Cięcie strumieniem wody jest jedną z popularniejszych technologii obróbki materiałowej. Zawdzięcza to szerokim możliwościom cięcia wodą, zarówno jeśli chodzi o materiały, jak i dokładność. Nie bez znaczenia jest również gładkość ciętych powierzchni oraz mniejsza energochłonność procesu, co przekłada się również na jego koszt. Czym jest cięcie wodą i jakie są jego zalety? Wyjaśniamy w naszym tekście.

Cięcie wodą - co to jest?

Cięcie wodą to technologia, która dynamicznie rozwinęła się po II Wojnie Światowej. Początkowo, wodą cięto miękkie materiały, ale stopniowo zwiększano ciśnienie i okazało się, że można w ten sposób ciąć nawet twarde materiały.

Obecnie woda z dodatkami substancji ściernych może być używana do cięcia niemal wszystkich materiałów od stali przez kamień, aż po drewno. W celu przebicia się przez obrabiany materiał używa się strumienia wody, natryskiwanego pod wysokim ciśnieniem wzdłuż linii cięcia. Bardzo często cięcie wodą określa się też angielskim terminem - waterjet. Metoda ta pozwala ciąć nawet elementy o grubości dochodzącej do 460 mm.

Cięcie wodą daje możliwość osiągnięcia dużej precyzji. Elementy mogą być wycinane z dokładnością do 0,1 mm. W zależności od twardości materiału, stosuje się czystą wodę lub wodę z domieszką materiału ściernego - najczęściej granatu. To czerwony kamień szlachetny, który jest tłoczony razem z wodą, stosowany również do produkcji papierów ściernych oraz piaskowania.

Waterjet polega na poddaniu wody działaniu ogromnego ciśnienia i wtłoczeniu jej systemem przewodów do głowicy tnącej. Wprawdzie wody nie można skompresować, ale pod ogromnym ciśnieniem woda ma wyższą temperaturę.

Jak to się dzieje, że woda nie uszkadza głowicy tnącej? Otóż jest ona wykonana z kamieni szlachetnych, takich jak diament, rubin i szafir. Woda natryskiwana jest z ogromną prędkością, sięgającą 800 m/s, co jest równoważne blisko 2,5-krotności prędkości dźwięku.

Jakie materiały można ciąć przy pomocy Waterjet?

Cięcie strumieniem wody jest bardzo efektywną metodą obróbki materiałów, umożliwiającą formowanie dowolnych surowców. Przyjrzyjmy się kilku z nich.

Metale – cięcie wodą pozwala bezpiecznie, szybko i precyzyjnie ciąć metale od metali kolorowych po stal nierdzewną. Warto podkreślić, że cięcie strumieniem wody jest możliwe nawet na grubych elementach - do 200 mm. Dodatkowo, na powierzchni obrabianego materiału nie pozostają drobinki, a co za tym idzie można przystąpić do etapów wykończeniowych. Wodą można wycinać dowolne linie - proste, krzywe oraz kształty.

Kamień - cięcie wodą doskonale nadaje się również do obróbki kamienia, zapewnia precyzyjne cięcie tego naturalnego surowca. Podatne na cięcie wodą są również konglomeraty. Wodą można ciąć płyty skalne, płytki ceramiczne, marmur i granit. Maszyny do cięcia wodą zużywają również mniej energii, ponieważ nie muszą wywierać nacisku na obrabiany materiał.

Szkło - technologia waterjet może być stosowana do cięcia szkła, naturalnego oraz sztucznego. Podczas cięcia nie wytwarza się ciepło, dzięki temu szkło pozostaje w niezmienionej formie. Nie dochodzi do odkształcenia, ani strat materiału. Proces jest przyjazny dla środowiska, ponieważ nie wymaga użycia chemii.

Tworzywa sztuczne - cięcie strumieniem wody można zastosować także do cięcia materiałów sztucznych, takich jak: kompozyty, włókna szklane i twarde gumy. Materiały nie są podgrzewane, co sprawia że zachowują swoją strukturę i właściwości plastyczne. Cięcie wodą można wykonać na arkuszach, rurach z tworzywa czy foliach. Warto dodać, że w czasie cięcia nie wydzielają się żadne toksyczne gazy.

