Šī griešana metode ir ļoti efektīva, lai samazinātu ražošanas izmaksas, līdz ar to tā ir visuniversālākā un visātrāk attīstās. Griešanā ar ūdens strūklu tiek izmantota daudzās rūpniecības jomās visā pasaulē. Griežot neizdalās nekādas kaitīgas gāzes vai šķidrumi, apkārtne netiek piesārņota ar kaitīgām vielām un smakām. Griešanas zonā nepaliek termiskās iedarbības pēdas vai palielināta mehāniskā sprieguma zona. Tas patiešām ir universāls un efektīvs aukstās griešanas process.
Griešanu ar ūdens strūklu var pielietot tur, kur citas griešanas metodes ir bezspēcīgas. Šī metode pierādīja, ka ir unikāla griežot kā plānas detaļas no akmens, stikla vai metāla, tā arī ātri urbjot caurumus titānā vai pārtikas konservēšanai domātajā tarā.

Kā tiek veidots augsts ūdens spiediens

Šīs tehnoloģijas būtība ir ļoti vienkārša, bet tai pašā laikā arī ļoti sarežģīta. Izskaidrot, saprast un vadīt procesu ir vienkārši - ūdens no sūkņa tek pa caurulēm uz griešanas galviņu un, šļācoties no tās, griež. Šim procesam tiek izmantoti ļoti sarežģīti materiāli, tehnoloģijas un dizains. Lai vadītu 60 000 psi stipru spiedienu, nepieciešamas tehnoloģiskas zināšanas. Ja ir tāds spiediens, vismazākā noplūde var izsaukt ierīces elementu eroziju, kā rezultātā var rasties smagas sekas.

Ir divi griešanas ar ūdens strūklu tipi: ar tīru ūdeni un abrazīvā griešana. Darba mašīnas tiek ražotas griešanai vai nu ar ūdens strūklu, vai abrazīvajai griešanai, vai abos veidos. Jebkura tipa darbmašīnām ir nepieciešams augsts ūdens spiediens.

Griešana ar tīru ūdeni

Griešana ar tīru ūdeni ir primāra metode. Pirmo reizi komercnolūkos pēc šīs metodes pagājušā gadsimta astoņdesmito gadu vidū tika griezts kartons. Vēlāk ar ūdens strūklu tika griezti bērnu pamperi, mīksts papīrs un automašīnu interjera detaļas. Interesanti ir tas, ka griežot pamperus un papīru, ūdens iedarbība ir mazāka nekā pieskaroties pie papīra ar rokām vai elpojot uz to.

Griešanas ar ūdens strūklu vēsture

Dr. Normans Franzs tiek uzskatīts par griešanas ar ūdens strūklu tehnoloģijas tēvu. Viņš pirmais pielietoja augsta spiediena (UHP) ūdeni kā griešanas instrumentu. Termina "UHP" definējums – tas ir lielāks par 30 000 mārciņas spiediens uz vienu kvadrātcollu (psi).

Dr. Franzs ir mežsaimniecības inženieris, kurš meklēja jaunus koku zāģēšanas veidus. Pagājušā gadsimta sešdesmito gadu beigās - septiņdesmito sākumā Franzs saspieda lielu daudzumu ūdens un lika tam plūst ar ļoti lielu spiedienu caur maza diametra uzgaļiem. Izdevās iegūt ūdens strūklu ar ļoti lielu spiedienu, taču tikai dažreiz. Kaut gan bija iespējams zāģēt koku un citus materiālus, tomēr pastāvīgu augstu spiedienu noturēt neizdevās. Bez tam, uzgaļu, caur kuriem tecēja ūdens, darba laiks bija ļoti īss. To resurss nepārsniedza minūti, bet mūsdienās uzgaļus var izmantot dažas nedēļas vai mēnešus.

Ironija, taču tagad koksnes griešana veido tikai ļoti nelielu daļu no UHP tehnoloģijas iespējām. Dr. Franzs pierādīja, ka koncentrētai ūdens plūsmai, kas tek ļoti lielā ātrumā, ir neparasti liels griešanas spēks. Šis spēks var tikt pielietots daudz plašāk nekā to varēja iedomāties Dr. Franzs.

Griešanas ar tīru ūdeni īpatnības
• Ļoti smalka ūdens plūsma (0,0016-0,004 mm diametrā)
• Īpaši sarežģīta griežamās detaļas ģeometrija
• Maznozīmīgi griežamā materiāla zudumi procesa laikā
• Nav termiskās iedarbības
• Griež ļoti plānus materiālus
• Griež ļoti biezus materiālus
• Griež ļoti ātri
• Var griezt mīkstus, vieglus materiālus (piem., organisko stiklu)
• Ļoti mazs griešanas spēks
• 24 h darbs

Griešanas galviņa, ko izmanto griešanai ar tīru ūdeni

Kā jau minēts, griešanas ar ūdeni process – tā ir ūdens plūšana no sūkņa caur cauruļu sistēmu un griešanas galviņu. Materiāla griešanu var raksturot kā virsskaņas eroziju. Nevis spiediena, bet gan ūdens plūsmas ātrums saārda mikroskopiskās materiāla daļiņas. Ūdens spiediens un ātrums ir divas dažādas griešanai nepieciešamās enerģijas formas. Taču kā sūkņa veidotais ūdens spiediens tiek pārvērsts par strūklas ātrumu? Atbilde slēpjas mazā dārgakmenī. Dārgakmens ar mazu caurumiņu tiek piestiprināts cauruļu sistēmas galā, un, kad saspiestais ūdens tek caur šo caurumiņu, tā spiediens pārvēršas ātrumā. Ja griež ar tīru ūdeni, caurumiņa diametrs parasti svārstās no 0,0016 mm līdz 0,004 mm.

