Jak duża jest moc małej maszyny do cięcia wodą?

Choć pod względem rozmiarów nie mogą konkurować z ogromnymi przemysłowymi systemami tnącymi, wydajność małych maszyn do cięcia wodą często całkowicie zdumiewa nowicjuszy. Urządzenia te wykorzystują ultra-wysokie ciśnienie wody — które czasem może być mieszane z cząsteczkami ściernymi — by wykonywać czyste i precyzyjne cięcia w szerokim zakresie materiałów, oszczędzając jednocześnie czas i koszty. Jaka więc jest rzeczywista moc małej maszyny do cięcia wodą?

Odpowiedź na to pytanie zależy od ciśnienia, typu pompy, konstrukcji głowicy tnącej oraz rodzaju przetwarzanych materiałów. Dlaczego więc nie sprawdzić, na co są zdolne te maszyny?

Czym charakteryzuje się mała maszyna do cięcia strumieniem wody?

Małą maszynę do cięcia strumieniem wody rozumie się zazwyczaj jako kompaktową lub podstawową jednostkę tnącą, którą można zainstalować w warsztacie, laboratorium, szkole, centrum badań i rozwoju lub niewielkim zakładzie produkcyjnym. Urządzenia te charakteryzują się zazwyczaj:

• Mniejszym stole tnącym (często 600×600 mm do 1300×1300 mm)
• Mniejszą mocą pompy mierzoną w KM w porównaniu z dużymi systemami przemysłowymi
• Zmniejszonymi gabarytami, co umożliwia ich umieszczenie w środowiskach o ograniczonej przestrzeni
• Niższym zużyciem energii i wody

Mimo małych rozmiarów, maszyny te działają na tej samej zasadzie co większe jednostki, tzn. wykorzystują strumień wody pod ekstremalnie wysokim ciśnieniem – zazwyczaj między 30 000 a 60 000 PSI (2 000–4 000 bar) – do wykonywania operacji cięcia materiałów.

Ciśnienie: Główny czynnik mocy wodnego strumienia

Rzeczywista "moc" urządzenia wodno-strumieniowego wcale nie jest określana przez ciepło ani moment obrotowy, lecz przez ciśnienie wody i prędkość strumienia. Zazwyczaj nawet mały system wodno-strumieniowy jest nadal w stanie pracować na następujących poziomach:

• 30 000–40 000 PSI w przypadku modeli wejściowych
• Aż do 60 000 PSI w jednostkach kompaktowych o wysokiej wydajności

Przy takich ciśnieniach ilość wody wypływającej z dyszy osiąga prędkość niemal trzy razy większą niż prędkość dźwięku. Dlatego też, gdy dodane zostaną ścierne (zazwyczaj granat), siła cięcia znacznie wzrasta. W związku z tym małe maszyny są w stanie przeprowadzać cięcie materiałów, do których zazwyczaj potrzebne jest ciężkie wyposażenie przemysłowe.

Jakiego rodzaju materiały może ciąć mała maszyna wodno-strumieniowa?

Małe maszyny wodno-strumieniowe, mimo ograniczonej wielkości, mogą nadal zaskakiwać użytkowników, ponieważ są w stanie ciąć szeroki zakres materiałów, w tym:

• Metale: stal nierdzewna, aluminium, miedź, mosiądz, tytan
• Kamień i szkło: marmur, granit, ceramika, hartowane szkło
• Plastiki i kompozyty: akryl, węgiel, włókno szklane
• Skóra i pianka
• Drewno i laminaty

Jeśli chodzi o grubość, mała piła wodna z dodatkiem ścierniwa jest w większości przypadków w stanie:

• Ciąć stal o grubości do 20–30 mm (0,8–1,2 cala) z dobrze wykończonym brzegiem
• Aluminium o grubości do 40–50 mm (1,5–2 cale)
• W przypadku miększych materiałów mogą one być jeszcze grubsze

Dodatkowo, jeśli użyje się czystej wody bez ścierniwa, małe maszyny mogą wykonywać czyste cięcia miękkich materiałów, takich jak gumy, tekstylia, produkty spożywcze i pianki, z bardzo dużą prędkością.

Prędkość cięcia: Jak szybkie jest „możne”?

Chociaż kwestia możliwości cięcia przez maszynę wiąże się przede wszystkim z jej mocą, to pytanie o szybkość również jest kluczowe, a właśnie w tym aspekcie technologia się wyróżnia. Małe maszyny do cięcia strumieniem wody potrafią:

• Ciąć stal nierdzewną 1–3 mm z prędkością wielu metrów na minutę
• aluminium 10 mm ze stosunkowo niewielką, ale stabilną prędkością przemysłową
• Materiały miękkie niemalże natychmiastowo

Małe maszyny do cięcia strumieniem wody zapewniają wystarczającą szybkość, by móc wykonywać prototypowanie, precyzyjne prace, produkcję krótką oraz elementy na zamówienie, podczas gdy duże systemy przemysłowe są zaprojektowane do ciągłej produkcji dużych partii i materiałów o ekstremalnej grubości.

