Cięcie waterjetem kafli i metalu

Kamienie, kafelki i płytki ceramiczne

Materiały twardsze i grubsze, wymagające dużej precyzji i uwagi są przecinane przy wykorzystaniu mieszanki wody i materiału ściernego. Współcześnie istnieje możliwość cięcia kamienia, kafelek, płytek ceramicznych szkła, terakoty czy gresu – klient może zaproponować dowolny wzór. Maszyna waterjet jest sterowana komputerowo, dzięki czemu można zrealizować każdy projekt z pełną dbałością o wymagania materiałów.

Cięcie wodą jest wykorzystywane zarówno do pojedynczych projektów, jak przycięcie kilku płytek, jak i do zleceń na skalę przemysłową. Najczęściej tego typu materiały tnie się w następujących przypadkach:

  • wycinanie otworów – średnica otworu i rodzaj obrabianego materiału nie ma dla technologii najmniejszego znaczenia,
  • zwykłe cięcie – to cięcie w linii prostej, zazwyczaj stosowane w przypadku konieczności przycięcia materiału pod konkretny wymiar,
  • cięcie pod kątem – ruchoma głowica maszyny umożliwia wycinanie i przycinanie materiału pod kątem 45 stopni,
  • formatowanie płytek ceramicznych i kafelków – takie materiały najczęściej są przycinanie do idealnych prostokątów na wskazany przez klienta wymiar – jest to pomocne głównie przy pomieszczeniach o niestandardowej wielkości.

Metale

Zanim technologia cięcia wodą stała się w Polsce znana i ceniona metale cięto przy użyciu lasera i plazmy. Te metody posiadają wiele ograniczeń – przede wszystkim materiały mogą mieć o wiele mniejszą grubość niż przy zastosowaniu waterjet, ponadto laser gwarantuje znacznie słabszą precyzję cięcia i obróbki tworzywa. Argumentem za stosowaniem technologii waterjet jest również fakt, że w tym procesie nie wytwarza się szkodliwych dla zdrowia oparów.

Metale to taki rodzaj tworzywa, który jest wykorzystywany w szeroko pojętym przemyśle, głownie lotniczym i samochodowym. Z tego względu nie może ulegać jakimkolwiek modyfikacjom. Cięcie wodą wykorzystuje zimną wodę, dzięki czemu materiał nie odkształca się. Do najistotniejszych cech cięcia metali z wykorzystaniem wody zalicza się:

  • nie nagrzewanie się materiału,
  • tworzywo nie jest hartowane,
  • brak zmian metalurgicznych,
  • metal nie ulega odkształceniom,
  • brak konieczności ponownej obróbki

Standardowo tnie się metale o grubości do 30 mm, jednak istnieją tworzywa, które przy odpowiednich ustawieniach maszyny można ciąć nawet do 40 mm. Najczęściej wycina się w miedzi, srebrze, złocie, platynie i w mosiądzu, lecz nie jest to lista zamknięta – waterjet poradzi sobie z każdym materiałem. Można również ciąć stal szlachetną i nieszlachetną, jak i nierdzewną czy kwasoodporną.

Przy użyciu wody istnieje możliwość wycinania skomplikowanych konstrukcji metalowych, jak koła zębate – po cięciu nie wymagają dodatkowej obróbki i są gotowe do użycia.

Waterjet sprawdzi się nie tylko w przemyśle

Kamieniarstwo

Rozwój technologii cięcia wodą sprawił, że zaczęto ją wykorzystywać również poza szeroko pojętym przemysłem – korzystają z niej kamieniarze i artyści. Kamień jest tworzywem trudnym do obróbki, wymagającym dużego nakładu siły – zwykły laser czy plazma nie są w stanie sobie z nim poradzić. Waterjet jest najskuteczniejszą i najbardziej precyzyjną techniką kształtowania kamienia i ceramiki.

Technologia waterjet

Na czym polega cięcie wodą?

