• Han's Laser - мировой производитель и поставщик лазерного промышленного оборудования: 2D и 3D резка, лазерные труборезы, станки раскроя с рулона, лазерная сварка, системы автоматизации.

    СТМ - эксклюзивный партнер Han’s Laser в России

    Реклама. ООО "СТМ", ИНН 7719844990
    erid: F7NfYUJCUneLr2pRTbHY
    Узнать больше
  • Станок гидроабразивной резки
    6 декабря 2022
    Фото предоставлено ООО «Центр развития гидроабразивных технологий»

    Вода, абразив и роботы

    Что будет, если совместить водоструйную машину родом из XIX века, абразивное вещество и роботов, собранных по последним технологиям? Инженеры объединили перечисленные выше средства и разработали роботизированный комплекс для гидроабразивной резки металла (ГАР). Кто модернизирует традиционную систему и стоит ли это затраченных ресурсов, расскажем в статье.

    Как только люди обнаружили, что вода под сильным давлением может служить инструментом, её начали использовать в добывающей промышленности: вымывали угольную породу и золото в шахтах. Тогда основное применение гидравлика имела только в добыче полезных ископаемых. Но технология начала распространяться и в другие сферы промышленности — водой начали резать бумагу. В то же время пытливые умы не оставляли экспериментов. И когда обнаружили, что если добавить абразив, то струя под напором становится гораздо жёстче, под резку пошли и твёрдые металлы. Какой он, современный гидроабразивный режущий станок?

    Станок гидроабразивной резки
    Фото предоставлено ООО «ЦРГТ»

    О технологии

    Начнём с того, что, по словам руководителя отдела продаж ООО «Центр развития гидроабразивных технологий» Дениса Грибина, ГАР имеет неоспоримые преимущества перед другими технологиями раскроя материалов.

    В первую очередь — универсальность. Как правило, каждый тип оборудования предназначен для своих задач. Лазерные или плазменные станки работают с тонким металлом. Пилы раскраивают более толстые заготовки, но менее всего подходят для фигурной резки.

    С добавлением абразива режущая способность воды возрастает в сотни раз, и она способна раскраивать почти любой материал: сталь, включая Hardox; титан; драгоценные металлы; камень; стекло; пластик; резину; продукты питания. Исключение составляют только алмазы. Наиболее оптимальным абразивом является гранатовый песок фракции 80 mesh. Предпочтение специалисты отдают аллювиальному (океаническому) месторождению. Такой песок обладает высокой твёрдостью, средним размером песчинок 0,25÷0,45 мм и не забивает фокусирующую трубку.

    Максимальное давление струи достигает 6 900 бар, поэтому ограничений по толщине изделия и сложности чертежа никаких нет. Г-н Грибин утверждает: станок может раскроить каменную или стальную заготовку толщиной в десятки сантиметров. Вопрос лишь во времени, которое потребуется струе воды, чтобы «пробить» сверхбольшие толщины.

    Второй важнейший аспект гидроабразивной технологии — это отсутствие высоких температур в зоне реза.

    Станок гидроабразивной резки
    Фото предоставлено ООО «ЦРГТ»

    «При обработке металла лазером или плазмой кромка нагревается, в результате чего материал закаливается, и ему требуется дополнительная обработка. Это повышает себестоимость изготовления детали. А водяная струя выступает режущим и охлаждающим инструментом одновременно. Поэтому из-под гидроабразивного станка выходит готовое изделие», – уточнил Денис Грибин.

    Также во время других видов резки металла рядом с зоной реза образуются брызги шлака, следовательно, нужна операция по очистке поверхности. Гидроабразив позволяет сохранять чистоту в рабочей зоне заготовки, делая рез толщиной всего 1 мм. Кроме того, во время водной резки не выделяются вредные газы и пыль, тогда как, например, лазерная требует дополнительных расходов для того, чтобы защитить рабочих от токсичного воздействия.