Cięcie wodą - zalety i dokładność

Waterjet jest metodą uniwersalną i można ją zastosować do wielu rodzajów materiałów, co sprawia, że jest z powodzeniem wykorzystywana w wielu branżach. Brak oddziaływania cieplnego powoduje, że cięciu wodą można poddać, drewno, papier, ale również szkło oraz metale bez utraty ich właściwości.

Cięcie strumieniem wody jest nie tylko technologią precyzyjną, ale należy podkreślić, że cięte powierzchnie są gładkie i pozbawione zadziorów. To pozwala na uniknięcie dodatkowych czynności związanych z polerowaniem. Warunkiem tej dokładności jest jednak profesjonalne ustawienie parametrów cięcia, a takie można osiągnąć tylko w sprawdzonych firmach.

Kolejna zaletą, jaką posiada cięcie wodą są stosunkowo niewielkie siły oddziałujące na przecinany materiał. To sprawia, że przecinane materiały nie są w najmniejszym stopniu wypaczone, a to z kolei wpływa na ich strukturalną wytrzymałość.

Warto podkreślić, że cięcie wodą daje duże oszczędności materiału. Wyjątkowa precyzja powoduje, że powstają niewielkie ilości złomu, co ostatecznie wpływa również na koszty produkcji. Jest to technologia przyjazna dla środowiska. Strumień wody jest wyhamowany w specjalnym basenie, a pył powstały w czasie ścierania, może powrócić do gleby jako odpad, bo jest to proszek skalny.

Możliwości, jakie daje cięcie strumieniem wody

Cięcie wodą (waterjet) to jedna z najbardziej uniwersalnych technologii cięcia materiałów. Nie ma drugiej takiej metody, którą można z powodzeniem zastosować w tak skrajnie różnych materiałach, jak np. papier czy tytan. Ta sama maszyna może ciąć ceramikę, stopy stali i tworzywa sztuczne.

Porównanie cięcia strumieniem wody z innymi metodami wskazuje wysoką dokładność tej metody. Jedynie elektrodrążarka drutowa jest w stanie wykonywać cięcie z większą precyzją, nawet do dziesiątych tysięcznych części centymetra. Jest to jednak metoda znacznie wolniejsza i droższa od waterjet.

Tradycyjna metoda obróbką skrawaniem nie jest konkurencyjna w stosunku do cięcia wodą. Jest to raczej metoda uzupełniająca i bardzo często te dwie metody stosowane są do produkcji jednego elementu. Obróbka skrawaniem jest bardzo dokładna i służy do wytwarzania elementów o największej precyzji wykończenia. Ponadto, wielu form nie można wykonać cięciem wodą, np. otworów nieprzelotowych, bo strumień wody przecina na wylot materiał na swojej drodze.

Często obróbka skrawaniem jest stosowana do wykończenia materiałów wcześniej ciętych strumieniem wody. To wydłuża znacznie żywotność narzędzi tnących, a materiał nadal zachowuje swoje właściwości.

Cięcie wodą - jakie branże skorzystają?

Cięcie wodą, znane również jako waterjet, to metoda obróbki materiałów, pozwalająca na precyzyjne cięcie różnorodnych materiałów, takich jak: stal nierdzewna, ceramika, szkło, poliwęglany, metale, kamień, tworzywa sztuczne, guma czy drewno. Dzięki temu, cięcie wodą znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Przykładowo w lotnictwie służy do obróbki elementów z materiałów kompozytowych, które służą później do budowy skrzydeł i kadłubów.

Cięcie strumieniem wody może być stosowane również w budownictwie i architekturze. Cięcie wodą może posłużyć np. do przygotowania elementów kamiennych budowli, pomników i budynków. Również branża meblarska może korzystać z możliwości cięcia wodą do produkcji ozdobnych lub nośnych części mebli.

Ponadto, waterjet znajduje zastosowanie w metalurgii, motoryzacji oraz w produkcji urządzeń i komponentów elektronicznych. Cięcie strumieniem wody nie uszkadza obrabianego materiału, minimalizuje odpady oraz nie generuje wysokich temperatur w czasie obróbki.