Waterjet to zarówno nazwa maszyny, jak i technologii cięcia materiałów przy zastosowaniu wody pod wysokim ciśnieniem. Nowoczesne urządzenie składające się z pompy ciśnieniowej i wycinarki wodnej umożliwia przecięcie niemalże każdego materiału. Proces cięcia wodą jest niezwykle prosty i wydajny – pompa wysokiego ciśnienia spręża wodę aż do 4000 tysięcy atmosfer, po czym kieruje ją do głowicy tnącej, która jest sterowana przy użyciu komputera. W głowicy znajduje się niewielka kryza (orifice) o średnicy mniejszej niż 1 mm – to tu następuje przemiana energii potencjalnej w kinetyczną, dzięki czemu woda osiąga prędkość około 1000m/s – to 3 razy więcej niż prędkość dźwięku! Właściwy proces wycinania zaczyna się w tym miejscu – strumień wody kierowany jest na materiał znajdujący się na stole roboczym.

Nie tylko wodą

Przy użyciu technologii waterjet można ciąć każdy materiał – strumień wody przebija się nawet przez tworzywo o grubości 30 mm. Wraz z udoskonalaniem tej techniki wyróżnione zostały dwie metody cięcia: cięcie czystą wodą oraz cięcie abrazyjne.

Czysta woda bez jakichkolwiek domieszek wykorzystywana jest przy obróbce delikatnych i miękkich materiałów, jak: gąbki, pianki, gumy, wykładziny, tapicerki samochodowe, produkty spożywcze, wełna mineralna, miękkie drewno i papier.

Cięcie abrazyjne polega na dodaniu specjalnego ścierniwa, tzw. garnetu, które zwiększa wydajność procesu. Garnet to bardzo drobny materiał ścierny w wyglądzie przypominający piasek, który dodawany jest do wody pod koniec procesu – gdy woda zyskuje prędkość około 1000m/s i trafia do komory miksującej, gdzie następuje wymieszanie. W przypadku cięcia abrazyjnego to ścierniwo bezpośrednio przyczynia się do cięcia materiałów, woda jest jedynie jego nośnikiem.

Dobór metody cięcia wodą jest realizowany w zależności od tworzywa i jego możliwości. Jedynym materiałem, którego nie należy ciąć przy użyciu technologii waterjet jest szkło hartowane.

Niska temperatura cięcia

Podczas procesu cięcia maksymalna temperatura wody to 40°C, dzięki czemu materiały nie nagrzewają się i nie zmieniają swoich właściwości. Stosunkowo niska temperatura wody i brak chemicznych dodatków sprawiają, że kształt i kolor tworzywa pozostają bez zmian. Przy użyciu technologii cięcia wodą można wyciąć każdy możliwy kształt i zarys, a obrobiony materiał nie wymaga dodatkowej pielęgnacji – brzegi są wygładzone, na powierzchni brak jakichkolwiek nierówności.

Najbardziej ekologiczna metoda cięcia

Cięcie wodą to proces ekologicznie czysty – stosuje się jedynie czystą wodę oraz materiał ścierny. Na dnie zbiornika wodnego kumulują się odpady w postaci zużytego garnetu i pozostałości z ciętego materiału, które można traktować jako gruz i wywozić na zwykłe wysypiska komunalne. Podczas cięcia nie wytarzają się szkodliwe dla zdrowia i środowiska spaliny, jak ma to miejsce w przypadku standardowych metod cięcia przy użyciu lasera i plazmy. Również tradycyjna piła ma niekorzystny wpływ na zdrowie, gdyż generuje szkodliwe pyłki, a także jest znacznie mniej ekonomiczna niż waterjet.

Podczas cięcia wodą zużywa się około 3l/min – jest to niewielka ilość i zazwyczaj trafia do kanalizacji, istnieje jednak możliwość odzyskania jej, co wymagania jedynie zastosowania systemu obiegu zamkniętego z ciągłym filtrowaniem.

Jakie materiały można ciąć przy pomocy wody?

Materiały miękkie

Przy obecnie stosowanej technologii waterjet woda jest w stanie przeciąć każdy materiał. Czyste cięcie wodą wykorzystywane jest do tworzyw stosunkowo miękkich i delikatnych, a zalicza się do nich: gumy, pianki, tapicerki samochodowe, wykładziny, ale również papier. Oprócz tego znajduje zastosowanie także w przemyśle spożywczym – cięte są przede wszystkim ciasta oraz ryby.

