Upload
others
View
22
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Obrada vodenim mlazom
Miletić, Maja
Undergraduate thesis / Završni rad
2016
Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Karlovac University of Applied Sciences / Veleučilište u Karlovcu
Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:128:115191
Rights / Prava: In copyright
Download date / Datum preuzimanja: 2021-10-01
Repository / Repozitorij:
Repository of Karlovac University of Applied Sciences - Institutional Repository
VELEUČILIŠTE U KARLOVCU
STROJARSKI ODJEL
STRUČNI STUDIJ STROJARSTVA
Maja Miletić
OBRADA VODENIM MLAZOM
ZAVRŠNI RAD
KARLOVAC, 2016.
VELEUČILIŠTE U KARLOVCU
STROJARSKI ODJEL
STRUČNI STUDIJ STROJARSTVA
Maja Miletić
OBRADA VODENIM MLAZOM
ZAVRŠNI RAD
Mentor: Viši predavač
Marijan Brozović, dipl.ing
KARLOVAC, 2016.
VELEUČILIŠTE U KARLOVCU
Stručni studij: Strojarstva Usmjerenje: Proizvodno strojarstvo
Karlovac, 10.05.2016.
ZADATAK ZAVRŠNOG RADA
Student: Maja Miletić Matični broj: 0110613114 Naslov: OBRADA VODENIM MLAZOM Opis zadatka:
Rezanje vodenim mlazom spada među nekonvencionalne postupke obrade metala,
koje se temelje na postupku mehaničkog odnošenja materijala. Abrazivni vodeni mlaz je
tanak mlaz mješavine vode i kremenog pijeska pod visokim tlakom, koji djeluje na radni
komad koji se obrađuje i erozijom odnosi osnovni materijal, te tako radi rez.
U ovom završnom radu potrebno je dati literaturni pregled i karakteristike obrade
čistim i abrazivnim vodenim mlazom, navesti prednosti i nedostatke obrada, praktično
prikazati izrezivanje prirubnica abrazivnim vodenim mlazom, objasniti princip rada stroja za
obradu vodenim mlazom, područje primjene vodenog mlaza i upotreba.
Zadatak izraditi i opremiti sukladno Pravilniku o Završnom ispitu VUK-a.
Zadatak zadan: Rok predaje rada: Predviđeni datum obrane:
10.05.2015. ---------------------- ------------------------
Mentor: Predsjednik Ispitnog povjerenstva:
Marijan Brozović dipl. ing. v.p.
IZJAVA
Završni rad sam izradila samostalno služeći se znanjem stečenim za vrijeme studija i
pomoću navedene literature.
Zahvaljujem se voditelju i mentoru profesoru Marijanu Brozoviću, dipl. ing. na
stručnim smjernicama i korisnim savjetima pri izradi.
Posebno se zahvaljujem svojoj cijeloj obitelji, a posebno suprugu Miletić Goranu, ocu
Mihalić Branku, te tetku Stjepanek Zlatku na pruženoj potpori i pomoći tijekom studija.
SAŽETAK
Postupak obrade materijala vodenim mlazom spada među mehaničke postupke
obrade, kao i obrada abrazivnim vodenim mlazom, pri kojem čestice abraziva velikom
brzinom napuštaju mlaznicu u reznoj glavi i udaraju u obradak. Obrada čistim vodenim i
abrazivnim vodenim mlazom idealna je za rezanje različitih materijala, tako da sve više
zamjenjuje obrade plazmom i laserom, s tim da ima širu primjenu, jer se sa vodenim
abrazivnim mlazom mogu obrađivati gotovo svi metalni i nemetalni materijali, male i velike
tvrdoće.
Ključne riječi: obrada vodenim mlazom, obrada vodenim abrazivnim mlazom, kvaliteta
obrađene površine
SUMMARY
The method of processing materials waterjet is among the mechanical processing
operations as well as processing abrasive waterjet in which abrasive particles rapidly leave
the nozzle in the cutting head and hitting the workpiece. Waterjet cutting with pure water and
the abrassive waterjet system is an ideal machine for the cutting of various materials and is
extremely versatile compared to alternative machinery such as lasers and plasmas, because
with abrasive waterjet you can cut steel and non-steel materials.
Key words: waterjet processing, processing of abrasive waterjet, surface quality
Sadržaj
1. UVOD ...................................................................................................................... 1
2. POVIJESNI RAZVOJ VODENOG MLAZA ......................................................... 2
3. OBRADA ČISTIM VODENIM MLAZOM ........................................................... 3
3.1. Rezanje čistim vodenim mlazom ..................................................................... 5
4. OBRADA ABRAZIVNIM VODENIM MLAZOM ............................................... 6
4.1. Abrazivna sredstva ........................................................................................... 9
4.2. Rezanje abrazivnim vodenim mlazom ........................................................... 11
5. PODRUČJE PRIMJENE I UPOTREBA VODENOG MLAZA .......................... 13
6. POVRŠINA OBRADE .......................................................................................... 15
6.1. Utjecaj parametara obrade abrazivnim vodenim mlazom na kvalitetu obrađene površine ................................................................................................................ 18
7. MICRO JET REZANJE ........................................................................................ 21
8. STROJ ZA OBRADU VODENIM MLAZOM..................................................... 22
8.1. Visoko tlačna pumpa ...................................................................................... 23
8.2. Rezna glava .................................................................................................... 26
8.3. Sustav za upravljanje pomoću računala ......................................................... 28
9. PRAKTIČNI RAD – IZREZIVANJE PRIRUBNICA .......................................... 29
10. ZAKLJUČAK ........................................................................................................ 33
11. LITERATURA ...................................................................................................... 34
12. PRILOZI ................................................................................................................ 35
12.1. Popis slika ...................................................................................................... 35
12.2. Popis tablica ................................................................................................... 37
1. U
Sv
odnosio
povećanj
manja in
reći da p
Kod ko
neekonom
nekonven
N
dimenzij
električne
metoda o
obzir sve
Je
nekonven
u odnosu
tanjih ma
UVOD
veukupni te
se na usav
e kvalitete,
nvesticijska u
postoje dvije
nvencionaln
mičnost ili
ncionalni po
Nekonvencion
e i struktur
e, magnetsk
obrade mate
e kriterije.
edna relativ
ncionalne po
u na konvenc
aterijala, kom
ehnološki ra
vršavanje po
smanjenje t
ulaganja, te
e metode ob
ne obrade
i nemogućn
ostupci obrad
nalni postu
re materijala
ke…) koje su
erijala može
vno mlada
ostupke obra
cionalne pos
mpleksnijeg
azvoj u dru
ostojećih i
troškova izra
kraće vrijem
brade: konv
materijala
nost obrad
de.
upak obrade
a ostvaruje
u dovedene u
se izjednač
tehnologija
ade je obrada
stupke obrad
izgleda.
Slika 1.1. Rez
ugoj polovic
razvoj novi
ade proizvod
me izrade. U
vencionalni i
najčešći pr
de. Iz tih
e uklanjanja
korištenjem
u proces. Sv
čiti sa strojn
a i predme
a vodenim m
de pri čemu v
zanje vodenim
ci prošlog
ih tehnolog
da i ostvariv
U procesu ob
i nekonvenc
roblemi su
razloga p
a viška ma
m raznih ob
vaka od posto
nom obradom
et brojnih i
mlazom. Kar
veliku primj
m mlazom [3]
stoljeća u
gija. Osnovn
vanje velike
brade mater
cionalni pos
lom i tr
počeli su
terijala, izm
blika energij
ojećih nekon
m materijala
istraživanja,
akterizira ju
enu pronala
velikoj mje
ni cilj je bi
točnosti kro
rijala može s
stupci obrad
ošenje alat
se razvija
mjene oblik
je (kemijsk
nvencionalni
a uzimajući
, a spada
u niz prednos
zi kod obrad
1
eri
io
oz
se
de.
ta,
ati
ka,
ke,
ih
u
u
sti
de
2. P
Pr
Nakon to
mlaz za č
u stijena
stoljeća u
primjenu
godine. U
godina p
čestica, t
vodenim
POVIJES
rva upotreba
oga mlaznice
čišćenje rudn
ama unutar
upotrijebio je
u. Prva pum
U početku s
prošlog stolje
te se postupa
mlazom nal
SNI RAZ
a mlaznica v
e vode upot
nika u Ukraj
rudnika. Šu
e vodeni mla
mpa za rezan
su se mlazo
eća počela j
ak nazvao re
lazi sve veću
Slika
ZVOJ VO
vode pod tla
trebljavale su
jini, a nakon
umarski inž
az za rezanje
nje vodenim
om vode rez
je šira primj
ezanje abraz
u primjenu.
