Mało kto wie, że skoncentrowany strumień wody pod wysokim ciśnieniem jest w stanie przeciąć nawet najtwardsze materiały budowlane, takie jak stopy tytanu, metal, szkło czy kamień o grubości nawet 150 mm. Co ciekawe technologia tzw. waterjet nie jest nowa, ponieważ pierwsze maszyny przemysłowe wykorzystujące tę metodę cięcia, pojawiły się już w latach 30. XX w. A zatem co zmieniło się na przestrzeni ostatniego stulecia i w jaki sposób cięcie wodą zrewolucjonizowało rynek produkcyjny? Na te i więcej pytań odpowiemy w dzisiejszym artykule.
Cięcie wodą – definicja
Cięcie wodą (ang. waterjet) to metoda cięcia różnych materiałów z wykorzystaniem strumienia wody o ekstremalnie wysokim ciśnieniu. Prędkość wylotowa wody może niekiedy sięgać 760 m/s. Obróbka ta pozwala na przecinanie wodą nawet dużych elementów lub też kilku jednocześnie. W zależności od zastosowanej dyszy i całego systemu dostarczania wody, technologia ta pozwala na obróbkę elementów o grubości od 150 do 460 mm.
Cięcie wodą ma szereg wielu korzyści, a dodatkowo jest bardzo precyzyjne (możliwość wycinania z dokładnością do 0,1 mm). W przypadku średnio twardych materiałów, do ich obróbki wystarczy czysty strumień wody. W pozostałych przypadkach koniecznie jest zastosowanie dodatkowego środka ściernego – tzw. garnetu. Przypomina on zwykły piasek, jednak jest on bardziej twardy i ostry.
⬇️ Sprawdź nasze szlifierki kątowe
Szlifierka kątowa AEG Powertools WS 8-125SK
Szlifierka kątowa AEG Powertools WS 8-125SK480,00 zł215,00 złSzlifierka kątowa AEG Powertools WS12-125SK
Szlifierka kątowa AEG Powertools WS12-125SK569,99 zł461,69 złSzlifierka kątowa Ryobi RAG600-115G 600 W
Szlifierka kątowa Ryobi RAG600-115G 600 W209,00 zł204,82 złSzlifierka kątowa Ryobi RAG800-125G 800 W
Szlifierka kątowa Ryobi RAG800-125G 800 W259,00 zł253,82 zł
Waterjet – jakie materiały można ciąć wodą?
Obróbka hydro-ścierna czy też hydro-abrazyjna pozwala na cięcie najpopularniejszych materiałów budowlanych. Zaliczyć do nich można:
- stal nierdzewną;
- stal węglową;
- ceramikę;
- szkło;
- poliwęglan;
- metale kolorowe i ich stopy;
- kamień naturalny;
- konglomerat;
- tworzywa sztuczne;
- gumę;
- drewno i wyroby drewnopochodne;
- płytki gresowe.
Możliwości są praktycznie nieograniczone i najczęściej firmy oferujące usługę cięcia technologią strumieniowo-ścierną przyjmują zlecenia dotyczące obróbki wielu innych materiałów.
Cięcie materiałów wodą – zalety
Technologia waterjet, czyli cięcia przy pomocy wody ma szereg zalet, które często decydują właśnie o wyborze tej metody, zamiast alternatywnego cięcia przy pomocy lasera lub plazmy. Do głównych korzyści cięcia metodą wodno-ścierną zalicza się m.in.:
- wysoka precyzja cięcia (dokładność rzędu 0,1 mm);
- brak oddziaływania cieplnego na materiał;
- równość i wysoką jakość ciętych krawędzi;
- możliwość wykonywania dowolnych kształtów;
- ogromna wydajność i efektywność cięcia;
- możliwość obróbki niemal wszystkich materiałów;
- brak konieczności stosowania obróbki wykańczającej;
- neutralny lub znikomy wpływ na środowisko naturalne (brak emisji spalin itp).
Patrząc od strony czysto mechanicznej, cięcie materiałów wodą jest cenione głównie z uwagi na brak emisji cieplnej i ingerencji w wewnętrzną strukturę obrabianego materiału. Dzięki temu elementy metalowe nie odkształcają się i nie tracą swoich fizycznych właściwości.
