Obdelava z vodnim curkom

Vodni curek fleksibilno reže kovine, plastiko, kompozite, steklo, kamen, gumo …

Moč vodnega curka so v industriji začeli uporabljati v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Enostaven princip - tanek vodni curek z zelo veliko hitrostjo  učinkovito reže različne materiale - je pokazal veliko uporabnost in še velik potencial za izboljšave. Ta je bil v skoku realiziran v osemdesetih letih, ko je bil vodi dodan abrazivni material. Tako je bilo mogoče rezati ne le papir, usnje, plastiko ipd., temveč tudi najtrše kovine, keramiko in kompozite.

Princip delovanja

V naslednih letih se je tehnologija obdelave z vodnim curkom hitro razvijala naprej. Proizvajalci so bistveno izboljšali šobe, visokotlačne črpalke in druge komponente strojev, predvsem pa izboljšali programsko opremo, ki omogoča enostavno upravljanje strojev oz. proizvodnjo najrazličnejših delov. Zaradi teh lastnosti so postali stroji z vodnim in z abrazivnim vodnim curkom po letu 1990 v proizvodnih dvoranah vse bolj priljubljeni.

Rezalna glava

  
Vodni curek s trikratno hitrostjo zvoka

Današnji obdelovalni stroj na osnovi vodnega curka vsebuje zmogljiv sistem črpalka/ojačevalnik, ki “proizvaja” vodo s tlakom 4.000 barov (in več), šobo majhnega premera (0,18 do 0,40 mm), ki je pri abrazivni izvedbi iz zelo trdega materiala (safirja ipd.). Rezultat te kombinacije je izredno visoka izhodna hitrost curka – do 2,5-kratne hitrosti zvoka.

Šoba in visokotlačna črpalka-sistem (KTM)

Zelo pomemben del tovrstnih strojev je programska oprema. Ta lahko občutno poveča hitrost in natančnost rezanja. Na tem področju je bil v zadnjih letih dosežen še poseben napredek. S tem so stroji na vodni in abrazivni vodni curek postali še bolj konkurenčni elektroerozijskim, rezkalnim, rezalnim (s plazmo) in laserskim strojem. Zaradi svojih velikih prednosti največkrat dopolnjujejo obstoječo proizvodno opremo, včasih pa tudi nadomestijo omenjene tehnologije. V naprednih proizvodnih sredinah so rezalni stroji z vodnim in abrazivnim vodnim curkom že postali standarna naložba.

Vodni curek pod visokim tlakom hitro izrezuje enostavne in kompleksne oblike iz mehkejših materialov (kartona, papirja, plastike, lesa, tekstila, gume ipd), z abrasivnim dodatkom pa za to tehnologijo praktično ni materiala, ki ga ne bi zmogla: trda guma, trd les, kamen, baker, aluminij, jeklo, nerjavno jeklo, kompoziti, keramika, steklo, …   do materialov z višjo trdoto od aluminij-oksidne keramike – brez toplotnih ali mehanskih vplivov, ki so povezani s klasičnimi postopki.  

Primeri izrezanih kosov iz različnih materialov

Pri tako široki paleti materialov so različne tudi debeline, ki običajno nastopajo v praksi oziroma jih še zmore prerezati vodni (abrazivni) curek. Jeklo do debeline 50 mm in aluminij do debeline 80 mm sta vrednosti, do katerih sta kakovost reza in hitrost rezanja v ugodnem razmerju. Rezati pa je mogoče tudi dva ali trikratni navedeni debelini jekla in aluminija. Še večje debeline pa so mogoče pri mehkih materialih, n.pr. pri plastični gobi do 600 mm.

Rezalne hitrosti (mm/min) - nekaj primerov

vir: Flow International Corp.

Mnogotranski in učinkoviti

Stroji z vodnim curkom veljajo za najbolj mnogostranske med obdelovalnimi stroji. Nobena druga vrsta ne reže ali obdeluje tako širokega spektra materialov. Pri tem pa uporabljajo samo eno orodje, kar pomeni, da odpadeta zamudna menjava in nastavljanje orodij. Ker ni potrebe po močnem vpenjanju obdelovanca, je tudi čas za njegovo vpenjanje in nastavitev minimalen. Tako ti stroji omogočajo zelo hiter prehod s proizvodnje enega izdelka na drugega, kar je v času hitrega lansiranja izdelkov na trg velika konkurenčna prednost.

IFB2, Flow International Corp., najbolj razširjen stroj na vodni curek.

Zelo pomembna prednost opisane tehnologije je tudi visoka kakovost reza. Ker poteka rezanje s pomočjo erozije in ne toplote ali mehanske sile, so robovi izjemno kakovostni – brez toplotno obremenjenih con ali mehanskih napetosti. Zato material obdrži svojo strukturo, draga dodatna obdelava običajno ni potrebna.

Ozka širina reza vodnega curka se ugodno odraža na prihranku materiala. S tesnim “gnezdenjem” delov je mogoče material optimalno izkoristiti.

“Mrzel” rezalni proces omogoča tudi rezanje več delov hkrati (material naložen eden vrh drugega), kar občutno poveča produktivnost dela. Le-ta se lahko dodatno poveča z več rezalnimi glavami. Za izdelavo delov v večjih serijah so izvedbe strojev z dvema rezalnima glavama vedno bolj pogoste, nekatreri jih imajo še več, tudi deset.

Lahka rezalna glava ter majhne reakcijske sile pri rezanju omogočajo enostavnejšo izvedbo tridimenzionalnega rezanja. Potreba po njem se veča iz leta v leto, saj so novi izdelki vedno bolj kompleksnih oblik. V te namene imajo uporabniki na razpolago 3 D-rezanje z robotom ter petosne stroje.   

Obdelovalni stroji z vodnim curkom so okolju prijazni, saj ne uporabljajo nobenih škodljivih plinov ali tekočin, prav tako pa jih ne proizvajajo.

Z vsemi temi pomembnimi prednostmi so obdelovalni stroji z vodnim in abrazivnim curkom učinkovito orožje v boju s konkurenco. Zaradi hitre, fleksibilne in stroškovno ugodne proizvodnje jih vse bolj uporabljajo proizvodna podjetja, storitvena podjetja in razvojni biroji, kupujejo pa jih tudi arhitektni biroji, umetniški ateljeji in univerze.

DMM

12.12.2006