Cięcie wodą – charakterystyka metody, zalety i wady  (na stronę)

Popularność technologii waterjet w ostatnich latach wzrasta w bardzo szybkim tempie i już od dawna jest standardem w firmach produkcyjnych. Wzrost zainteresowania techniką cięcia wodą wiąże się nie tylko z możliwościami, jakie daje ta technologia – waterjet pozwala osiągnąć bardzo dużą precyzję w wycince dowolnych kształtów we właściwie każdym materiale, ale i z jej dużą konkurencyjnością – obróbka techniką cięcia wodą coraz częściej wypiera tradycyjne wycinarki laserowe i frezarki, które w wielu przypadkach mogą okazać się zawodne lub niewystarczająco dokładne. Czym jest technologia waterjet i jakie parametry produkcyjne oferuje wykonawcom posługującym się tą metodą?

Czym jest technologia waterjet i jak działa?

Od chwili zaistnienia metody cięcia wodą w przemyśle produkcyjnym założeniem systemu było wykorzystanie strumienia wody ze ścierniwem do wycinki i obróbki materiałów różnego rodzaju. Od tamtego momentu wytwórcy poddają wodę naciskowi bardzo dużego ciśnienia sięgającego nawet 4000 atmosfer, co pozwala na cięcie materiału o grubości sięgającej nawet 30 cm. Dzięki zastosowaniu procesu waterjet mamy pewność, że nie narażamy obrabianego materiału na działanie wysokiej temperatury czy substancji chemicznych i że na jego powierzchni nie powstają nierówności i zgrubienia powstające chociażby przy użyciu metody laserowej.

Podstawą niezawodności technologii waterjet jest sposób wykorzystywania naturalnych własności wody oraz odpowiednich parametrów technicznych. W pierwszej kolejności woda trafia do pompy sprężającej ją do ciśnienia sięgającego nawet 4000 atmosfer, po to, by być potem skierowaną do tnącej głowicy sterowanej przez komputer. W głowicy znajduje się najważniejszy element maszyny – kryza z kamienia szlachetnego o średnicy zaledwie ułamka milimetra – która zamienia energię potencjalną strumienia wody w energię kinetyczną. Dzięki temu procesowi woda osiąga zawrotną prędkość dochodzącą do 1000 m/s i jest w stanie przeciąć każdy materiał umieszczony w zasięgu strumienia tnącego – od szkła, metali i drewna, po lżejsze tworzywa sztuczne.

Cięcie ze ścierniwem i bez ścierniwa

Technika cięcia wodą od samego początku ukierunkowana była na łatwą, szybką i bardzo precyzyjną obróbkę różnych materiałów. Z czasem technologia waterjet stała się bardzo popularna, zaczęto ją zatem udoskonalać i wzbogacać o nowe elementy wspierające. W rezultacie wodą wykorzystywaną do cięcia zaczęto posługiwać się na dwa sposoby: w wersji podstawowej (cięcie czystą wodą) i rozszerzonej (cięcie wodą z dodatkiem drobinek ścierających). W przypadku cięcia ze ścierniwem do wody w jej końcowej prędkości dodaje się bardzo drobne okruszki przypominające piasek, które łączą się z wodą w komorze miksującej. Zastosowanie ścierniwa nie tylko zwiększa siłę nacisku i tarcia wody na materiał, ale i polepsza jej możliwości penetracyjne, dzięki czemu obróbce możemy poddawać nawet bardzo twarde materiały. Do wycinania materiałów miękkich, np. gumy, papieru czy drewna w zupełności wystarcza czysta woda.

Zalety cięcia wodą

Podstawową zaletą technologii waterjet jest jej uniwersalność i niezawodność. Woda jest w stanie przeciąć właściwie każdy rodzaj materiału o grubości dochodzącej do 300 mm, co jest zakresem nieporównywalnie większym w stosunku do możliwości innych technologii tnących. W tym przypadku możemy przecinać bezinwazyjnie właściwie wszystko: szkło, stal, ceramikę, kamień i tworzywa sztuczne, a także materiały, które są łatwopalne. Poza tym technika cięcia wodą jest dużo bardziej ekonomiczna i pewniejsza – waterjet nie wymaga już dodatkowej obróbki, ponieważ wycinane krawędzie nie są poddawane działaniu wysokiej temperatury i pozostają gładkie. W przypadku wycinki laserowej czy plazmowej krawędzie materiału zmieniają swoje właściwości pod wpływem ciepła lub środków chemicznych, co może doprowadzić do odkształceń, pęknięć lub przebarwień. Stosowanie techniki cięcia wodą jest też, w przeciwieństwie do innych technik, przyjazne dla środowiska. Podczas obróbki technologią waterjet nie są wytwarzane żadne gazy i trujące dymy, a ilość odpadów powstających podczas cięcia jest minimalna i traktowana jest jako gruz, który może być wywożony na wysypiska komunalne. W przypadkach lasera czy plazmy gazy, dymy, pyły i spaliny są wpisane w metodę obróbki materiału.

Wady cięcia wodą

Pomimo tego, że metoda waterjet jest obecnie najskuteczniejszą techniką cięcia, ma również swoje wady. Istotną wadą jest chociażby ograniczenie w geometrii wyboru – woda, również z powodu konstrukcji maszyny tnącej, może być wykorzystywana wyłącznie do obróbki powierzchni płaskich i o stałej grubości. Wadą może też być dla wielu czas potrzebny do przecięcia grubych lub bardzo twardych materiałów oraz koszty, jakie się z tym wiążą – im materiał stawia większy opór, tym bardziej wydłuża się proces obróbki i zwiększają się koszty produkcji. Pamiętajmy także, że zastosowanie tej metody pociąga za sobą zwiększoną ilość hałasu.