Ponadto cięcie wodą pozwala na obróbkę elementów grubszych, niż dopuszcza to obróbka przy pomocy lasera (do 25 mm) lub plazmy (do 80 mm). Do tego dochodzi szeroka funkcjonalność, ponieważ przy pomocy lasera bądź plazmy nie można ciąć elementów niemetalicznych, co można już z powodzeniem wykonać z pomocą technologii waterjet. Oczywiście to nie jedyne korzyści z zastosowania obróbki hydro-ściernej w porównaniu do metod cięcia z wykorzystaniem lasera lub plazmy. Szczegółowo przedstawimy je w dalszej części artykułu.
Na uwagę zasługuje również niskie zużycie wody, oscylujące w granicach 1,9 – 3,8 l/min. Oczywiście woda ta może być wykorzystana ponownie (zamknięty obieg), a za sprawą niewielkiej ilości zanieczyszczeń powstałych w procesie cięcia, zużyta woda może w większości przypadków bezpiecznie trafić do kanalizacji ściekowej. Gdyby tego było mało, garnet jest nietoksyczny i również może zostać bez problemu zutylizowany lub ponownie użyty w zamkniętym obiegu. Tym samym technologia cięcia “water jet” ma znikomy wpływ na środowisko naturalne.
Cięcie strumieniem wody – zastosowanie
Obróbka strumieniowo-ścierna materiałów jest bardzo wszechstronna. Z uwagi na łatwe manipulowanie prędkością wylotową i szerokością strumienia wody, technologia cięcia przy pomocy wody obecna jest w wielu gałęziach przemysłu. Ponadto obróbka tego typu pozwala na wycinanie w takich materiałach jak tworzywa sztuczne, guma, skóra, kamień, metal, papier, a nawet produkty spożywcze. Jedynym ograniczeniem są materiały o wyższej twardości niż zastosowany garnet. Do takich należy m.in. szkło hartowane czy diament. Strumień wody pod ciśnieniem może przecinać elementy metalowe o grubości do 150 mm, a pozostałe nawet do 460 mm.
Ciekawostką może być fakt, że z technologii waterjet korzystają zakłady przetwórstwa mięsnego. Obróbka mięsa przy pomocy czystej wody minimalizuje chociażby ryzyko kontaminacji, czyli zanieczyszczenia mięsa, co może nastąpić w przypadku cięcia tradycyjnymi metodami, np. przy pomocy noży.
Warto wspomnieć o łatwej dostępności maszyn i systemów oferujących cięcie strumieniem wody. Tutaj do dyspozycji firm pozostaje szeroka rozpiętość zarówno głowic, jak i pomp ciśnieniowych. A skoro mowa już o pompach zasilających systemy waterjet, to niektóre z nich potrafią wytworzyć ciśnienie sięgające nawet 690 MPa. Dla porównania nawet najmocniejsze, stacjonarne myjki wysokociśnieniowe potrafią wytworzyć ciśnienie na poziomie zaledwie ok. 100 MPa. Tym samym można wyobrazić sobie siłę uderzenia takiego strumienia wody. Tutaj warto wspomnieć o jeszcze jednej rzeczy, a mianowicie odległości dyszy od ciętego materiału. Najczęściej wynosi ona zaledwie ok. 3 mm i zależy od szerokości cięcia i prędkości cięcia.
Informacja: Maszyny tnące (plotery) najczęściej sterowane są komputerowo z wykorzystaniem technologii CNC.
Cięcie wodą – możliwości
Wąski strumień wody pod ogromnym ciśnieniem daje ogromne możliwości – w tym regulowaną szerokość cięcia. W zależności od potrzeb, można zastosować różne końcówki w głowicy tnącej, a także modyfikować typ środka ściernego. Typowa szerokość cięcia przy pomocy wody i garnetu wynosi od 1 do 1,3 mm, jednak może sięgać nawet 0,51 mm. Bardziej precyzyjne cięcie można osiągnąć przy użyciu samej wody – od 0,18 do 0,33 mm. To jednak nie stanowi limitu, ponieważ przy użyciu odpowiedniej głowicy można osiągnąć szerokość strumienia wody wynoszącą zaledwie 0,076 mm, co w przybliżeniu odpowiada grubości ludzkiego włosa. Warto dodać kilka słów o samej precyzji cięcia, która może być utrzymywana na poziomie 0,13 mm, a z wykorzystaniem najnowszych maszyn sięgać wartości nawet 0,025 mm. Tak ogromna precyzja cięcia pozwala uzyskać bardzo czyste cięcie z wytworzeniem śladowej ilości ścieru. Jednocześnie podczas cięcia wodnego ograniczone jest pylenie i zanieczyszczenie powietrza, przez co operator maszyny nie jest narażony na kontakt z niebezpiecznymi cząsteczkami.
