Хотя исторически водяные струи нашли сначала применение в добыче полезных ископаемых, где первостепенное значение имеет переработка как можно больших объемов породы, существует и стремительно растет спрос на резание водяными струями в области, для которой характерно прямо противоположное требование.[ ...]
Применение водяных струй, как и других, более экзотических средств, например лазерных лучей, электронных пучков и т. п., позволяет устранить все указанные недостатки. Особенно ярко продемонстрировала преимущества, которые дает применение водяных струй для резания, серия опытов, выполненных Канадским национальным научно-исследовательским советом [15]. Работа была выполнена по просьбе одной канадской компании, производящей консервы, которая хотела найти новый способ разрезания фристоунских персиков на половинки. С этой целью были проведены сравнительные испытания водяных струй под давлением 55 МПа диаметром 0,076 и 0,20 мм и лазера на углекислом газе, имевшего ту же мощность. Персики удовлетворительно резались водяной струей — за 0,25 с персик разрезался по всей окружности в поперечном направлении на всю глубину мякоти ( 1 см) до косточки. С другой стороны, лазерный луч за 6 с прорезал широкую щель, лишь частично проходившую через плод и охватывавшую только часть его окружности. На разрезание одного персика водяной струей затрачивалось 0,1 кВт энергии.[ ...]
Высокая скорость водяных струй — от 300 м/с при 70 МПа до свыше 1000 м/с при больших давлениях — позволяет осуществить резание с очень большими скоростями, а их малая толщина (0,3 мм) обеспечивает минимальные потери материала. Пример высокой скорости резания дают результаты опытов, выполненных Канадским национальным научно-исследовательским советом, в которых была достигнута скорость резания газетной бумаги более 600 м/мин.[ ...]
В числе материалов, для резки которых применяют водяные струи, много органических веществ, способных впитывать влагу. Кроме того, к качеству обреза часто предъявляются очень жесткие требования. Поскольку струя воды с увеличением расстояния от среза сопла имеет тенденцию расширяться, приобретая размытые очертания, то для обеспечения необходимого качества приходится принимать специальные меры. В первой установке «Маккартни» применялись высокомолекулярные полимеры, такие, как полиэтилен-оксид, которые растворялись в воде и обеспечивали сохранение целостности струи на больших расстояниях от сопла, одновременно препятствуя смачиванию материала [45]. Приемлемость такого решения подтверждается широким применением полимеров при резке фибергласа. Известно также, что оно позволяет улучшить качество среза по сравнению с получаемым ранее применявшимися методами. Позднее другие производители оборудования для резки водяными струями, главным образом «Флоу индастриз», которая в начале 1970-х гг. стала поставлять на рынок конкурирующее оборудование, нашли другое решение той же задачи, которое состояло в придании соплу особой формы, обеспечивающей не худшее, а иногда даже лучшее качество струи по сравнению с обычным соплом в сочетании с введением полимерных добавок. Обе системы сейчас широко используются в промышленности и во многих отношениях превосходят ранее применявшееся оборудование. Среди их достоинств — локализация резки и связанное с этим устранение фактора риска, обусловленного образованием пыли, и увеличение количества готовых изделий, производимых из того же количества сырья.[ ...]
Примером может служить обувная промышленность. Размеры шкур, из которых выкраиваются детали обуви, зависят от размеров животных. Традиционно сложился такой порядок, что за раскроем шкур следят опытные мастера, а качество раскроя определяется числом заготовок, получаемых из данного куска материала, и зависит от квалификации раскройщика. Для повышения производительности труда при выполнении этой операции были проведены исследования до двум программам с целью найти удачное сочетание резания водяными струями с управлением, осуществляемым компьютером. В одной из этих программ использовалось оборудование фирмы «Флоу индастриз», производимое в США; выполняла программу фирма «Камско ин-корпорейтид» [74]. Другая программа осуществлялась в Великобритании Ассоциацией исследований в обувной промышленности и смежных отраслях. Исследования велись на базе системы «Маккартни» (см. [103]) и показали, что в случае типичных материалов, идущих на изготовление женской обуви, можно добиться экономии 5—15% материала, что в стоимостном выражении составляет 20 долл./ч. Детали обуви вырезаются со скоростью -- 40 см/с, так что на вырезание одной детали средней сложности затрачивается 3 с. В обоих случаях раскраиваемый материал укладывается на сетку из натянутой рояльной проволоки, имеющей достаточную прочность, чтобы выдержать его тяжесть и не пострадать от действия водяных струй за то короткое время, в течение которого перемещающаяся по раскраиваемому материалу режущая струя действует на проволоку.[ ...]
К резанию высоконапорными водяными струями проявлен большой интерес и в пищевой промышленности, так как этот способ за счет малой ширины разреза позволяет свести к минимуму потери продуктов питания. Фирма «Маккартни маньюфэкчуринг» сняла интересный фильм, посвященный практическому применению режущих струй. Упомянем один эпизод, характеризующий возможности такой системы. Оператор проталкивает мешок с зефиром под водяной струей, и тот выходит из-под нее совершенно целым. Пластиковый контейнер сохраняет свою форму, и лежащий в нем зефир также кажется целым. Затем мешок раскрывают и зритель видит, что весь зефир разрезан на части. Фильм убедительно показывает точность и высокую производительность машин для резания водяными струями.[ ...]
Вернуться к оглавлению