    За достоинствами, конечно, скрывается и ряд недостатков, к ним специалисты относят громоздкие размеры оборудования, быструю изнашиваемость сопла, шумность, высокую вероятность появления коррозии металла.

    Экономическая сторона

    Что касается выгоды от использования этого вида резки, то специалисты рекомендуют её как высокорентабельную. Так сложилось, что из-за низкой конкуренции в сфере ГАР в стране предприятия, которые производят мощное оборудование, работают практически безостановочно. Дело в том, что на рынке предложений ГАР позиция не частая, например, в городах-миллионниках можно встретить всего до 10 компаний, специализирующихся на ГАР. В то же время поставщиков станков лазерной и плазменной резки в несколько раз больше.

    Эксперты отметили и дополнительную выгоду. Она возможна, если обрабатываются дорогие и плотные материалы. Технология такова: струя воды, выходящая из фокусирующей трубки, может иметь толщину в диапазоне 0,5-1,1 мм. Отсюда и экономия предприятия на ломе. К тому же при резке водой количество стружки сводится к минимуму, это значит, что детали можно резать на небольшом друг от друга расстоянии. Поэтому материала потребуется гораздо меньше, чем, например, на ленточнопильных станках.

    Станок гидроабразивной резки
    Фото предоставлено ООО «ЦРГТ»

    Роботизация резки

    И без того большие возможности гидроабразива инженеры расширяют путём его роботизации. Внедрение робота в оборудование делает процессы более гибкими. Сами станки становятся доступными для модернизации и дооснащения различными вспомогательными устройствами, которые помогают достичь высокой стабильности и контроля резки.

    Специалисты отмечают, что роботизированные комплексы обладают большей площадью рабочей зоны. Отсюда возможность разнообразного позиционирования изделия и пространственной обработки трёхмерных заготовок.

    Роботизированную систему инженеры, как правило, оснащают линейными осями, поэтому становится доступной резка крупногабаритных объектов, труб, и других объёмных объектов. Кроме того, робот имеет более технологичный привод, за счёт которого он движется гораздо быстрее традиционного станка. Это увеличивает производительность реза до 40%.

    А режущая головка, ведомая системой, поворачивается под углами от -190 до + 190 градусов.

    Обычно изготовители установок роботизируют их ещё на этапе проектирования,
    с этим процессом связана и подготовка объекта к размещению комплекса.

    «Роботизированный комплекс чаще всего представляет собой насосную станцию, соединённую с роботом-манипулятором. Через стальной трубопровод насос подаёт воду под давлением 4000-6000 бар, а робот осуществляет резку материала под любым углом. Вся система находится в закрытом боксе. Он защищает оператора и остальную часть помещения от попадания струи воды, которая выходит из режущей головки со скоростью до 1000 метров в секунду», — объяснил г-н Грибин.

    Рыночные дела

    Несмотря на отмеченные выше преимущества роботизированных комплексов в сравнении с классическими станками ГАР, в России они не пользуются популярностью. Денис Грибин говорит, что это обусловлено низким уровнем распространения технологии гидроабразивной резки. Она используется настолько редко, что даже опытные специалисты в сфере металло- или камнеобработки не всегда знакомы с существованием установок этого типа.

    Есть и другая причина, по которой роботизированные комплексы всё ещё не нашли своего места на российских предприятиях. Одно из главных преимуществ классических станков перед роботами — спрос со стороны конечных заказчиков.

    В основном это компании, которые специализируются на раскрое листовых заготовок. Роботизированные же комплексы чаще используются в автомобильной промышленности и в авиастроении для собственных нужд.

    На внутреннем рынке и раньше было немного предложений по роботизации станков: традиционно, как и в других сферах, это компании Fanuc, Yaskawa, ABB и Kuka. Теперь же, после введения экономических санкций, поставка решений и этих брендов усложнилась. Причём речь как об оборудовании, так и запчастях и компонентах. Теперь, когда российский рынок в этой сфере практически чист, его стали заполнять азиатские производители.

