Laboratorium

Główne zalety technologii cięcia wodą to m.in: wszechstronność, brak strefy wpływu ciepła oraz przyjazność dla środowiska naturalnego.

Usługa wykonywana na przecinarce OPAL WATERJET polega na cięciu skoncentrowanym strumieniem wody (z dodatkiem lub bez dodatku ścierniwa). Maszyna jest wyposażona w pompę firmy UHDE z Niemiec. Ciśnienie robocze wynosi 3800 bar. Przy tych parametrach ciśnienia grubości ciętego materiału to 200 mm, a maksymalne wymiary przecinanego arkusza wynoszą 2000 mm x 4000 mm.

Cięcie samą wodą (bez domieszki ścierniwa) jest skuteczne tylko w przypadku relatywnie miękkich materiałów jak guma, czy pianka. Dodanie ścierniwa do wody radykalnie zwiększa skuteczność cięcia maszyny i daje niemal nieograniczone możliwości w zakresie cięcia najtwardszych materiałów. Technologia ta należy do najdokładniejszych, najszybszych i najbardziej elastycznych sposobów obróbki materiałowej.

Wbrew częstemu przeświadczeniu maszyny te nie są specjalistycznymi urządzeniami tylko do niszowych zastosowań. Są to narzędzia ogólnego przeznaczenia przydatne w każdym poważniejszym warsztacie mechanicznym stosującym obróbkę materiałów.

Kilka z podstawowych zastosowań cięcia wodą z dodatkiem ścierniwa to:

• bardzo precyzyjne wycinanie nietypowych form i kształtów w najtwardszych materiałach (w tym stali zbrojeniowej)
• produkcja seryjna wycinanych elementów, dzięki wykorzystaniu komputerowego systemu sterowania CNC
• produkcja jednostkowa np. elementów do prototypów maszyn i urządzeń, gdzie inne rozwiązania są zbyt kosztowne lub czasochłonne
• cięcie materiałów, które źle znoszą obróbkę termiczną – dzięki zimnemu strumieniowi wody obrabiane elementy nie ulegają odkształceniom i fizycznym uszkodzeniom
• cięcie materiałów, których obróbka innymi sposobami jest bardzo uciążliwa lub wręcz niemożliwa.

Z uwagi na fakt, iż spoiny wykonane wiązką elektronów (WE) charakteryzują się najwyższą jakością, technikę te wykorzystuje się w przemyśle lotniczym, zbrojeniowym, chemicznym.

Dlaczego do spawania metali wykorzystuje się wiązkę elektronów?

• Wiązka elektronowa posiada szereg zalet w porównaniu z metodami konwencjonalnymi. Wiązkę elektronową można zogniskować uzyskując ogromną koncentrację energii na jednostkę, powierzchni (10^6 – 10^9 W/cm2).
• Spoiny wykonane przy użyciu wiązki elektronów cechują się dużą głębokością i b. małą szerokością przekroju poprzecznego.
• Przygotowanie elementów (detali) do spawania jest stosunkowo łatwe. Nie wymaga wykonania faz spawalniczych ani użycia dodatkowego materiału i sprowadza się jedynie do spawania stykających się z sobą płaszczyzn.
• W wyniku zogniskowania wiązki nagrzaniu podlegają jedynie sąsiadujące ze spoiną partie materiału, dzięki czemu spawane elementy nie podlegają odkształceniu.
• Spawanie WE pozwala na uzyskanie dużych prędkości spawania (do 100mm/sek.)
• Spoiny wykonane w próżni przy pomocy WE są całkowicie wolne od wszelkich zanieczyszczeń spawalniczych i nie są narażone na proces utleniania.
• Energię wiązki elektronów w procesie spawania można w łatwy sposób regulować.
• Sterowanie procesem spawania może być w łatwy sposób zautomatyzowane a sam proces jest w pełni powtarzalny.

Co można spawać wiązką elektronów?

Wiązką elektronową można spawać wszystkie materiały spawane tradycyjnymi metodami, a ponadto:

• Stale o zwiększonej zawartości węgla,
• Metale o dużym przewodnictwie cieplnym, np. miedź i jej stopy, aluminium i jego stopy, złoto, srebro, platynę.
• Metale trudnotopliwe, np. wolfram, tantal, molibden, niob, tytan i stopy tytanu,
• Metale chemicznie aktywne, np. beryl, wanad itp.
• Metale o rozmaitych własnościach fizykochemicznych np. taśmy bimetaliczne.