a 2.1. Povijesn
ODENOG
akom zabilje
u se za čišć
n toga za kop
ženjer Norm
e drveta, ali
m mlazom p
zali samo k
mjena vodeno
ivnim voden
ni razvoj raspr
G MLAZ
ežena je 185
ćenja. SSSR
panje rupa z
man Franz p
ti prvi poku
počela se pro
kompozitni m
og mlaza zb
nim mlazom
ršivača [9]
ZA
52. godine z
je počeo ko
za postavljan
pedesetih go
ušaji nisu naš
oizvoditi u
materijali. A
bog dodavan
m. Danas pos
za iskop zlat
oristiti voden
nje eksploziv
odina prošlo
šli širu tržišn
SAD-u 197
Ali tek 80-ti
nja abrazivni
stupak rezanj
2
ta.
ni
va
og
nu
1.
ih
ih
ja
3. O
P
obrade, k
brzine str
30 puta j
brzine zv
Pr
protoka v
bara). Ko
kroz vod
filtere, d
mlaz vod
OBRADA
ostupak obra
koji se teme
rujanja vode
ači nego ml
vuka.
rincip rada
vode i reznu
oristi se sam
denu mlaznic
da ne dođe d
de velike brz
A ČISTIM
ade materija
elji na koriš
e (do 1000 m
lazovi koji s
Slika
je vrlo jedn
u cijev (0,1 m
mo energija v
cu (dijamant
do oštećenja
zine (slika 3.
Slik
M VODE
ala čistim vo
tenju kinetič
m/s). Vodeni
e koriste za
3.1. Rezanje č
nostavan i z
mm do 0,4 m
vodenog mla
t, safir), mor
a mlaznice.
2.).
ka 3.2. Nastan
ENIM ML
odenim mlaz
čke energije
mlaz koji se
automatsko
čistim mlazom
zasniva se n
mm) pod eks
aza. Zbog sv
ra biti čista t
Pri istjecanj
nak vodenog m
LAZOM
zom spada m
e mlaza dob
e koristi za in
o pranje auto
m vode [12]
na prolazu v
stremno viso
voje velike
te zbog toga
ju vode iz m
mlaza [4]
M
među mehani
bivene uslije
ndustrijsko r
omobila, a tr
vode kroz u
okim tlakom
brzine, voda
a prolazi kro
mlaznice for
ičke postupk
ed jako velik
rezanje je ok
ri puta brži o
uski regulato
(2000 - 400
a koja prola
z grube i fin
rmira se uza
3
ke
ke
ko
od
or
00
zi
ne
ak
N
dijeli na:
Pr
N
Na slici 3.3.
• IZLAZN
• PROLA
fragmen
• RUBNO
rednosti obr
• ne dolaz
• ne stvara
• nema pr
• za rezanj
• jednosta
• ekološki
• brza prip
• točnost o
• nema oš
• male po
Nedostaci obr
• ograniče
nedostat
• postoji o
moraju z
prikazan je
NO PODRU
AZNO PRO
ntaciju
O PODRUČ
Slik
rade čistim v
zi do zagrijav
a se prašina
romjene struk
nje se koristi
avna automat
i prihvatljiv
prema stroja
obrade
štrih rubova n
smične sile z
rade čistim v
en je broj ma
taka)
opasnost od
zaštititi od k
trenutak ka
UČJE – stvar
ODRUČJE
ČJE – stvara s
ka 3.3. Struktu
vodenim mla
vanja materij
i čestice koj
kture materij
samo jedan
tizacija post
postupak, ne
a
nakon rezanj
za vrijeme o
vodenim mla
aterijala koji
d korozije ko
korozije
ada vodeni m
ra se kruti m
– stvara s
se kapljični
ura vodenog m
azom:
ijala u zoni o
e predstavlja
ijala
alat
tupka
e očišćuje ok
nja
obrade
azom:
i mogu biti e
od materijal
mlaz stupa u
laz koji služ
se vodena
tok koje se n
mlaza [4]
obrade
aju opasnost
kolinu
ekonomično
la sklonih to
u zračnu atm
ži za rezanje
maglica ko
ne upotreblja
t za disanje
o rezani (jeda
ome, te se n
mosferu te s
oja služi z
ava
an od glavni
nakon obrad
4
se
za
ih
de
3.1.
R
najčešće
pelena itd
na učink
mlaza vo
mlaznice
• za vrijem
• ne mogu
• obrada v
Rezanje
Rezanje čisti
se koristi k
d. Tlak vode
kovitost i kv
ode imaju d
e postiže se v
me rezanja st
u se rezati de
vrlo tvrdih m
čistim vod
m vodenim
kod rezanja
e, promjer m
valitetu obra
drugačiji uči
veća dubina
Slika 3
tvara se veli
eblji materija
materijala je v
denim mlaz
mlazom se
papira, gum
mlaznice i br
ade rezultata
inak na rez
reza kod isto
3.4. Obrada či
ika buka (do
ali
vrlo teška ili
zom
e koristi za
me, tekstila,
rzina mlaza
a obrade mla
anje. Poveć
og volumnog
istim vodenim
100db)
i gotovo nem
organske i
, kože, drva
su prevladav
azom vode.
ćanjem tlaka
g protoka vo
m mlazom [1]
moguća
anorganske
a, plastike, u
vajući fakto
Volumen i
a i smanjenj
ode.
materijale,
u proizvodn
ri, koji utječ
tlak od tok
jem promjer
5
a
nji
ču
ka
ra
4. O
P
obrade, p
udaraju o
A
visokim t
te tako ra
Z
odgovara
brzine i
odnosi m
OBRADA
ostupak obr
pri kojem č
o obradak.
Abrazivni vo
tlakom koji
adi rez.
Za postupak
ajuće parame
tvrdoće uda
materijal, kak
A ABRAZ
rade materij
čestice abraz
Sli
odeni mlaz
djeluje na m
obrade potr
etre obrade.
araju u obra
ko je prikaza
Slika 4.2.
ZIVNIM
jala abraziv
ziva velikom
ika 4.1. Abraz
je tanak m
materijal koji
rebno je im
Abrazivne
adak te izaz
ao na slici 4.2
Obrada abra
M VODEN
vnim vodeni
m brzinom n
zivni vodeni m
mlaz mješavi
i se obrađuje
mati vrlo viso
čestice pri i
zivaju pukot
2.
azivnim voden
NIM ML
im mlazom
napuštaju m
mlaz [12]
ine vode i
e i erozijom
ok tlak vod
izlazu iz mla
tine, a voda
nim mlazom [1
AZOM
m je mehani
mlaznicu u r
abrazivnog
m odnosi osno
de, abrazivno
aznice, zbog
a dodatno ši
1]
ički postupa
reznoj glavi
sredstva po
ovni materij
o sredstvo,
g svoje velik
iri pukotine
6
ak
i
od
al
te
ke
i
O
P
Osnovni dijel
• dovod v
• sustav z
• rezna gl
• sustav z
ostoje dvije
• SUSPE
priprem
• INJEKC
mlaznic
zatim p
stvara v
Vodeni
cilindrič
cijevi z
lovi sustava
vode
za dobivanje
lava sa sprem
za upravljanj
vrste abraziv
ENZIJSKI V
mljena smjesa
Slik
CIJSKI VO
cu malog pro
prolazi kroz
vakuum, ko
mlaz ubrza
čnu cijev z
a miješanje k
za rezanje ab
e visokog tlak
mnikom abra
je pomoću ra
vnog vodeno
VODENI ML
a vode i abra
ka 4.3. Suspen
ODENI MLA
omjera i na t
Venturijevu
oji je dovolj
ava čestice a
a miješanje
kao koheren
brazivnim v
ka vodenog
azivnih sred
ačunala koji
og mlaza:
LAZ- nastaje
aziva (slika 4
nzijski vodeni
AZ – voda
taj način se
u cijev. U c
jan da usisa
abraziva i za
. Mješavina
ntni mlaz i vr
vodenim mla
mlaza
dstava
m se definir
e kada se kro
4.3.)
mlaz [4]
a pod visok
stvara voden
cijevi se usl
a određenu
ajedno s njim
a vode i abr
rši obradu [8
azom su:
ra putanja rez
oz mlaznicu
kim tlakom
ni mlaz velik
lijed Ventur
količinu ab
ma prolazi k
razivnih čes
8] (slika 4.4.
zne glave
u istiskuje ve
prolazi kro
ke brzine ko
rijevog efek
braziva u nju
kroz dugačk
stica izlazi
)
7
eć
oz
oji
kta
u.
