ВОДНО РЯЗАНЕ, ПЛАЗМЕНО РЯЗАНЕ, ЛАЗЕРНО РЯЗАНЕ
СРАВНИТЕЛНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Технологията на рязане с вода (водно- и водноабразивно рязане), лазерното рязане и плазменото рязане имат еднаква област на приложение и се явяват конкурентни технологии.
Всяка от изброените технологии има своите предимства и недостатъци.Следва да се отбележи, че лазарното лъчение се явява универсален инструмент (рязане, маркиране, усилване и др.).Областта на приложение на водна струя под високо налягане също не се ограничава единствено с разделяне на материали.
Термични процеси (като лазера например) често причиняват обгаряне, закаляване и разтопяване на рязаните материали.Лазерното и плазменото рязане напрягат, създават микропукнатини, както и структурни изменения в обработваните материали.
Провеждани са редица експерименти за сравняване ефективността на водноабразивното рязане по отношение традиционни технологии – елмаз, лазер, ултразвук, плазма.Като „най-силен конкурент” е избрана лазерната технология, като такава с по-голяма ефективност и производителност от плазменото, механичното и ултразвуковото разделяне.
На разделяне с всеки от двата конкурентни метода са били подложени пакет метални пластини, всяка с дебелина от 0,3мм.В резултат на изпитанието се установява, че при обща дебелина на пакета по-малка от 5мм по-голяма ефективност (като енергоемкост и скорост) има лазерната технология, докато при дебелини по-големи от 5мм абсолютен превес има технологията на водноабразивно рязане.
Какви преимущества и недостатъци има технологията на водноабразивно рязане в сравнение с другите възможни методи?
Най-важно предимство на водната струя с високо налягане пред останалите методи на разделяне е отсъствието на нагряване на обработваните заготовки, т.е. отсъствие на термично въздействие, което изключва термичното напрягане и деформации върху материала, а също възможно замърсяване с вредни изпарения и газове, запрашеност – ефекти, появяващи се при лазерно рязане на изкуствени материали, които по правило изискват потискане.
За листов метал, ламиниран с пластмаса, водното рязане често е единственото решение, което не оказва негативно влияние на външното покритие.
Освен това определени материали, преди всичко с по-голяма дебелина, не позволяват ефективно рязане чрез използване на термични процеси.
Водноабразивното рязане се явява единствената алтернатива за рязане на стъкло (освен традиционните механични методи).Невъзможно е например рязане на стъкло с лазер, тъй като лазерният лъч буквално преминава напречно през прозрачния материал без да го разрушава.Водноабразивното рязане несъмнено не отстъпва по скорост на елмазното рязане, дори когато се правят само прости прави срезове, но никоя друга технология не позволява такава сложност на контурите при обработка на стъкло.
И някои други материали не могат да бъдат рязани успешно с лазер по причина на отразяването на лъча – например мед.Водноабразивното рязане на мед и медни сплави е напълно успешно.
Определени материали, преди всичко с по-голяма дебелина, също не позволяват ефективно рязане с използване на термични процеси.Материали като титан, неръждаема стомана, мед и алуминий създават свои специфични проблеми при лазерно рязане.При обработка на композитни оптически влакна или минерали кохерентният светлинен лъч пък изобщо не може да се използва.
Водната струя не упражнява директен натиск върху повърхността на материала.Механичното въздействие е само на микроскопично ниво.По такъв начин, независимо от голямата кинетична енергия на водната струя, се избягва каквато и да е деформация на материала и срезът се изпълнява без появата на неравности върху рязаните материали).
Технологията на водното рязане притежава още едно неоспоримо предимство – тънката като косъм струя същественно намалява загубите на материал в сравнение с традиционните процеси.
Изискванията към съвременните производства включват не само висока производителност и качество, но и възможност за обработка на много сложни форми без ограничения в дебелина и разнообразие на материалите.Срезове с каквато и да е сложна форма, скосени ъгли, минимални вътрешни радиуси, възможност да се започне процеса на рязане по всяко време, незабавно врязване (piercing) в материала – всичко това се постига чрез технологията на водноабразивно рязане с невероятна гъвкавост по отношение разнообразието от материали.
Не е за пренебрегване и високата екологичност на процеса – не се създават прах, отломки, стружки или химически замърсители на въздуха.
Изключително важно предимство пред лазерното рязане е възможността да се изрязват сложни профили без скъпоструваща последваща доработка на детайлите (шлайф) и при това при достатъчна висока производителност.
Генерираната в процеса на рязане топлина мигновено бива отнесена от водната струя.В резултат не се забелязва забележимо повишение на темперетаурата в детайла.Тази характеристика е решаваща при обработка на особено чувствителни към нагряване материали.Неголямата сила на натиск (1-100 Н) и температура (60 - 90 oС) в зоната на рязане практически изключват деформация и закаляване на заготовката в зоната на рязане.Нито една друга технология не може да осигури отсъствие на термично влияние на метала в близост до точката на врязване.
Текстилни тъкани, влакнисти материали, тънка пластмаса, замразени храни, хартия, термопласт и др. могат да бъдат успешно рязани и САМО с вода (без абразив) със скорости до 2 000мм/мин.