Konstrukcja maszyny do waterjet oraz szybkość procesu sprawia, że ciąć można również drewno, a równie często wycina się w nim różnorodne wzory bez obawy o namoknięcie materiału.

 

Konstrukcja maszyny Waterjet

Konstrukcja waterjeta jest bardzo prosta. Maszyna do cięcia wodą składa się z dwóch oddzielnych elementów, które mogą pochodzić nawet od różnych producentów. Są to: stół oraz korpus z ruchomym ramieniem.

Stół

Stół roboczy oddzielony jest od korpusu i składa się z wanny mocowanej na ramie oraz tzw. rusztu (pojedynczej lub podwójnej kratownicy z możliwością poziomowania). W wannie gromadzi się woda, ścierniwo oraz odpady powstałe przy cięciu. Ruszt służy do ułożenia materiału, który ma zostać poddany obróbce. W zależności od wielkości kratki, mogą być wycinane formy o różnej wielkości. W przypadku elementów mniejszych niż otwory w kratownicy, należy zastosować specjalne podkładki, inaczej opadną na dno.

Ruszt należy do najszybciej eksploatowanych części ze względu na stałe znajdowanie się pod wpływem strumienia o wysokim ciśnieniu. W celu ułatwienia przygotowania procesu cięcia, stół jest oznaczony osiami X i Y. Ponadto po dwóch przeciwległych stronach stołu znajdują się prowadnice przesuwające bramę.

Istnieją również maszyny, w których wanna maszyny jest przymocowana do korpusu – zwolennicy tego rozwiązania uważają, że jedna całość zwiększa precyzję cięcia – nie jest to prawdą. W rzeczywistości długotrwałe cięcie wodą powoduje, że wanna nagrzewa się, wzrost temperatury prowadzi do rozszerzalności materiałów i delikatnej zmiany wymiarów wycinarki, co przyczynia się do utraty precyzji przy prowadnicy i napędach przymocowanych do korpusu.

Stół oddzielony od korpusu zwiększa bezpieczeństwo procesu, a ponadto w przypadku uszkodzenia maszyny nie powoduje konieczności oddawania go do serwisu wraz z korpusem.

Korpus maszyny

Korpus waterjeta składa się podstawy i ruchomego ramienia lub bramy, na których zamocowana jest głowica tnąca. Jego podstawa musi być stabilna i wypoziomowana, by precyzja cięcia nie uległa pogorszeniu.

Konstrukcja bramowa bardzo dobrze sprawdza się w obrabiarkach CNC do szkła, kamienia i metalu, umożliwia instalację więcej niż dwóch głowic tnących. Znacznie ogranicza dostęp do stołu (z dwóch stron), co może doprowadzić do kłopotliwych sytuacji w przypadku ręcznego ładowania materiałów.

Natomiast korpus jednoramienny wyklucza możliwość zainstalowania więcej niż dwóch głowic. Zwiększony zostaje dostęp do stołu – z trzech stron, co zwiększa komfort podczas załadunku materiałów. Warto założyć przeciwwagę dla ramienia – dzięki niej ramię będzie sztywne i precyzyjne.

Materiały cięte waterjetem

Ze względu na obojętny wpływ na cięte materiały oraz wysoką jakość procesu, wodę często wykorzystuje się do cięcia cienkich i delikatnych materiałów, typu papier, plexi, tektura, aluminiowa blacha czy cienkie szyby. Cięcie wodą jest jedyną dostępną na rynku metodą cięcia materiałów o tak szerokim zasięgu ekologicznym – skutkuje to coraz większą liczbą surowców poddawanych cięciu. Należą do nich:

  • stal węglowa, pancerna, chromowana, stopowa, ocynkowana,
  • metale kolorowe,
  • kamienie naturalne,
  • szkło,
  • ceramika i porcelana,
  • drewno,
  • tworzywa sztuczne, jak: guma, plastik, PCV, winyl, teflon, karbon.