ku
iz
Pr
N
rednosti obr
• ne dola
• ne stvar
• nema pr
• za rezan
• jednosta
• ekološk
• brza pri
• točnost
• nema o
• male po
• velika b
• mogućn
• nema z
obrade
• visoka f
Nedostaci obr
• postoji
moraju
• za vrije
Sli
rade abrazivn
zi do zagrija
ra se prašina
romjene stru
nje se koristi
avna automa
ki prihvatljiv
iprema stroja
obrade
štrih rubova
osmične sile
brzina rezanj
nost izrade p
avršnih rado
fleksibilnost
rade abraziv
opasnost od
zaštititi od k
eme rezanja s
ka 4.4. Injekc
nim vodenim
avanja mater
a i čestice ko
ukture mater
i samo jedan
atizacija pos
v postupak, n
a
a nakon rezan
za vrijeme o
ja materijala
prototipa ili v
ova na proiz
t primjene u
vnim vodenim
d korozije k
korozije
stvara se vel
cijski vodeni m
m mlazom:
rijala u zoni
oje predstavlj
rijala
n alat
tupka
ne očišćuje o
nja
obrade
a koja se ne m
velikih serija
zvodu, osim
svim indust
m mlazom:
kod materija
lika buka (do
mlaz [13]
obrade
jaju opasnos
okolinu
može rezati d
a
ako je potre
trijskim gran
ala sklonih t
o 100db)
st za disanje
drugim meto
ebna vrlo vis
nama
ome, te se n
odama
soka kvalite
nakon obrad
8
ta
de
4.1.
A
mlaz kor
materijal
A
kvarcni p
upotreblj
površina
S
abraziva.
dobiva s
tako pod
zbog zao
za grubo
G
upotreblj
• visoka c
• gubitko
• obrada
• izbrazd
(rješenj
• brzim li
• kod brz
Abrazivn
Abraziv se do
risti za reza
la papira, kož
Abrazivne pi
pijesak ili s
avan abrazi
može se dod
obzirom n
. Jedna vrst
e prosijavan
doban za gru
obljenog obli
rezanje (već
Granulacija a
ava se tamo
cijena oprem
om tlaka izm
vrlo tvrdih m
dane površin
e je smanjen
inearnim rez
zog rezanja u
na sredstva
odaje vodi z
anje tvrđih
že... može se
ijeske ili m
silicijev oks
iv je granit
datno upotrij
na način dob
a je pijesak
njem morsko
ubo rezanje,
ika rubova.
će čestice) i
Slik
abraziva je ra
o gdje je pot
me za rezanje
među pumpe
materijala je
ne obradom
nje brzine re
zanjem dobiv
unutarnjih ku
a
zbog povećan
materijala
e upotrebljav
minerale dije
id) i minera
t jer je tvrd
jebiti zdrobl
bivanja abra
k dobiven dr
og pijeska. D
dok je pro
Prema velič
abraziv za fi
ka 4.5. Oblici a
azličita, a ov
treban obrad
e
i rezne glave
vrlo teška il
m izazivaju
ezanja ili pov
va se V prof
utova mogu
nja učinkov
kao što je
vati čisti vod
elimo na ok
ale (granat,
d, težak i e
ljena troska i
azivnih sred
robljenjem v
Drobljeni pi
sijani morsk
čini abrazivn
fino rezanje (
abrazivnog sre
visi o vrsti pr
dak sa glađom
e smanjuje s
li gotovo nem
smanjenje
većanje tlaka
fil
nastati urezi
itost mlaza.
čelik, kame
deni mlaz.
kside (koru
olivin, cirk
ekonomski
ili čelične i s
dstava upotr
velikih stijen
ijesak ima v
ki pijesak po
ne čestice, ab
(manje čestic
edstva [4]
rimjene. Gra
m površinom
se brzina reza
moguća
energije u
a)
i u materijalu
Zato se abr
en... Pri rez
und ili alum
konijev silik
najisplativij
staklene kug
rebljavaju s
na. Druga v
više šiljaste
ogodniji za
braziv se dij
ce) [2].
anulacija ozn
m. U opće s
anja
dubini rez
u
razivni voden
zanju mekši
minijev oksi
kat). Najčešć
i. Za obrad
glice [4]..
se dvije vrs
vrsta abraziv
rubove, te j
finiju obrad
eli na abrazi
načena sa 12
vrhe najčešć
9
za
ni
ih
d,
će
du
te
va
je
du
iv
20
će
se korist
granulaci
U
visokim
Proces m
djeluje v
sobom no
čestice i
obzirom
lomljenja
udara čes
sudara če
predstavl
tisuća do
raslojava
D
smanjuju
služi i za
konačne
zidove ci
dijelu cij
brzine m
čemu joj
Is
proces re
ti granulacij
ija označena
U reznoj glav
tlakom i abr
miješanja je
veliki pritisa
osi i veliku k
ubrzava ih
na to da vo
a na koje se
stica o zidov
estica, tako
lja otpad. Č
o 5 milijuna
anje i da su tv
Dakle, abraziv
u ga. Mlaz p
a povećanje
redukcije p
ijevi za usm
jevi. Zbog tr
mlaza, prepor
promjer treb
skorištena vo
ezanja, mad
ja označena
a s 50 [8].
Slika
vi, odnosno
razivnih čes
dosta slože
ak, zbog čeg
količinu kine
h, tj. predaje
oda pri velik
e troši određ
ve cijevi koj
da već pri s
estice u mla
okretaja u s
vrde.
vne čestice i
potom izlazi
brzine istjec
poprečnog p
mjeravanje do
renja izmeđ
ručuje se da
ba biti do pe
oda se, pom
da je poneka
a sa 80. Za
a 4.6. Uvećan
u cijevi za
stica koje se
en s obzirom
ga se vodeni
etičke energ
e im dio kin
koj brzini z
đena količin
ji dovodi do
samom form
azu rotiraju
sekundi. Od
i slomljene a
kroz izlaznu
canja i kineti
presjeka mla
olazi do njen
đu abraziva i
a izlazna cij
et puta veći o
moću posebn
ad dovoljno
a obradke s
prikaz abrazi
miješanje, d
e iz posebno
m na turbule
i mlaz kreće
ije. Voda u c
netičke ener
ahvaća abra
na energije.
o daljnjeg lo
miranju mlaz
ogromnim
abrazivnih
abrazivne če
u cijev koja,
ičke energije
aza. Zbog ud
nog trošenja
i zidova cije
jev (cijev z
od promjera
nih sustava, m
o izvršiti sta
sa grubljom
ivnih čestica [1
dolazi do mi
og spremnika
entnu prirod
e velikom b
cijevi za mij
rgije. Drugi
azivne čestic
Gubici ener
oma čestica.
za dio čestic
brzinama ko
čestica se za
estice lokalno
, osim što sl
e s obzirom
dara abraziv
a koje je nar
evi, koje mo
za fokusiranj
abrazivnih č
može recikli
andardni pro
m površinom
12]
iješanja vod
a dovode do
du mlaza. K
brzinom, a s
ješanje zahv
dio energij
ce, tu dolazi
rgije se javl
Dolazi i do
ca biva tolik
oje se kreću
ahtijeva da s
o ometaju pr
luži za fokus
na to da u n
vnih čestica
ročito izraže
ože utjecati
je) ne bude
čestica.
irati i ponov
oces filtriran
1
m dovoljna j
de koja je po
o rezne glav
Kako na vod
samim tim s
vaća abrazivn
je se gubi.
i do njihovo
ljaju i uslije
o međusobno
ko usitnjen d
u od nekolik
su otporne n
rotok vode, t
siranje mlaz
njoj dolazi d
o unutrašnj
no u gornjem
na smanjenj
dugačka, p
vo koristiti z
nja prethodn
10
je
od
ve.
du
sa
ne
S
og
ed
og
da
ko
na
tj.
za,
do
je
m
je
pri
za
no
korištene
Najčešće
od 0,25 d
Su
prilagodi
materijal
prilagođa
materijal
4.2.