Waterjet a cięcie laserem i plazmą
Na koniec warto opisać korzyści cięcia wodą nad równie popularnymi metodami cięcia przy pomocy lasera lub plazmy. Przede wszystkim wodą można ciąć niemal wszystkie materiały (w tym metale pokryte rdzą), podczas gdy laserem nie przetniemy materiałów o wysokim współczynniku odbicia światła. Ponadto strumieniem wody możemy obrabiać materiały niemetaliczne i zespolone, a dodatkowo nie ma ryzyka ich odkształcenia. Kolejnym atutem technologii waterjet jest brak trujących oparów, które niestety obecne są podczas obróbki z wykorzystaniem lasera lub plazmy.
Ile kosztuje cięcie wodą? Cennik
Koszty cięcia z wykorzystaniem strumienia wody uzależnione są przede wszystkim od metody cięcia.
Cięcie liniowe:
- kafle o długości do 60 cm — ok. 26 zł/mb.;
- kafle o długości ponad 60 cm — ok. 29 zł/mb.;
- kafle i gresy od 15 mm grubości (poniżej 60 cm długości) – ok. 30 zł/mb;
- kafle i gresy od 15 mm grubości (pow. 60 cm długości) – ok. 37 zł/mb.
Cięcie krzywoliniowe:
- kafle o długości do 60 cm — ok. 30 zł/mb.;
- kafle o długości ponad 60 cm — ok. 37 zł/mb.;
- kafle i gresy od 15 mm grubości — ok. 45 zł/mb.
Warto również dodać, że firmy zajmujące się obróbką materiałów przy pomocy wody, oferują również możliwość wycinania otworów, co najczęściej wyceniane jest indywidualnie. Do tego dochodzi projektowanie pliku roboczego (chyba, że już takowy posiadamy, np. w formacie zgodnym z AutoCad, czyli DWG lub DFX). Tutaj ceny mogą być dosyć rozbieżne i wahać się w przedziale 30 – 250 zł. Ponadto trzeba uwzględnić minimalną wartość zamówienia, która w zależności od polityki firmy może wynosić 80 – 100 zł lub więcej.
Niestety, nie wszystkie przedsiębiorstwa zajmujące się wycinaniem przy pomocy wody, dysponują nawet przybliżonym cennikiem usług. Wartość zamówienia może być wyceniania indywidualnie, najczęściej na podstawie dostarczonego pliku projektowego i w zależności od grubości i twardości materiału, długości linii cięcia oraz docelowej jakości krawędzi. Jako ciekawostkę można wspomnieć, że duża ilość ostrych kątów w wycinanym elemencie, zawsze spowalnia cały proces cięcia i trzeba za taki projekt zapłacić odpowiednio więcej.
Informacja: Firmy najczęściej oferują możliwość bezpłatnego cięcia testowego, w przypadku mocno wyszukanych materiałów, których zachowanie podczas cięcia wodą ciężko przewidzieć.
Informacja: Cięcie wodą pod wysokim ciśnieniem jest niemal zawsze w pełni bezpieczne dla obrabianego materiału. Niestety zdarza się, że takie elementy jak szkło czy kafle mogą pękać czy też kruszyć się w trakcie cięcia. Jest to spowodowane wadami powstałymi już na etapie produkcji tych elementów (wysokie naprężenia wewnętrzne, niewłaściwy sposób wypalenia itp.). Z tego też powodu dobrą praktyką jest dostarczanie do cięcia o kilka sztuk (metrów zapasowych) danego materiału więcej, niż zakładamy.
Tradycyjne techniki i urządzenia tnące
Oprócz wspomnianej już technologii cięcia strumieniem wody, w ciągłym użyciu pozostają tradycyjne urządzenia do cięcia. Do takich zaliczają się m.in. przecinarki ręczne, przecinarki do płytek, gilotyny do kostki brukowej i wszelkiego rodzaju elektronarzędzia takie jak pilarki stołowe przewodowe, przewodowe pilarki tarczowe czy wyrzynarki elektryczne. Wszystkie te urządzenia kupisz w naszym sklepie iSPRZET.