    «Сейчас на отечественный рынок прорываются китайские компании. Однако по нашей субъективной оценке лучшим предложением на рынке являются турецкие поставщики, например Robjet Robotics. Компания узко специализируется на роботизации гидроабразивных установок и продолжает поставлять оборудование даже в текущих экономических и политических условиях», — заявил г-н Грибин.

    В конечном счёте, все гидроабразивные станки и роботы к ним — импортные.

    Их монтаж производится только дистрибьюторами. А запчасти и расходные материалы нужно заказывать и ждать из-за рубежа.

    Как выбрать станок

    В заключение приведём несколько основополагающих правил по подбору гидроабразивных станков. Эксперт рассказал, что есть ряд специфических функций, о которых целесообразно подумать заранее. Например, для резки толстых и твёрдых металлов лучше выбирать станки с максимальным давлением 5000-6000 бар, а не 4000. Однако некоторые опции, даже величину давления, можно добавить и отрегулировать уже в процессе эксплуатации.

    А вот по-настоящему важный критерий, который обязательно нужно брать во внимание при покупке установки, — это производитель. По словам Дениса Грибина, все гидроабразивные станки, которые встречаются на российском рынке, можно поделить на две категории: те, что работают бесперебойно в режиме 24/7, и такие, что находятся в постоянном ремонте. При этом в первую группу входит оборудование турецкого, американского и европейского производства.

    Авторитетными марками гидроабразивных станков являются Robjet (Турция), Flow, KMT, Omax (все три из США), Waterjet Sweden, Resato (Нидерланды), BFT (Австрия) и другие. Всё бы ничего, но новая санкционная политика приостановила поставку американских и части европейских продуктов.

    Напрямую не возят ни станки, ни запчасти. Эксперт подчеркнул, что одним из немногих, если не единственным, производителем, оставшимся на российском рынке, стала турецкая компания Robjet.

    «Большинство заводов в КНР, к сожалению, не способны конкурировать с западными коллегами по качеству комплектующих и функционалу. Поэтому их первоочередная задача сейчас — минимизировать стоимость. Запчасти производятся из самых низкокачественных марок стали, пластика и резины. На обе ноги хромают сборка и дальнейшая комплектация при отправке в Россию. Как следствие, такие станки не выдерживают нагрузок и выходят из строя уже в первые месяцы работы», — рассказывает г-н Грибин.

    Ещё одним нюансом при покупке китайского оборудования является отсутствие официальных дистрибьюторов в России, а следовательно, запчастей и квалифицированных специалистов. В случае поломки устройства владельцу приходится самостоятельно разбираться в проблеме.

    Итак, подведём итоги. Да, роботизированные станки гидроабразивной резки производительнее, чем классические. Однако в нынешних условиях не все могут позволить себе качественное оборудование, которое будет стоить своих денег. Более того, в таких условиях предприятия сосредоточены на том, чтобы иметь хотя бы традиционный станок, а о роботизированных даже и не думают.

    Кстати

    Струя воды, выходящая из фокусирующей трубки станка, имеет толщину в диапазоне 0,5-1,1 мм. Эта позволяет сократить затраты предприятия на материал.

    Справка

    В сравнении с другими технологиями эксперты отмечают значительные преимущества гидроабразивной резки:

    • заготовка не нагревается в месте воздействия, так как температура не превышает 90 градусов, благодаря чему исключаются деформации поверхности;
    • изделия могут достигать толщины до 30 см, в то время как для других способов такая толщина слишком энергозатратна;
    • возможность резки хрупких материалов, таких как стекло и камень;
    • разрез имеет высокую чистоту.

    Текст: Анастасия Семёнова

    Этот материал опубликован в журнале
    Промышленные страницы №6, 2022.
    Смотреть другие статьи номера
    Автоматизация
    Рекомендуем
    Подпишитесь на дайджест «Промышленные страницы»
    Ежемесячная рассылка для специалистов отрасли
    Популярное на сайте
    Бизнес-кейсы
    Индустрия 4.0
    Подпишитесь на Телеграм-канал