Pr
miješanje
time i kv
N
zavise o
masenog
materijal
nakon na
obrađeno
smjera re
e vode. Siste
e se koriste G
do 0,68 kg/m
ustav za do
iti ostalim uv
la. U posljed
ava samo pr
la koji se rež
Rezanje
rilikom reza
e budu dobr
valiteta obrad
Slik
Nastali mlaz
d dimenzija
protoka a
la. Zbog utje
apuštanja ml
om komadu
ezanja, brzin
em za vodo
Garnet abraz
min, a mogu
vod abraziv
vjetima. Ran
dnje vrijeme
rotoku vode,
že.
abrazivnim
anja abrazivn
ro centrirane
de.
ka 4.7. Oblici a
ima približn
a mlaznice,
abraziva, ud
ecaja okoline
laznice, te je
(od 1 mm d
ne mlaza i tip
o – abrazivn
zivna zrna. N
se i reciklira
va do rezne
nije se protok
e je taj sust
, dok se brzi
m vodenim
nim vodenim
e, jer o tome
abrazivnog vo
no cilindričn
oblika cije
daljenosti c
e, mlaz kont
e zbog toga p
do 3 mm). M
pa i debljine
no rezanje tr
Njihova pot
ati.
glave je do
k abraziva pr
tav pojedno
ina kretanja
m mlazom
m mlazom j
e ovisi izgled
odenog mlaza
ni oblik (sli
evi za fokus
cijevi za fo
tinuiran oblik
poželjno da
Mlaz gubi en
obratka.
roši svega d
trošnja se, ob
osta složen, j
rilagođavao
stavljen tim
mlaznice pr
jako je važn
d abrazivng
a) dobar, b) i
ika 4.7.), a
siranje, vrst
fokusiranje
k zadržava s
rezna glava
nergiju i mije
do 4 litre vo
bično, kreće
jer protok a
vrsti i deblji
me što se pro
rilagođava v
no da mlazn
vodenog ml
c) loš [6]
njegov oblik
te abrazivno
od površin
samo na mal
bude što viš
enja oblik u
1
ode u minut
e u granicam
abraziva treb
ini obrađeno
otok abraziv
vrsti i debljin
nica i cijev z
laza, a samim
k i dimenzij
og materijal
ne obrađeno
lom segment
še primaknut
zavisnosti o
11
ti.
ma
ba
og
va
ni
za
m
je
la,
og
tu
ta
od
K
brzini ab
materijal
B
trošak ob
rezanja p
rezanja (p
optimizir
rezanja.
masenog
M
metala i
velike p
zrakoplov
kabina), a
Količina odn
brazivnog z
la obrade, ob
Slika 4
Brzina rezanj
brade. Ona j
predstavlja b
pravac pomo
rali rezultati
Time se os
protoka abr
Slika 4
Moguća je ob
reflektiraju
površinske
vnoj industr
auto (branic
nošenja mate
zrna, kutu u
bliku abraziv
4.8. Princip od
ja jako je va
je ovisna o
brzinu relativ
oćnog kretan
procesa rez
stvaruje želj
raziva.
.9. Utjecaj par
brada svih vr
ćih materija
napetosti.
riji (dijelovi
i) i elektro in
erijala pri o
ulaska zrna
vnog zrna (sl
dnošenja mate
ažan parame
debljini, tv
vnog pomic
nja rezne gla
anja za razli
ena kvalitet
rametra abraz
rsta homoge
ala, jedino n
Rezanje ab
i od titanija
ndustriji (ka
obradi abraz
u materija
lika 4.8.).
erijala abraziv
etar obrade,
vrdoći i vrsti
canja rezne g
ave je okomi
ičite debljine
ta reza pri
zivnog vodeno
enih i nehom
nije moguće
brazivnim v
a, dijelovi m
ablovi).
zvnim voden
al, tvrdoći a
vnim vodenim
jer utječe n
i materijala
glave u odn
it na pravac
e obradka, v
zadanim vr
og mlaza na k
mogenih mate
e rezati kalje
vodenim m
motora, alum
nim mlazom
abrazivnog
m mlazom [1]
na kvalitetu
koji se obr
osu na obra
strujanja ml
vrši se podeš
ijednostima
kvalitetu rezan
erijala, toplin
eno staklo z
mlazom pop
minijski dije
1
m ovisna je
zrna, tvrdo
reza, ali i n
rađuje. Brzin
adak u pravc
aza). Da bi s
šavanje brzin
tlaka vode
nja [1]
nski vodljivi
zbog njegov
pularna je
elovi, dijelov
12
o
ći
na
na
cu
se
ne
i
ih
ve
u
vi
13
5. PODRUČJE PRIMJENE I UPOTREBA VODENOG
MLAZA
Postoje brojni primjeri primjene vodenog i abrazivnog mlaza u praksi. Neka od
područja primjene prikazana su u tablici 1.
Tablica 1. Područje primjene vodenog i abrazivnog mlaza [7]
Primjena vodenog mlaza Područje primjene
1. Rezanje plastike
2. Rezanje papira i celuloze
3. Rezanje vlakna i tekstila
4. Rezanje gume i kože
5. Rezanje hrane
6. Rezanje drveta i šperploče
7. Rezanje krutog goriva i leda
Plastična industrija
Industrija papira
Tekstil i odjeća, sportska oprema
Industrija gume, proizvodnja obuće, kožna
industrija
Prehrambena industrija, konditorska
industrija
Šumarstvo
Šumarstvo, ukrasna industrija
Primjena abrazivnog mlaza Područje primjene
1. Rezanje titana, aluminija, inoxa, čelika
visoke čvrstoće, legura
2. Rezanje stakla, armirano staklo, laminarno
staklo
3. Rezanje kompozitnih materijala, keramike,
magnetskih materijala
4. Zavod za građevinske materijale, beton
5. Rezanje istrošenog goriva (šipke), grafitne
Zrakoplovstvo, automobilska industrija,
brodogradnja, proizvodnja mostova i sl.
Staklarstvo, dekoracije, promotivni materijal
Zrakoplovstvo, automobilska industrija,
keramika, elektronička industrija
Građevinska industrija
Nuklearne elektrane
Primjena u drugim područjima Područje primjene
1. Rezanje betona i cementa
2. Za rezanje kamena
3. Za rezanje otpada
4. Rezanje malih tunela
Cementna industrija, građevinarstvo,
demontaža
Rudarstvo
Obrada kamena
Građevinarstvo
Je
Vodeni m
odstrani b
(prevlake
razvijenij
najzahtje
vodenim
se pri pov
Koristi s
obradi m
rezanje r
upotrebe
prouzrok
istovreme
edan od osn
mlaz može
beton bez oš
e i boje), np
ji, lako se
evniji 2D lik
mlazom im
vršinskoj ob
se i kao pom
metala. U nov
različitih tkiv
rastope. Na
kuje minima
enog ispiran
Po
novnih postu
se koristiti
štećenja arm
pr. uklanjanj
režu razno
kovi, a u zad
maju iznimno
bradi za preo
moć konven
vije vrijeme
va ili kostiju
a području m
lno krvarenj
nja nastalih t
Slika 5.1.
Dfra
ovršinska obrada
upaka gdje s
za fragmen
mature. Vode
e boje s bro
ovrsni mate
dnje vrijeme
o gladak rez
blikovanje p
ncionalnim t
vodeni mla
u, a kao abr
medicine vo
je, stvara lij
ekućina. [8]
Postupci obra
Ob
eformacija agmentacija
koteh
e upotreblja
ntaciju, npr.
enim mlazom
odova. Postu
erijali od u
e uvodi se i
, nema oštri
površina, kao
tehnikama o
az nalazi prim
raziv upotreb
odeni mlaz i
jep i točan
ade materijala
brada vodemlazom
i a
Pomoć onvencionalhnikama ob
ava vodeni m
upotrebom
m lako se ods
upak rezanja
umjetnih do
rezanje 3D
ih rubova (sr
o i za odstran
obrade u rud
mjenu i u m
bljava se šeć
ima veliku p
rez, a u rad
a vodenim mla
nim
lnim brade
Rezanj
mlaz je čišće
vodenog m
stranjuju raz
a vodenim m
o organskih,
oblika. Obr
rha). Voden
njivanje srha
darstvu, kam
medicini, gdje
ćer ili sol, k
prednost pri
du nudi preg
azom [8]
e
1
enje površin
mlaza lako s
zličiti prema
mlazom je sv
, izrezuju s
radci izrezan
ni mlaz koris
a s materijal
menolomima
e se koristi z
koji se poslij
i upotrebi, je
glednost zbo
14
ne.
se
zi
ve
se
ni
sti
la.
a i
za
je
er
og
6. P
O
K
slici 6.1.