Nowe możliwości technologii cięcia wodą

Waterjet to nazwa technologii wykorzystującej strumień wody pod wysokim ciśnieniem do profesjonalnego i precyzyjnego cięcia materiałów,. Stosuje się ją także do kompleksowego czyszczenia zabrudzonych powierzchni. Ten rodzaj wycinarki wodnej w szeroko rozumianym znaczeniu ułatwia wiele czasochłonnych prac oraz zapewnia gwarantowany sukces.

W przypadku, gdy technologię wykorzystuje się do cięcia materiałów, przebiega przyspieszony proces erozji, którą całkowicie kontroluje użytkownik. Bez problemu poradzi sobie ona z przecinaniem takich materiałów jak produkty spożywcze, kosmetyczne a także elementy z gumy lub pianki, czasem papieru. W pozostałych zastosowaniach woda nadaje jedynie prędkość i mieszana jest z garnetem, który jest twardym materiałem ściernym, pozwalającym przeciąć trudne do rozdzielenia surowce.

Podstawową zaletą Waterjeta jest możliwość precyzyjnego wycięcia dowolnie wybranego kształtu w praktycznie każdym materiale o grubości nawet do trzydziestu centymetrów. Podczas, gdy frezarki oraz wycinarki laserowe i plazmowe mają dość wąskie zastosowanie, Waterjet może zastąpić je wszystkie, a przy tym zapewnić dodatkowe możliwości. Niewątpliwie dużym atutem tego produktu jest jego uniwersalność i możliwość wykorzystywania w rożnych dziedzinach. Znajdzie swoje zastosowanie zarówno w przemyśle jak i w gospodarstwie domowym. W przeciwieństwie do cięcia laserem, gazami czy plazmą, gdzie podczas cięcia wydalane są szkodliwe dla środowiska spaliny, oraz mogą powstawać toksyczne odpady, cięcie wodą jest procesem bardzo ekologicznym. Podczas procesu cięcia nie wydzielają się żadne toksyny, pyły ani gazy dlatego nie tylko jest to produkt przyjazny dla środowiska ale przede wszystkim nie inwazyjnym dla zdrowia człowieka. Wszystkie resztki i produkty uboczne powstałe przy pracy z technologią Waterjert zbierają się na dnie specjalnie skonstruowanego pojemnika z wodą, dlatego bezpiecznie można usunąć je w każdej chwili i wywozić lub wykorzystywać jako odzyskany surowiec wtórny. Dodatkowym plusem wykorzystywania tego produktu są równe krawędzie w miejscach cięcia materiału a krótki proces produkcji daje możliwość korzystania z tej metody zarówno w skali masowej jak i na potrzeby jednostkowe.

Szkło

Specyfika technologii cięcia wodą sprawia, że ta doskonale sprawdza się w obróbce szkła. Mimo to waterjet nie jest stosowany w branży szklarskiej na szeroką skalę – wynika to zapewne z wysokich kosztów cięcia, choć te nieustannie maleją. Cięcie wodą jest wykorzystywane głownie w przypadku małych i skomplikowanych projektów wykonywanych na zamówienia lub krótkich serii. wyróżniających się subtelnymi detalami. Niezastąpiony jest również podczas łączenia elementów szklanych z niestandardowymi materiałami.

Mozaiki i rozety

Cięcie wodą mozaiki i rozety staje się coraz bardziej popularne. Za pomocą wody tnie się i wycina płytki ceramiczne oraz kafelki. Coraz większym zainteresowaniem cieszą się rozety podłogowe, które powstają z połączenia różnych materiałów. Ozdobne rozety podłogowe tworzone są zgodnie z projektem klienta – ich wycięcie jest bardzo precyzyjne, z dokładnością do 0,1 mm.

Estetyczne wnętrze zapewnią nie tylko ozdobne rozety podłogowe, lecz również mozaiki. Doskonałość cięcia wodą w połączeniu z rozwijającym się oprogramowaniem komputerowym pozwala na wycięcie dowolnych kształtów w dowolnych materiałach – ograniczenie do prostych geometrycznych wzorów to przeszłość.

