратов для гидроабразивной резки являются американские компании Jet Edge, Flow, OMAX, итальянские WaterJet Corp Inc. и Caretta Technology, голландская Resato, чешская PTV, шведская Waterjet Sweden, финская ALICO, швейцарская Bystronic.

Оборудование для резки

Обычно для выполнения таких операций применяют специальные установки. В качестве их основы выступают несущие опоры из нержавеющего металла. Для поддержания заготовок применяются быстросменные ребра, которые также позволяют защищать опоры от воздействия рабочей струи. В целях обеспечения защиты рабочего участка от пыли и шума станок также снабжают механизмом быстрого управления водой. То есть в процессе операции обрабатываемый материал может полностью находиться в водной среде. Что касается эксплуатационных возможностей, то станок гидроабразивной резки металла дает возможность справляться с нержавеющей сталью толщиной до 200 мм. Примечательно, что показатели твердости материала для станков такого типа не имеют значения. Тонкая высокоскоростная струя диаметром в 1 мм способна выполнять четкую резку с высоким допуском.

Плюсы резки металла гидроабразивной струей воды

Оборудование, которое применяется для резки металла с помощью гидроабразива, незаменимо в обработке толстостенных изделий. Только эти станки могут обеспечить высочайшее качество линии среза. После резки рабочей зоны 200-мм стального листа, на поверхности линии среза не появляется ни заусениц, ни окалин.
Идеальный срез в сочетании со щадящим режимом температур — это еще не все преимущества, который имеет водно-абразивный способ. Высокая цена оборудования с лихвой компенсируется экономией на крепежных узлах и элементах, которые не требуются даже во время работы с тонкостенными изделиями.

Отсутствие пыли и дымовой завесы, а также иных неблагоприятных факторов – еще одно из многих преимуществ гидроабразивной резки. Кроме этого, нет необходимости делать замену изношенных режущих частей и следить остроту резака, потому что его, по сути, нет. Вместо него роль режущей части играет струя воды вместе с абразивными частичками.

Процедура гидроабразивной обработки среза происходит за один этап. Причем скорость работы проходит без задержек, показатель скорости порезки не снижается, даже когда необходимо обрабатывать толстостенные изделия.

Универсальные показатели станков для порезки металла дают возможность на одном устройстве одновременно проводить обработку различных материалов — это резина, стекло, пластик или многослойный материал.

Гидроабразивные станки для резки металла характеризуются безопасностью эксплуатации, поэтому могут устанавливаться на предприятиях с большим риском взрывоопасности.

Вспомогательные устройства

С целью повышения точности резки некоторые модели станков обеспечиваются и устройствами позиционирования. Их представляют индуктивные линейные сенсоры, с помощью которых оператор может достичь повышенной точности фиксации. Правда, многое зависит и от выполнения осей перемещения – в лучших моделях комбинация направляющих и датчиков позиционирования дополняется плавностью хода и оптимальной скоростью движения. Также установка гидроабразивной резки металла может комплектоваться баком для абразива. В процессе работы он автоматически пополняет запасы этого компонента, ориентируясь на информацию датчиков контроля.

Установка гидроабразивной резки металла водой под давлением с ЧПУ

Резка металла водой под давлением — один из самых удобных и эффективных вариантов обработки изделий. При использовании гидроабразивного станка не нужна дополнительная шлифовка материалов после резки, но стоимость его очень высока.

Зачем нужен станок для гидроабразивной резки

Гидрорезка применяется в случаях, когда нет возможности штамповать или отливать детали, а также если данные методы невыгодны. С помощью станка материалы рассекаются водой без прямого механического воздействия. Обычно применяется в промышленных целях, когда требуется высокая скорость и точность обработки материалов.

Как сделать станок гидроабразивной резки своими руками

Самодельный станок для гидроабразивной резки металла обычно изготавливают без применения числового программного управления (ЧПУ). Ответственность за направление деталей ложится на плечи мастера, управляющего процессом резки.

Для изготовления устройства пригодятся составляющие, которые нельзя собрать самостоятельно. Самым затратным будет приобретение приспособлений для высокого давления в устройстве для направления режущей струи.

Наиболее простым вариантом станет создание станка с ручным управлением. Однако, есть возможность установки гидроабразивной резки металла с ЧПУ, которое позволит расширить возможности обработки материалов.

Чтобы изготовить станок нам потребуются:

• насос высокого давления;
• трубопроводы высокого давления;
• режущая головка;
• координатный стол с ванной;
• приводы, ответственные за перемещение режущей головки, а также за действие системы управления;
• механизм, подающий абразив;
• бак-отстойник;
• насос низкого давления;
• система фильтрации.

Применяться устройство будет при высокой влажности, поэтому части агрегата должны быть выполнены из нержавейки, пластика и аллюминия. Это защитит гидроабразивный станок от коррозии.

Пошаговая инструкция по сборке и настройке

Чтобы сделать станок для гидроабразивной резки своими руками, пригодится схема и чертеж.

Для производства оборудования рекомендуется использовать насос прямого действия. Его стоимость меньше, а ремонт осуществлять гораздо проще.