površine
N
o brzini
neravnina
POVRŠIN
Osnovne kara
• širina re
• konično
• hrapavo
Karakterističa
S
Slika 6.2. a) V
e sa malom br
mala produkt
Slika 6.2. Utje
Na slikama 6
kretanja obr
a, jer ovise
NA OBR
akteristike po
eza
ost reza
ost obrađene
an izgled pov
Slika 6.1. Izgle
Visoka kvalitet
rzinom kretan
tivnost rezanj
ecaj brzine kr
.2. a) i b) ja
radka. Sa sli
o udaljenost
RADE
ovršine obra
e površine
vršina obrađ
d površine ob
ta obrađene
nja obradka i
a [6]
retanja predm
asno se vidi
ike 6.3. se m
ti mlaznice o
ađene abraziv
đenih abraziv
brađene abraz
Slika 6.2
izlasku
obrad
meta obrade na
da se kvalite
može zaklju
od površine
vnim vodeni
vnim vodeni
ivnim vodenim
2. b) Niska kva
u mlaza pri ve
dka i velika p
a kvalitetu obr
eta obrađene
učiti da posto
materijala k
im mlazom s
im mlazom p
m mlazom [6]
aliteta obrađen
elikim brzinam
roduktivnost
rađene površin
e površine m
oji velika ra
koji se obrađ
1
su:
prikazan je n
ne površine na
ma kretanja
rezanja [6]
ne [6]
mijenja ovisn
azlika u visin
đuje, odnosn
15
na
a
no
ni
no
dubini re
reza, odn
reza, odn
M
6.4.
eza. Hrapavo
nosno veća k
nosno na izla
Sl
Mikro struktu
osti, tj. visin
kvaliteta obr
asku iz mater
lika 6.3. Primj
ura rezne pov
Slik
ne neravnina
rade je na ul
rijala [6].
jeri obrađene
vršine pokaz
ka 6.4. Mikro s
a profila zn
lasku mlaza
površine u ov
zala je da po
struktura rezn
natno su man
u materijal
visnosti od dub
ostoje sljedeć
ne površine [1
nje na manj
nego na već
bine reza h [6]
će zone prik
12]
1
jim dubinam
ćim dubinam
]
kazane na sli
16
ma
ma
ci
Pr
a zatim p
otpora re
između h
M
karakteri
vrsta abr
materijal
N
velika br
malu kva
promjero
mlaznico
rada i kv
najčešće
vode, pro
površine
ri prvom uda
počinje rezan
ezanju mater
hrapave i gla
Međutim, brz
stike obrađe
raziva koji
l obradka itd
Slika 6.
Na slici 6.5.
rzina rezanja
alitetu i nisk
om mlaznic
om. Površina
valitetom pov
tražena. U
otoka i količ
3 (Q3) i dob
aru mlaza u
nje. Zona ini
rijala. Gornji
atke zone mo
zina kretanja
ene površine
se koristi, u
d. [6].
.5. Različite kv
prikazana j
a (velika pro
ku točnost ob
ce, malim
a 2 (Q2) – g
vršine nisu
ovom slučaj
čine abraziv
bivena je sm
materijal do
icijacije se o
i dio rezne z
ože biti poste
a obradka i
e, već ovise
udaljenost m
valitete obrađ
je različita
oduktivnost)
brade. Takođ
ili nedovolj
grubi rez se
dominantni.
ju postignut
va. Kvaliteta
manjenjem br
olazi do stvar
odlikuje nešt
zone je glada
epen ili skok
dubina reza
od niza para
mlaznice od
đene površine
kvaliteta ob
) dobiva se
đer ova se v
jnim pritisk
također ost
Kvaliteta p
to je usklađi
a površine 4
rzine kretanj
ranja malog
o većom hra
ak, dok je do
kovit. [12].
a nisu jedini
ametra kao š
površine o
abrazivnim v
brađene pov
površina 1 (
vrsta površin
kom vode
tvaruje kada
površine 3 (Q
ivanje brzine
(Q4) - fini
ja obradka. K
kratera (zon
apavošću zbo
onji dio hrap
parametri k
što su radni p
obradka, pro
odenim mlazo
vršine. Kada
(Q1) – izraz
ne može dob
ili starom
a zahtjevi za
Q3) – srednj
e obradka, p
rez je bolja
Kvaliteta po
1
na inicijacije
og povećano
paviji. Prijela
koji utječu n
pritisak vod
otok abraziv
om [6]
a je potrebn
zito gruba, u
biti sa velikim
(oštećenom
a tolerancijom
ja kvaliteta j
pritiska mlaz
a od kvalite
ovršine 5 (Q5
17
e),
og
az
na
de,
va,
na
uz
m
m)
m
je
za
te
5)
– super f
brzinama
6.1.
U
površine
N
površine
udaljenos
Isto tako
koja se o
zaključiti
hrapavos
fino je vrlo v
a obradka pr
Utjecaj p
obrađen
Utjecaj param
ovisi o:
• udaljen
• pomoćn
• radnog
• kut nag
Na slici 6.6. p
koja se ob
sti mlaznice
se može vid
obrađuje, tak
i da smanjiv
st površine. Š
Slika 6.6. Utj
visoka i post
i čemu vrije
parametar
ne površine
metara obra
nosti mlaznic
ne brzine (br
pritiska vod
giba rezne gla
prikazan je u
brađuje, na
od površine
djeti da Rz n
ko da hrapav
vanje razmak
Što znači da
ecaj udaljeno
tiže se kod v
me obrade n
a obrade a
ade abraziv
ce od obrađe
rzine kretanj
de
ave
utjecaj udalj
različitim d
e obradka ra
naglo raste k
vost postaje
ka između m
postoji optim
osti mlaznice o
t =
vrlo visokih
nije kriterij z
abrazivnim
vnim voden
ne površine
a obradka)
enosti mlazn
dubinama re
aste i parame
kada se mlazn
velika neovi
mlaznice i ob
malna udalje
od površine ob
dubina reza [
preciznih d
za izbor režim
m vodenim m
im mlazom
nice od povr
eza. Može s
etar hrapavo
nica udalji v
isno o dubin
bradka (manj
enost između
brade na hrap
6]
dijelova, ali s
ma obrade [6
mlazom na
m na kvalite
ršine obrade
se uočiti da
osti obrađene
više od 3 mm
ni reza. Tako
nje od 2 mm
u mlaznice i
avost obrađen
1
sa vrlo malim
6].
a kvalitetu
etu obrađen
e na hrapavo
sa porastom
e površine R
m od površin
ođer, može s
) ne smanjuj
obradka. [6
ne površine,
18
m
ne
ost
m
Rz.
ne
se
je
6]
N
površine
povećava
vrijednos
hrapavos
područjim
Također
do poveć
N
koja se o
manje vr
rezultat č
finije kris
koja se o
većim du
Na slici 6.7.
Rz, na razli
a i Rz. Za v
sti pomoćne
st sa poveća
ma manjih b
smanjenjem
ćanja kvalitet
Slika 6.7. U
Na slici 6.8. j
brađuje Rz. M
ijednosti odn
činjenice da
stale, a finiji
brađuje. I na
ubinama reza
prikazan je
čitim dubina
vrijednosti p
e brzine od
anjem pomo
brzina pomo
m brzine pom
te površine k
Utjecaj pomoć
e prikazan u
Može se vid
nosno, hrapa
se sa poveća
i kristali abra
a ovoj slici s
a [6].
e utjecaj pom
ama reza. Sa
pomoćne brz
50 mm/mi
ćne brzine n
oćnog kretan
moćnog kreta
koja se obrađ
ćne brzine na
utjecaj radno
djeti da za ve
avost površin
anjem pritisk
aziva daju fi
se primjećuje
moćne brzin
a slike se vid
zine od 10 m
in na istoj
na većim du
nja kvaliteta
anja ispod 20
đuje [6].
hrapavost ob
og pritiska vo
eće vrijednos
ne koja se ob
ka vode krut
iniju obradu
e da je hrapa
ne na param
di da se pov
mm/min, Rz
dubini reza
ubinama rez
a po dubini
0 mm/min, u
rađene površi
ode na param
sti radnog pr
brađuje je m
ti kristali abr
odnosno ma
avost obrađe
metar hrapavo
većanjem po
z je duplo m
a. Može se
za značajno
je približno
u ovom sluč
ine, t = dubina
metar hrapav
ritiska vode,
manja. Ova po
raziva lome n
anju hrapavo
ene površine
1
osti obrađen
moćne brzin
manji nego z
zaključiti d
raste, a da
o konstantn
aju ne dovod
a reza [6]
vosti površin
Rz ima
ojava je
na manje,
ost površine
veća na
19
ne
ne
za
da
u
na.
di
ne
N
Najčešće
Različitim
površine.
90° [12].