Griešanas galviņu ražošanai visbiežāk tiek izmantoti triju veidu dārgakmeņi. Tie ir safīrs, rubīns un dimants. Vispopulārākais ir mākslīgais safīrs. Izmantojot to, tiek iegūta pietiekoši laba ūdens plūsma, un, ja ir laba ūdens kvalitāte, griešanas galviņa kalpo aptuveni 50 - 100 griešanas stundas. Izmantojot abrazīvu, safīra kalpošanas laiks samazinās uz pusi. Rubīns tāpat tiek izmantots griešanas galviņu ražošanai, bet tas labāk der abrazīvajai griešanai. Rubīna cena ir gandrīz tāda pati kā safīram. Dimanta galviņas kalpošanas laiks ir daudz garāks (800-2 000 griešanas stundas), bet arī tā cena ir 10- 20 reizes lielāka. Dimantus parasti nenomaina, kamēr notiek nepārtraukts 24 stundu griešanas process.

Abrazīvā griešana ar ūdens strūklu

Ūdens strūkla ar abrazīvu atšķiras no parastas ūdens strūklas ar dažām iezīmēm. Griežot ar ūdeni, materiāls tiek atdalīts ar virsskaņas plūsmu. Griežot ar abrazīvu ūdens strūklu tiek paātrinātas abrazīvās daļiņas un griež tās, bet nevis ūdens. Ūdens plūsma ar abrazīvu ir simts, ja ne tūkstoš reizes jaudīgāka nekā tīrs ūdens. Taču griešanai kā ar tīru ūdeni, tā arī izmantojot abrazīvu, ir savas pielietošanas jomas. Mīkstu materiālu griešanai visbiežāk izmanto tīra ūdens strūklu, bet tādiem cietiem materiāliem, kā metāls, akmens, keramika u.c., labāk der plūsma ar abrazīvu. Ar ūdens strūklu ar abrazīvu var griezt materiālus, kas ir pat nedaudz cietāki nekā alumīnija oksīda keramika (bieži saukta Alumina, AD 99,9).

Griešanas ar ūdens strūklu ar abrazīvu īpatnības
• Sevišķi universāls process
• Nav termiskās iedarbības
• Nav mehāniskā sprieguma
• Viegla procesa programmēšana
• Smalka ūdens plūsma (0,008-0,02 mm diametrā)
• Ļoti sarežģīta griežamā izstrādājuma ģeometrija
• Griež plānus materiālus
• Griež 4 cm biezus materiālus
• Tiek zaudēts nedaudz griežamā materiāla
• Mazs griešanas spēks
• Der gandrīz visu materiālu griešanai
• Viegli pāriet no griešanas ar vienu galviņu pie griešanas ar vairākām galviņām

Griešanas ar abrazīvu ūdens strūklu galviņas

Izmantojot griešanas ar ūdens strūklu ar abrazīvu metodi, tīra ūdens plūsmā tiek pievienotas abrazīvās vielas, kuras kā lode šautenes stobrā ar lielu ātrumu pārvietojas uz priekšu. Abrazīvā viela, kuru izmanto griešanai ar ūdens strūklu, ir cietas speciāli līdz noteiktam lieluma apstrādātas smiltis. Visbiežāk izmantojamais abrazīvs - granāts. Granāts ir ciets, stingrs un nav dārgs. Kā arī pielietojams sārtas krāsas smilšpapīram, šajā gadījumā granāts var būt dažāda lieluma granulu veidā.
120. lielums – lai iegūtu līdzenu virsmu;
80. lielums - vispopulārākais, domāts kopējiem mērķiem;
50. lielums - griež nedaudz ātrāk nekā 80-ais, bet iegriezuma virsma ir rupjāka.

Jaudas efekts

Visbiežāk sastopamā kļūda, griežot ar ūdens strūklu, ir pārak maza jauda, spiediens, pārāk mazs abrazīva daudzums. Vajag darīt pretēji - griezt pēc iespējas ātrāk. Jo lielāks griešanas ātrums, jo mazākas griešanas izmaksas.

Ja vēlas griezt ar vislielāko iespējamo ātrumu, vajag izmantot maksimālu spēku. Abrazīva cena veido 2/3 no mašīnas apkalpošanas cenas, kurā ietilpst enerģija, ūdens, gaiss, galviņas rezerves daļas, nomaināmās daļas, filtri. Kļūdaini ir domāt, ka samazinot abrazīva daudzumu, samazinās griešanas izmaksas. Saskaitot visus izdevumus, redzēsim, ka vislētākā griešana ir izmantojot vislielāko iespējamo ātrumu, neatkarīgi no materiāla biezuma.

Izvēloties sūkņa jaudu, ļoti svarīgi ir novērtēt veicamo darbu apmēru. Ja griešanas darbi nebūs ļoti intensīvi, tiks griezti tikai atsevišķi izstrādājumi, jaudīga sūkņa iegāde nebūtu ekonomiski pamatota. Ja tiek plānoti intensīvi darbi, tad sūknim būtu jābūt pēc iespējas jaudīgākam.

ACA.LV