1. Необходимо соединить режущую головку с насосом, используя трубки высокого давления. Приобрести их можно в магазинах автозапчастей. К режущей головке следует взять в комплекте штурцеры (втулки) для замены. С помощью втулок легко будет менять насадки для резки.
2. Между насосом и режущей головкой необходимо установить ресивер. Это поможет ликвидировать импульсы и повысить устойчивость водной струи.
3. Изготовлением координатного стола можно заняться самостоятельно. Для его сборки используют нержавеющую сталь. Глубина ванны должна составлять минимум 1 метр. При недостаточной глубине струя воды может разрушить станину. Метровый слой воды помогает гасить давление до 600 атм. Стол для работы конструируют в виде сот или ребер, после чего устанавливают в ванну. Рабочий стол необходимо делать съемным, так как даже если глубина бассейна будет достаточной, стол со временем будет разрезан водой. Ребра изготавливаются из металла или пластмассы.
   Если станок съемный, станина при работе не перемещается, двигается только режущая головка, изменяя свое положение относительно заготовки.
4. Чтобы обеспечить перемещение, следует создать платформу, которая сможет перемещаться (продольно и поперечно). Есть возможность дополнительной установки поворотного механизма, помогающего изменять угол режущей головки, и устройства, отвечающего за высоту режущей головки (это позволяет проводить резку деталей различной толщины). Устройство подачи абразива рекомендуется приобрести, так как он изготовлен из специальных материалов, а также оснащен регулятором подачи песка.
5. В качестве бака для воды можно использовать любую емкость из пластика объемом примерно 2 куба. Выходящая жидкость при помощи насоса низкого давления подается на насос высокого давления.
6. Рядом с баком устанавливают сепаратор, который отвечает за отделение песка от воды, и система фильтрации.

Для полноценной работы аппарата следует вовремя производить замену абразивных материалов и изношенных деталей (уплотнителей и элементов насоса высокого давления). Расход абразива зависит от того, какой материал разрезают. Например, при обработке металла максимальной толщины расход он составит примерно 500-600 г в минуту.

Ручные станки для резки

Обычно к этой категории станков относят модели, не имеющие ЧПУ. Иными словами, управление рабочим процессом в определенной мере перекладывается на оператора. Пользователь своими руками должен выставлять угол наклона резки, а в некоторых случаях и фиксировать позицию функциональной установки. Но при условии соблюдения правил эксплуатации в этом случае также можно рассчитывать на высокую точность, с которой будет выполнена гидроабразивная резка металла. Оборудование без программного обеспечения снабжается теми же техническими узлами, что и более совершенные модели. Поэтому теоретически качество выполнения должно сохраняться на оптимальном уровне. Более того, в некоторых ситуациях самостоятельная настройка и контроль резки позволяют достичь более высоких результатов обработки.

Техника выполнения резки своими руками

Управление процессом резки в ручном режиме предусматривает, что пользователь будет самостоятельно осуществлять подачу заготовок и контролировать их передвижение с позиционированием. Также в некоторых случаях в перечень операторских задач входит и регуляция системы охлаждения. На практике гидроабразивная резка металла своими руками выполняется посредством специальных кнопок. Например, для позиционирования оператор должен ввести несколько значений по координатам. Но даже ручное управление полностью не избавлено от контроля со стороны электронной системы. Так, при вводе ошибочных данных техника возвращает значения рабочих показателей в исходное положение.

Плюсы и минусы технологии

К достоинствам резки такого типа можно отнести четкость линии раскроя, возможность справляться практически с любыми металлами, а также взрыво- и пожаробезопасность операции. Среди недостатков такой обработки отмечают низкую скорость при работе с тонколистовой сталью, невысокий уровень износостойкости функциональных элементов и дороговизну расходного материала, то есть абразива. Тем не менее экономически технология себя оправдывает. Например, услуги гидроабразивной резки металла позволяют качественно справиться с ответственными операциями при подготовке материала для последующего монтажа. Более того, сэндвич-панели, сотовые листы и другие ячеистые стройматериалы можно резать только таким способом. Для повышения производительности многие компании также практикуют и пакетную резку, что позволяет экономить время.

Особенности гидроабразивной резки

Технология гидроабразивной резки играет значительную роль в ходе обработки толстостенных заготовок из различных типов металла. Специалисты отмечают особую роль установок для гидроабразивной резки при создании труб разных диаметров и видов. Технология позволяет обрабатывать металл таким образом, чтобы на заготовках не оставалось окалин и других последствий резки.

Несмотря на относительно высокую стоимость аппаратов данного типа, они довольно просты в применении и не требуют дополнительных узлов для крепления обрабатываемых заготовок. К тому же при работе с гидроабразивными станками не создаются тучи пыли из отходов производства. Поскольку режущий инструмент фактически отсутствует, то не надо заниматься его заменой или следить за его остротой.

Абразивная резка металла осуществляется струей воды и абразивными элементами. Это позволяет не замедлять скорость обработки материалов, даже если они обладают очень заметными габаритами.

Точность и универсальность гидроабразивной резки позволяет работать не только с металлами, но и со стеклянными, пластиковыми и деревянными деталями. К тому же оборудование для гидроабразивной резки отличается безопасностью при работе и может быть установлено практически на любых производствах.

Источник