Slika
Na slici 6.9.
e se koristi p
m kutovima
. Eksperimen
a 6.8. Utjecaj r
je prikazan
pravi kut i
a mogu se p
ntalno je utv
Slika 6.9. Utj
radnog pritisk
n utjecaj kut
tada je, ugl
postići različ
vrđeno da je
ecaj kuta nag
ka vode na hra
ta nagiba re
lavnom, najv
čite dubine r
e za veće brz
giba rezne glav
apavost obrađ
ezne glave n
veći utjecaj
rezanja i raz
zine posmak
ve na dubinu r
đene površine
na izgled re
mlaza vode
zličite kvalit
ka pogodniji
rezanja [12]
2
[6]
zne površin
e na obradak
tete obrađen
kut manji o
20
ne.
k.
ne
od
7. M
0,01
danas
ovisi
mm.
gdje b
MICRO J
Micro-jet
mm), gdje
s se može p
od cijevi za
Ovaj postup
bi konvencio
JET REZ
rezanje je m
greška teži
proizvesti m
a fokusiranje
pak je naroč
onalni water
ZANJE
moguće ostva
nuli. Kod r
mlaz od 0,2 m
e. Današnjom
čito pogodan
r jet dostigao
Slika 7.1. M
Slika 7.2. Mic
ariti samo sa
rezanja mikr
mm. Maksim
m tehnologij
n za kompo
o odavno svo
Micro jet stroj
cro jet rezanje
a komponent
ro mlazom
malna debljin
ijom može s
nente koje z
oje granice.
[10]
e [11]
tama velike p
sa dodavanj
na materijal
se rezati mat
zahtijevaju v
2
preciznosti (
jem abraziv
a koji se rež
terijal i do 4
veliku točno
21
(±
va,
že
40
ost
8. S
Pr
nekonven
vrsta mat
radi upot
Upotrebo
mogućno
pogledu
te uspore
St
predstavl
konturna
D
1.
2.
3.
4.
5.
6.
STROJ Z
rema dosad
ncionalna m
terijala. Stro
trebom dvij
om raznovrs
osti rezanja,
želi opisati
edba same ob
troj koji vr
lja suvremen
a rezanja, naj
Dijelovi stroja
Visokotlačn
Dovod vod
Dovod abra
Mlaznica z
Miješalica v
Vodeni mla
ZA OBRA
dašnjim isku
metoda voden
oj služi za gl
e vrste mla
snih abrazijs
te povećanj
sam stroj, te
brade voden
ši obradu m
ni proizvod
jčešće ravnih
Slika
a:
na pumpa
de
aziva
a vodu
vode i abraz
az
ADU VO
ustvima i up
nog mlaza p
latko rezanj
aza, a to su
skih čestica
je samih brz
e njegovi sas
im mlazom
materijala vo
d vrhunske t
h (2D) dijelo
a 8.1. Stroj za
ziva
ODENIM
potrebom vo
postala je na
e, probijanje
obični vod
povećava se
zina rezanja
stavni dijelo
na ostale nek
odenim mla
tehnologije
ova. [8]
rezanje voden
MLAZO
odenog mla
ajbolja meto
e i graviranj
deni mlaz, te
e sama efika
a. U ovom p
ovi, vrste ma
konvenciona
zom složen
(slika 8.1.)
nim mlazom [1
OM
za za obrad
oda za rezan
e većine ma
e abrazivni
asnost i ispl
poglavlju se
aterijala koje
alne metode
i je obradni
Namijenjen
13]
2
du materijal
nje skoro svi
aterijala. Stro
vodeni mla
ativost stroj
u što boljem
e može rezat
.
i sustav, ko
n za precizn
22
la,
ih
oj
az.
a,
m
ti,
oji
na
23
7. Obradak
8. Rešetkasti stol za obradu
9. Spremnik za vodu nakon obrade
Centralni dio stroja za rezanje vodenim mlazom je visokotlačna pumpa, koja potiskuje
hidrauličnu tekućinu (ulje) u pojačivač tlaka. Pojačivač tlaka obično se sastoji od dva cilindra
sa različitim unutarnjim promjerom. Cilindar sa većim unutarnjim promjerom obično pogoni
hidraulično ulje pod visokim tlakom. Tlak u drugom cilindru ovisi o razlici u promjerima
cilindara, tj. poprečnih presjeka cilindara. Ovaj omjer najčešće se kreće u granicama 1:10 i
1:25. Zbog ovakvog omjera poprečnih presjeka, tlak vode u drugom cilindru doseže
vrijednost od 4000 bar i više. [8]
Stroj može biti CNC navođen, što znači da računalo izračunava poziciju i putanju,
vodeći alat u jednoj ili više osi, dok su noviji strojevi opremljeni robotskim rukama, koje
vode alat u svih šest osi s 0.2 - 0.3 mm preciznosti i putanjom ponavljanja do približno ± 0,5
mm. Željeni obradak nacrta se u 2D ili 3D obliku pomoću CAD programa, te prenese u
kontrolnu kutiju stroja. Prije početka obrade neke vrste materijala, potrebno je unijeti podatke
o debljini materijala kao i željenu preciznost , dok CNC izračunava ostale strojne parametre
(brzinu rezanja). [8]
Virtualno svi geometrijski oblici mogu biti izrezani, jedino ograničenje predstavljaju
mali provrti, čiji promjer treba biti veći od promjera vodenog mlaza. Stezanje materijala je
relativno jednostavno, jer zbog male snage (u stroju su zajedno jedna ili dvije osi) dodatno
stezanje nije potrebno. Kvaliteta strojne površine navedene kao hrapavost izrezane površine
najviše ovisi o brzini rezanja, koja ovisi o tipu i debljini materijala. [8]
8.1. Visoko tlačna pumpa
Na ulazu u sustav za generiranje visokog tlaka postavlja se filter koji osigurava
zahtijevanu kvalitetu vode. Osnovni dio sustava za generiranje visokog tlaka je hidraulična
pumpa, pri čemu se najčešće koriste dvije vrste:
• hidraulična pumpa sa radilicom (slika 8.2.)
• hidraulična pumpa sa pojačivačem (slika 8.3.)
Hidraulična pumpa sa radilicom prikazana na slici 8.2. koristi se za srednje i niske
tlakove (do 270 MPa). Na radilicu koja je vezana za elektromotor, povezana su tri ili više
klipa ko
jednosmj
donji pol
neophodn
pumpe ni
A
pumpe s
elektrom
ili druge
koji se d
pričvršće
fluid (ulj
Time će
prostor u
desnom
potisnuti
cilindru,
oji se kreću
jerni ventil k
ložaj voda s
no osigurati
ije preporuč
Ako je potreb
sa jednim i
motora (slika
strane velik
definira posr
ena i dva ma
e) kreće lije
se otvoriti v
unutar lijevog
stranom, kl
u lijevu izl
otvoriti ven
u stalnom
koji povlači
se dalje poti
konstantan
ljiva za veće
Slik
bno ostvarit
ili više poj
8.3.) potisk
kog naizmjen
redstvom pr
anja klipa, je
vom stranom
ventil u cilin
g cilindra. P
ipovi se po
laznu stranu
ntil koji pov
brzinom. P
određenu k
iskuje i dola
i laminaran
e tlakove.
ka 8.2. Hidrau
ti i veće prit
ačivača. Hi
kuje radni flu
nično pokret
rogramirano
edan u lijevo
m, klipovi će
ndru manjeg
reusmjerava
omiču u lije
u, pri čemu
vlači vodu
Pomicanjem
količinu vod
azi do sljede
protok vode
ulična pumpa s
tiske vode, t
idraulična p
uid (ulje) kro
tanog klipa,
g logičkog
om, a drugi u
e biti potisnu
g klipa, te v
anjem razvod
evu stranu. T
će se na de
iz desne us
klipa u g
de u cilindar
ećeg cilindra
e visokog tla
sa radilicom [
tj. tlakove iz
pumpa, koja
oz lijevu ili
u zavisnost
kontrolora (
u desnom cil
uti iz lijevog
voda iz lijeve
dnika, tako d
Tada će se
esnoj strani
sisne strane.
gornji polož
. Njegovim
a. S obzirom
aka, ova vrst
[7]
znad 400 M
a je pogonj
desnu stranu
ti od položaj
(PLC). Za v
lindru. Ako
g položaja pr
e ulazne stra
da se radni f
voda iz lij
pojačivača,
Proces se
2
žaj otvara s
spuštanjem
m na to da j
ta hidrauličn
MPa koriste s
jena pomoć
u, tj. sa jedn
ja razvodnik
veliki klip s
se hidrauličn
rema desnom
ane ispunjav
fluid potiskuj
evog cilindr
tj. u desnom
naizmjeničn
24
se
u
je
ne
se
ću
ne
ka
su
ni
m.