Precyzja i kontrola

Małe maszyny do cięcia strumieniem wody nie tylko charakteryzują się dużą mocą, ale również bardzo dużą precyzją. Dzięki nowoczesnym systemom sterowania CNC średnia dokładność wynosi:

• ±0,05 mm do ±0,1 mm w zależności od konkretnego ustawienia

Dlatego mogą być wykorzystywane przy produkcji:

• Elementów dla przemysłu lotniczego
• Części urządzeń medycznych
• Precyzyjne uszczelki i elementy uszczelniające
• Dekoracyjne panele metalowe
• Niestandardowe części mechaniczne

Produkcja bez zasilania jest niemożliwa; jednak właśnie w tym miejscu małych wodnych strumieni udaje się — zapewniają kontrolowaną, powtarzalną siłę cięcia.

Moc elektryczna a moc cięcia

Większość ludzi uważa, że mała maszyna do cięcia strumieniem wody oznacza słabszą wydajność ze względu na niższe zużycie energii elektrycznej. Oto co jest prawdą:

• Moc elektryczna używana przez pompę małej maszyny do cięcia strumieniem wody wynosi około 15–30 kW.
• Energia jest przekształcana w bardzo wysokie ciśnienie hydrauliczne, a nie w ciepło.
• Ponieważ cięcie strumieniem wody jest procesem chłodzącym, nie powstaje strefa wpływu ciepła, nie ma wytężenia metali ani odkształceń termicznych.

Dlatego nawet najmniejsze systemy do cięcia strumieniem wody są bardzo skuteczne w przekształcaniu energii elektrycznej w użyteczną siłę cięcia.

Jak to się ma do laseru lub plazmy?

Gdy osoby pytają o moc małej maszyny do cięcia strumieniem wody, zazwyczaj chcą porównać ją z laserem i palnikami plazmowymi.

• W porównaniu z laserem: małe lasery mogą szybciej ciąć cienkie blachy, ale maszyny wodne są w stanie ciąć grubsze materiały oraz refleksyjne metale bez generowania ciepła i odkształcania ich.
• W porównaniu z plazmą: choć cięcie plazmowe jest szybkie przy grubyh metalach, powoduje odkształcenia termiczne, a krawędzie są szorstkie. Z kolei maszyny wodne pozostawiają metal czysty, bez zadziorów i bez jego nagrzewania.

Pod względem maksymalnej wydajności cięcia w stosunku do rozmiaru urządzenia, maszyny wodne (szczególnie z dodatkiem ścierniwa) należą do jednych z najpotężniejszych i najbardziej uniwersalnych technik cięcia.

Moc małej maszyny do cięcia strumieniem wody w praktyce

Moc to właściwie warunek wynikający z zastosowania. Małe urządzenia wodne są powszechnie stosowane do:

• Warsztatów wykonujących niestandardowe wyroby metalowe
• Laboratoriów edukacyjnych i badawczych
• Studiów graficznych i artystycznych
• Warsztatów kamienia i płytek
• Części motoryzacyjne i motocyklowe
• Obudowy urządzeń elektronicznych
• Prototypowanie w przemyśle lotniczym

Większość osób korzystających z takiego sprzętu jest zdumiona tym, że urządzenie mieszczące się w skromnej warsztatowej przestrzeni potrafi bez trudu przecinać płyty ze stali nierdzewnej, płytki ceramiczne czy grube kompozyty.

Ograniczenia małych maszyn wodno-ściernych

Małe maszyny wodno-ścierne, choć potężne, mają swoje ograniczenia. Głównymi z nich są:

• Bardzo niska wydajność usuwania materiału przy cięciu grubych metali
• Mniejsza powierzchnia robocza, co utrudnia obróbkę dużych elementów
• Z pewnością niższa ciągła pojemność produkcyjna w porównaniu z dużymi systemami przemysłowymi

Niemenniej jednak te ograniczenia nie stanowią dużego problemu dla małych i średnich firm, które czerpią korzyści z elastyczności i mocy cięcia.

Jak potężna jest mała maszyna do cięcia strumieniem wody?

W rzeczywistych warunkach eksploatacji mała maszyna do cięcia strumieniem wody jest wystarczająco wydajna, by dokładnie, czysto i niezawodnie ciąć większość przemysłowych materiałów. To kompaktowe urządzenie łączące skrajne ciśnienie wody, energię cięcia z udziałem ścierniwa oraz precyzję sterowania CNC, które potrafi wykonać pracę wielu tradycyjnych narzędzi tnących, lecz na wyższym poziomie.

Jej wysoka jakość pracy może nie dorównywać ogromnym systemom produkcyjnym pod względem masy lub ciągłości działania, jednak jej prawdziwa siła tkwi w funkcjonalności wielozadaniowej, dokładności oraz zaskakującej skuteczności. Mała maszyna do cięcia strumieniem wody to kompaktowa siłownia, która pod względem wydajności wcale nie jest „mała” – idealna dla warsztatów, startupów, centrów badawczych oraz producentów specjalistycznych.