Spawane zespoły mogą składać się z elementów o znacznie zróżnicowanych przekrojach. Z uwagi na obróbkę wymiarową mogą to być detale wykonane „na gotowo” lub w postaci półfabrykatów przeznaczonych do dalszej obróbki. Wiązką elektronową można wykonaną uprzednio spoinę poddać obróbce cieplnej, takiej jak hartowanie bezprzetopieniowe, wyżarzanie, odpuszczanie i w ten sposób sterować jej własnościami.

W przypadku wiązki elektronowej zaletą jest możliwość obrabiania powierzchni nieobrabialnych w sposób konwencjonalny, czystość obróbki (proces odbywa się w komorze próżniowej), wyeliminowanie odkształceń i zmian wymiarowych wsadu, możliwość precyzyjnego, komputerowego sterowania wiązka, dokładna kontrola parametrów nagrzewania i spawania, możliwość obrabiania fragmentów powierzchni obrobionego w zasadzie „na gotowo” wsadu o skomplikowanych kształtach, duża powtarzalność wyników, łatwość automatyzacji, możliwość uzyskania dużej precyzji obróbki (tolerancje rzędu mikrometrów), duża wydajność, bardzo mała energochłonność (sprawność energetyczna dochodzi do 80-90%), wyeliminowania ośrodków chłodzących.

Wiązka elektronów stanowi źródło o bardzo wielkiej mocy (zwykle do kilkudziesięciu kW) i koncentrowanie jej na niewielkiej powierzchni (od kilku mm do poniżej 1nm) zapewnia uzyskanie szybkości nagrzewania nawet w granicach (10^3 – 10^5) K/s i pozwala nie tylko na praktycznie natychmiastowe grzanie, ale również na przetopienie warstwy powierzchniowej oraz niemal natychmiastowe jej ochłodzenie. Do chłodzenia wsadu nie wykorzystuje się dodatkowych ośrodków chłodzących, lecz masę wsadu. Dzięki dobrej przewodności cieplnej materiału wsadu, energia cieplna z miejsca nagrzanego jest bardzo szybko odprowadzana do miejsc położonych głębiej. To tzw. samochłodzenie pozwala na uzyskanie szybkości chłodzenia porównywalnych z szybkościami nagrzewania, pod warunkiem jednak, że objętość strefy metalu nienagranego będzie 5-8 razy większa od objętości strefy metalu nagrzanego, co praktycznie umożliwia nagrzewanie bardzo cienkich elementów o grubości przekraczającej co najmniej 4 razy głębokość strefy nagrzanej.

Do wad należą: duży koszt spawarek elektronowych, zastosowanie ograniczone do wybranych kształtów i niezbyt dużych wsadów (ograniczonych wielkością komory roboczej), konieczność stosowania próżni, konieczność demagnetyzacji obrabianych części oraz ochrona przed promieniowaniem rentgenowskim (w przypadku wysokich napięć przyśpieszających – około 150 kV).

Pod względem jakości obróbki – technologie elektronowe są porównywalne z technologiami laserowymi.

Procesy technologiczne z udziałem WE mają szerokie perspektywy aplikacyjne, są czyste i ekologiczne, a także przyczyniają się do obniżenia energo i materiałochłonności produkcji.

(Opracowano w oparciu o materiały: Doświadczalnego Działu Przemysłowego Instytutu Elektroniki w Warszawie)

Elektrodrążarka wgłębną wykorzystuje się ją do wykonywania wykrojów roboczych w płytkach tnących wykrojników, matrycach kuźniczych i różnego rodzaju formach o skomplikowanych kształtach.

Wielkości charakterystyczne:

• bardzo szeroki zakres roboczy – parametry przesuwów osi 1500x1150x750 mm
• nieruchomy stół roboczy 1750×1350 mm o dużej nośności (8 ton)
• system antykolizyjny

Zalety techniczne:

• Doskonała stabilność monolitycznego korpusu maszyny
• Minimalne zapotrzebowanie miejsca poprzez integrację wszystkich podzespołów maszyny
• Opuszczana wanna dielektryka zapewnia łatwy dostęp do przedmiotu obrabianego
• Sterowanie CNC na bazie PC z systemem operacyjnym Windows
• Technologia generatora High – Power ze strategią technologii obróbki
• Optymalizacja procesu drążenia Digisparc
• Zastosowanie zasad bespieczeństwa CE