va
je
ra
m
no
ponavlja,
presjeka
Jo
prigušiva
oscilacija
dovesti d
voda vis
predstavl
proizvod
kod pump
H
i imaju d
brtvi zna
, a intenzite
velikog i ma
oš jedan važ
ač. S obziro
a u pritisku
do grešaka p
okog pritisk
lja posudu p
di pojačivač
mpi sa radilico
Hidraulične p
duži vijek tra
tno veća.
et pojačanja
alog klipa. [1
žan element
om na to da
vode, tj. do
pri rezanju,
ka, prije dol
od visokim p
i proslijedi
om, jer one d
Slika
pumpe sa poj
ajanja, jer pu
a pojačivača
12]
pumpe sa p
a je nemino
o njenog ritm
odnosno poj
laska do rez
pritiskom ko
konstantan
daju gotovo
a 8.3. Hidrauli
jačivačima s
umpa sa radi
a proporcion
pojačivačima
vno naizmje
mičnog struj
jave vidljivi
zne glave, p
oja ima zada
i stabilan m
konstantan p
ična pumpa sa
su skuplje, a
ilicom radi u
nalan je odn
a je tzv. aku
enično pom
janja na izla
ih tragova n
prolazi kroz
atak da ublaž
mlaz vode. Pr
pritisak. [12
a pojačivačem
ali su im zato
u više taktov
nosu površi
umulator prit
micanje klipo
azu iz mlazn
na reznoj pov
akumulator
ži fluktuacije
rigušivač nij
]
m [7]
o niži troško
va pa je potro
2
ina poprečni
tiska odnosn
ova dolazi d
nice što mož
vršini. S tog
r pritiska ko
e pritiska koj
je neophoda
ovi održavanj
ošnja ventila
25
ih
no
do
že
ga
oji
je
an
ja
a i
8.2.
R
efikasnos
D
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
S
tlak, mla
protivnom
obrade. D
izuzetno
Rezna gl
Rezna glava
st postupka r
Dijelovi rezne
Voda pod v
Dijamant il
Abraziv
Cijev u koj
Mlaznica
Mlaz
Materijal k
obzirom da
zu vode koj
m bi došlo
Da bi zadov
precizno izr
lava
je predmet
rezanja mlaz
e glave (slik
visokim tlako
li rubin
oj se miješa
oji režemo
a je promjer
i izlazi iz m
do proširen
voljili ovaj
rađen konusn
stalnog usav
zom vode, al
Slika 8.
ka 8.4.):
om
abraziv s vo
izlazne cije
mlaznice mor
nja izlaznog
uvjet koris
ni otvor. Ml
vršavanje, je
li i izgled po
.4. Rezna glav
odom
evi jako mal
ra se u potpu
g promjera
sti se sitan
laz vode pod
er rezna gla
ovršine koja
va [12]
i i da na vo
unosti omogu
što bi utjec
dio rubina
d visokim tla
ava može jak
se obrađuje.
du djeluje iz
ućiti da bude
calo na dalj
ili dijamant
akom kroz o
2
ko utjecati n
zuzetno viso
e centriran. U
jnju kvalitet
ta u kome j
otvor u rubin
26
na
ok
U
tu
je
nu
27
ili dijamantu. Rubin ili dijamant su jako tvrdi materijali te nisu skloni deformacijama ili
oštećenjima.
U reznoj glavi, odnosno u cijevi za miješanje, dolazi do miješanja vode pod visokim
tlakom i abrazivnih čestica koje se iz posebnog rezervoara dovode do rezne glave. Proces
miješanja je dosta složen s obzirom na turbulentnu prirodu mlaza. Na vodu djeluje visoki
tlak, te se vodeni mlaz kreće velikom brzinom što rezultira velikom količinom kinetičke
energije. Voda u cijevi za miješanje zahvaća abrazivne čestice i ubrzava ih, odnosno predaje
im dio kinetičke energije. Drugi dio energije se gubi. S obzirom na to da voda pri velikoj
brzini zahvaća abrazivne čestice, tu dolazi do njihovog lomljenja na koje se troši određena
količina energije. Gubici energije se javljaju i uslijed udara čestica o zidove cijevi koji dovodi
do daljnjeg loma čestica. Dolazi i do međusobnog sudara čestica, tako da već pri samom
formiranju mlaza dio čestica bude toliko usitnjen da predstavlja otpad. Čestice u mlazu
rotiraju ogromnim brzinama koje se kreću od nekoliko tisuća do 5 milijuna okretaja u
sekundi. Od abrazivnih čestica se zahtijeva da su otporne na raslojavanje i da su tvrde.
Abrazivne čestice i slomljene abrazivne čestice lokalno ometaju protok vode, tj.
smanjuju ga. Mlaz vode potom izlazi kroz izlaznu cijev koja, osim što služi za fokusiranje
mlaza, služi i za povećanje brzine istjecanja i povećanje kinetičke energije s obzirom na to da
u njoj dolazi do konačne redukcije poprečnog presjeka mlaza. Zbog udara abrazivnih čestica
o unutrašnje zidove cijevi za usmjeravanje dolazi do njenog trošenja koje je naročito izraženo
u gornjem dijelu cijevi. Zbog trenja između abraziva i zidova cijevi, koje može utjecati na
smanjenje brzine mlaza, preporučuje se da izlazna cijev (cijev za fokusiranje) ne bude jako
dugačka, pri čemu joj promjer treba biti do pet puta veći od promjera abrazivnih čestica.
Nastali mlaz ima približno cilindrični oblik, a njegov oblik i dimenzije ovise o:
dimenziji mlaznice, obliku cijevi za fokusiranje, vrste abrazivnog materijala, masenog
protoka abraziva, udaljenosti cijevi za fokusiranje od površine obradka. Zbog utjecaja okoline
mlaz kontinuirani oblik zadržava samo na malom segmentu nakon napuštanja mlaznice, te je
zbog toga poželjno da rezna glava bude što bliže obradku (1 - 3 mm). Mlaz gubi energiju i
mijenja oblik u zavisnosti od smjera rezanja, brzine mlaza i tipa i debljine obratka.
Iskorištena voda se, pomoću posebnih sustava, može reciklirati i ponovo koristiti za
proces rezanja, premda je ponekad dovoljno izvršiti standardni proces filtriranja prethodno
korištene vode. Sustav za vodo – abrazivno rezanje troši svega do 4 litre vode u minuti.
Najčešće se koriste Garnet abrazivna zrna. Njihova potrošnja se, obično, kreće u granicama
od 0,25 do 0,68 kg/min, a mogu se i reciklirati.
Su
prilagodi
obrađivan
abraziva
debljini m
8.3.
V
mlazom v
što je ve
izrade ko
dozvoljav
datotekam
izraditi, a
na osnov
razvijeni
sati, radn
ustav za do
iti ostalim
nog materija
prilagođava
materijala ko
Sustav z
Veoma je po
vode. To po
eoma bitno
omada bez p
vaju). Račun
ma. To znač
a potom dok
vu crteža de
su do te mj
nik može obu
vod abraziv
uvjetima. R
ala. U poslje
a samo proto
oji se reže. [1
a upravlja
oželjno upotr
ospješuje pre
pri proizvo
prethodne iz
nalni sustav
či da u nek
kument u ko
efinirati puta
mjere da se b
učiti za rad u
Slika 8
va do rezne
Ranije se p
ednje vrijem
oku vode, do
12]
anje pomoć
rebljavati ra
eciznost reza
dnji velikih
zrade radioni
za kontrolu
kom CAD so
me je nacrta
anju rezne g
bez prethodn
u njemu. [12
.5. Računalni
glave je do
protok abra
me je taj susta
ok se brzina
ću računala
ačunalni sus
anja i otvara
h serija, a uj
ičkih crteža
u nad proces
oftware-u m
an element im
glave. Softw
nog znanja o
2]
sustav stroja
osta složen, j
aziva prilag
av pojednost
kretanja ml
a
tav za uprav
a mogućnost
ujedno pruža
(ukoliko to
som rezanja
možemo nacr
mplementira
ware za uprav
o programira
za vodeno rez
jer protok a
gođavao vrs
tavljen time
aznice prilag
vljanje proc
automatizac
a mogućnost
o vrsta i nam
kompatibila
rtati elemen
ati u adekvat
vljanje proc
anju, a za sv
zanje
2
abraziva treb
sti i debljin
što se proto
gođava vrsti
cesom rezanj
cije postupk
t jednostavn
mjena komad
an je sa CA
nt koji želim
tan software
cesom rezanj
vega nekolik
28
ba
ni
ok
i i
ja
ka,
ne
da
D
mo
e i
ja
ko
9. P
N
izrezivan
Širina rez
prirubnic
maksima
PRAKTIČ
Na stroju za r
nje prirubnic
za je 1.5 mm
ca abrazivnim
alnoj iskorist
ČNI RAD
rezanje abraz
a dimenzija
m. Na slikam
m vodenim m
tivosti mater
Slika 9.1
D – IZRE
zivnim vode
200 x 300 x
ma 9.1., 9.2. i
mlazom, gdj
rijala.