 

 

Zastosowanie technologii waterjet

Przemysł motoryzacyjny

W przypadku elementów koniecznych do konstrukcji samochodów, wykorzystanie strumienia zimnej wody ma ogromne znaczenie – zapewnia on doskonałą precyzję cięcia oraz wykończenia, a tym samym najwyższy poziom bezpieczeństwa w użytkowaniu.Cięcie wodą wykorzystywane jest do produkcji: szyberdachów, wykładzin podłogowych, obić wewnętrznych, desek rozdzielczych, komór silnikowych, izolacji, zderzaków, podwozi i nadwozi samochodów oraz elementów karoserii.

Przemysł lotniczy

Technologia cięcia wodą znalazła szerokie zastosowanie również w przemyśle lotniczym, zarówno ze względu na wysoką precyzję obróbki materiałów, jak i na możliwość cięcia twardych metali, jak tytan, stal kwasowa czy kewlar. Wycinane elementy wykorzystywane są głównie przy produkcji kadłubów samolotów, elementów silników, osłon i wykładzin, a także tapicerek i foteli. Szczególnie istotny jest tutaj fakt, że materiały nie ulegają fizycznym odkształceniom.

Branża budowlana

Technologia cięcia wodą nie ominęła branży budowlanej, gdzie służy przede wszystkim jako wykrawarka elementów z tworzyw sztucznych, typu: gąbki, wełna mineralna, wata szklana, pianki, guma, korek, PCV, winyl, teflon czy plastik. Z gumy wycinane są przede wszystkim uszczelki o różnych kształtach.

Komponenty maszyn i urządzeń

W przypadku produkcji elementów do maszyn i urządzeń najistotniejsze jest wykluczenie obróbki termicznej, która negatywnie wpływa na wytrzymałość materiałów. Cięcie wodą zapewnia idealną temperaturę do obróbki stali, polimerów oraz metali kolorowych. Produkowane są m.in.: elementy konstrukcyjne, sita, elementy uszczelniające, koła zębate i obudowy.

Przemysł drzewny i meblowy

Cięcie drewna przy użyciu strumienia wody o podwyższonym ciśnieniu jest procesem szybkim i precyzyjnym, nie narażającym materiału na podmoknięcie. Istnieje możliwość wycinania dowolnych kształtów bez względu na ich poziom skomplikowania. Waterjet sprawdza się zarówno przy cięciu naturalnego drewna, jak i materiałów drewnopochodnych.

Kamień, szkło, ceramika

Abrazyjne skrawanie strumieniem wodnym umożliwia cięcie naturalnych kamieni, jak marmur, granit czy piaskowiec. Możliwości te zostały wykorzystane w wielu dziedzinach – w kamieniarstwie, rzeźbiarstwie, a także przy produkcji elementów dekoracyjnych, jak mozaiki i rozety.

Strumień wody dobrze radzi sobie również z powierzchniami szklanymi, mimo że te z reguły trudno poddają się obróbce. Podczas cięcia szkła materiał może bardzo łatwo ulec uszkodzeniu poprzez zarysowania i kruszenie się – cięcie wodą nie niesie ze sobą takich zagrożeń.

Przemysł papierniczy

Ogromna prędkość strumienia wody nie powoduje namoczenia materiału, co sprawia, że coraz więcej producentów papierowych i tekturowych opakowań decyduje się na cięcie swoich produktów przy zastosowaniu technologii waterjet.

Tekstylia

Branża odzieżowa z zainteresowaniem podeszła do technologii cięcia wodą przy użyciu wysokiego ciśnienia. Dla tego przemysłu ważne jest, by materiały posiadały precyzyjnie wycięte krawędzie i wysoką jakość samego cięcia. Cięcie wodą jest metodą ekonomiczną – precyzyjny sposób cięcia powoduje, że mniejsze ilości materiału klasyfikowane jest jako ścinki.

Przemysł spożywczy

Porcjowanie i krojenie żywności należało do jednego z pierwszych zastosowań technologii cięcia wodą. Wysokie ciśnienie odpowiedzialne jest za niszczenie patogenów i bakterii bez konieczności stosowania środków chemicznych. Obecnie każdy produkt spożywczy poddawany jest obróbce technologią Waterjet.