1. Izrezivanje
EZIVAN
enim mlazom
x 20 mm iz p
i 9.3. se mož
e se između
prirubnica na
NJE PRIR
m model NC
ploče dimenz
že vidjeti pos
ostalog vod
a stroju NC 30
RUBNIC
3015 EB za
zija 2000 x 1
stupak izrezi
dilo i računa
015 EB
2
A
adano je
1000 mm.
ivanja
o
29
Slika 9.2
Slika 9.3
2. Izrezivanje
3. Izrezivanje
prirubnica na
prirubnica na
a stroju NC 30
a stroju NC 30
015 EB
015 EB
3
30
P
MODEL
Proizvođ
Upravljač
Radni sat
Posuda s
Program:
Resato pu
4 x rezne
nadograd
2 x dozat
Sustav za
ODACI O S
L NC 3015 E
đač WJS - pr
čka jedinica
ti stroja: cca
a tlakom za
: IGEMS R8
umpa od 100
e glave od če
dnja za abraz
tor za pijesak
a automatsko
Slika 9.4
STROJU:
B
roizvodnja: 2
: Fanuc 18i
a 5000 sati
pijesak: 200
8
0 KS, 7.6 l/m
ega: 2 glave
zivno rezanje
k
o ispumpava
. Stroj za reza
2007/08
0 l
min, 3800 ba
za abrazivno
e)
anje pijeska,
anje vodenim
ara
o + 2 glave z
1x sandpipe
mlazom NC 3
za rezanje či
er
3015 EB
istom vodom
3
m (moguća
31
32
Tablica 2 Tehnički podaci o stroju NC 3015 EB [14]
Radni stol veličine (X*Y) 3200 x 1750 mm
Rezna površina 3100 x 1510 mm
X os 2270 mm
Y os 1510 mm
Z os 175 mm
Pozicijska preciznost +/-0,05 mm na 1000 mm
Preciznost ponavljanja +/- 0,025 mm
Brzina napajanja vodom u X i Y osi 10 000 mm/min
Napajanje u Z osi 4000 mm/min
Min. udaljenost reznih glava 90 mm
Max. udaljenost reznih glava 1500 mm
33
10. ZAKLJUČAK
Tehnologija obrade materijala vodenim mlazom je u posljednjih nekoliko desetljeća
doživjela veliki razvoj. Od prvih primjera upotrebe vodenog mlaza do danas takav oblik
obrade materijala bilježi snažan rast. Postupak vodenog mlaza je konkurentan drugim
tehnologijama budući ga lako upotrebljavamo za obradu većine materijala, potrebna je
minimalna energija, nema toplinske deformacije obrađivanog materijala i ekološki je
prihvatljiv postupak.
Tehnologija obrade vodenim mlazom upotrebljava se u različite svrhe, tako da sve
više zamjenjuje obrade plazmom i laserom s tim da ima širu primjenu. Obrađuju se svi
metalni i nemetalni materijali, male i velike tvrdoće. Najčešće operacije koje se koriste su
rezanje, čišćenje površina, poliranje površina itd. U svim slučajevima mehanizam obrade se
zasniva na erozijama.
Sve veća ekološka svjesnost, efikasnost, brzina rada i ekonomičnost su razlozi zbog
kojih obrada vodenim mlazom ima odlične predispozicije u budućnosti za primjenu na
tržištu.
34
11. LITERATURA
[1] http://www.ssfs.si/download/Nekonvencionalni_procesi/Vsa%20predavanja.pdf
[2] http://lab.fs.unilj.si/lat/nekProc/NP%20AVC%20rezanje.pdf [3] https://hr.wikipedia.org/wiki/Rezanje_vodenim_mlazom [4] http://lab.fs.uni-lj.si/lat/nekProc/AVC_Uvod-2.pdf [5] http://www.aquarez.rs/waterjet.html
[6] Prof. Dr. Nedić B. i Mr. Baralić J. :“OBRADA ABRAZIVNIM VODENIM
MLAZOM I KVALITET OBRAĐENE POVRŠINE“, str. 249-253
[7] Hloch, S.; Valiček, J.; Stoić, A.; Kozak, D.; Samardžić, I.; Novak-Marcinčin, J.;
Modrak, V.: Rezanje mlazom vode, Sveučilišni udžbenik, Slavonski Brod, 2011.
[8] Tehnički glasnik 8, 3(2014), str. 245-251
[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Water_jet_cutter
[10] http://www.incodema.com/processes/MicroCut-Cutting.aspx
[11] http://www.waterjet.ch/en
[12] www.mf.ucg.ac.me/materijal/1382468944Water_Jet.pdf [13] www.fsb.hr/kas/.../2Nekonvencionalne%20obrade%20ECM-EDM-WJ.pps
[14] http://www.wjdido.com/index.php/2012-03-25-10-34-51/masina-trenutno-u-ponudi
35
12. PRILOZI
12.1. Popis slika
Slika 1.1. – Rezanje vodenim mlazom………………………………………………….1
Slika 2.1. – Povijesni razvoj raspršivača………………………………………………..2
Slika 3.1. – Rezanje čistim vodenim mlazom…………………………………………..3
Slika 3.2. – Nastanak vodenog mlaza...……..…………………………………………..3
Slika 3.3. – Struktura vodenog mlaza...……..…………………………………………..4
Slika 3.4. – Obrada čistim vodenim mlazom...……..……………….…………………..5
Slika 4.1. – Abrazivni vodeni mlaz …………………………………………………….6
Slika 4.2. – Obrada abrazivnim vodenim mlazom ……………………………………..6
Slika 4.3. – Suspenzijski vodeni mlaz ………………………………………………….7
Slika 4.4. – Injekcijski vodeni mlaz ………………………………………...………….8
Slika 4.5. – Oblici abrazivnog sredstva mlaz …………………………………………..9
Slika 4.6. – Uvećan prikaz abrazivnih čestica…………………………………………10
Slika 4.7. – Oblici abrazivnog vodenog mlaza………………………………………...11
Slika 4.8. – Princip odnošenja materijala abrazivnim vodenim mlazom………………12
Slika 4.9. – Utjecaj parametara abrazivnog vodenog mlaza na kvalitetu rezanja……...12
Slika 5.1. – Postupci obrade materijala vodenim mlazom……………………………..14
Slika 6.1. – Izgled površine obrađene abrazvnim vodenim mlazom…………………..15
Slika 6.2. – Utjecaj brzine kretanja predmeta obrade na kvalitetu obrađene površine ..15
Slika 6.3. – Primjeri obrađene površine u ovisnosti od dubine reza h…………… …...16
Slika 6.4. – Mikro struktura rezne površine……………………………………………16
Slika 6.5. – Različite kvalitete obrađene površine abrazivnim vodenim mlazom……..17
36
Slika 6.6. – Utjecaj udaljenosti mlaznice od površine obrade na hrapavost obrađene
površine………………………………………………………………………………...18
Slika 6.7. – Utjecaj pomoćne brzine na hrapavost obrađene površine………….……..19
Slika 6.8. – Utjecaj radnog pritiska vode na hrapavost obrađene površine……………20
Slika 6.9. – Utjecaj kuta nagiba rezne glave na dubinu rezanja……………………….20
Slika 7.1. – Micro jet stroj……………………………………………………………..21
Slika 7.2. – Micro jet rezanje…………………………..……........................................21
Slika 8.1. – Stroj za rezanje vodenim mlazom………..……..........................................22
Slika 8.2. – Hidraulična pumpa sa radilicom………..……............................................24
Slika 8.3. – Hidraulična pumpa sa pojačivačem…….....................................................25
Slika 8.4. – Rezna glava…………………………..……................................................26
Slika 8.5. – Računalni sustav stroja za rezanje……..…….............................................28
Slika 9.1. – Izrezivanje prirubnica na stroju NC 3015 EB……………………………..29
Slika 9.2. – Izrezivanje prirubnica na stroju NC 3015 EB……………………………..30
Slika 9.3. – Izrezivanje prirubnica na stroju NC 3015 EB……………………………..30
Slika 9.4. – Stroj za rezanje vodenim mlazom NC 3015 EB..........................................31
37
12.2. Popis tablica
Tablica 1 - Područje primjene vodenog i abrazivnog mlaza………….…….…………13
Tablica 2 - Tehnički podaci o stroju NC 3015 EB…………………………………….32