14
Identifikacija i klasifikacija faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom P. Janković i dr. IDENTIFIKACIJA I KLASIFIKACIJA FAKTORA KOJI UTIČU NA PROCES SEČENJA ABRAZIVIM VODENIM MLAZOM Predrag Janković 1) , Miroslav Radovanović 1) Kategorija rada: AFILIJACIJA/ADRESA: STRUČNI RAD 1) Mašinski fakultet Niš, A. Medvedeva 14, Niš Rezime: Obrada abrazivnim vodenim mlazom je proces definisan brojnim uticajnim faktorima, koji određuju količinu odvojenog materijala, kao i kvalitet reza. Znatni napori uloženi su u razumevanje uticaja pojedinih faktora na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom, kao što su: prečnici otvora vodene i abrazivne mlaznice, pritisak vode, vrsta, veličina i protok abraziva, rastojanje rezne glave od obratka, brzina sečenja i dr. Racionalno upravljanje procesom, kao osnova njegove uspešne primene, odvija se pravilnim izborom faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom. Prvi korak ka tom cilju je identifikacija i razumevanje uticajnih faktora. U radu su prikazani rezultati istraživanja faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom, čime se omogućuje upravljanje procesom u cilju veće proizvodnosti i boljeg kvaliteta obrade. Ključne reči: sečenje abrazivnim vodenim mlazom, faktori procesa obrade 1. UVOD Zahtevi koji se postavljaju pred industrijske procese sečenja su zadnjih godina značajno porasli. Ne traži se samo veća produktivnost, već i mogućnost izrade kompleksnih delova visokog kvaliteta izrade. Obrada abrazivnim vodenim mlazom je jedna od najnovijih tehnologija konturnog sečenja materijala, koja je, zahvaljujući svojim prednostima, zauzela prvo mesto po prodaji novih mašina u svetu. Razlog naglog širenja primene tehnologije sečenja abrazivnim vodenim mlazom je taj što omogućuje sečenje širokog opsega vrsta materijala i debljina i što je: brza, precizna i jednostavna za primenu [1]. Sečenje abrazivnim vodenim mlazom koristi se u metaloprerađivačkoj industriji više od 20 godina. I pored sve šire primene, zbog kompleksnosti mehanizma obrade, znanje o procesu obrade abrazivnim vodenim mlazom i dalje je ograničeno. Proces stvaranja abrazivnog vodenog mlaza je istovremeno jednostavan, ali i izuzetno kompleksan zadatak. U samoj osnovi voda pod visokim pritiskom se dovodi od pumpe do rezne glave, gde se pretvara u uzani mlaz velike kinetičke energije kome se dodaju čestice abraziva. Čestice abraziva, visoko ubrzane strujom vodenog mlaza, velikom brzinom udaraju u obradak odvajajući čestice materijala obratka. Odvojeni materijal, iz zone reza, odnosi vodeni mlaz u obliku mikrostrugotine. Jednostavno za objašnjenje i korišćenje, međutim, sam proces obrade objedinjuje izuzetno složenu tehnologiju odvajanja materijala rezanjem i deformisanjem i zahteva visokokvalitetne elemente obradnog sistema kao što su: pumpa visokog pritiska i rezna glava. Tehnologija sečenja abrazivnim vodenim mlazom je kompleksan proces interakcije abrazivanog vodenog mlaza i materijala obratka. Efikasnost procesa sečenja abrazivnim vodenim mlazom, kao osnova njegove uspešne primene, zavisi od izbora uticajnih faktora. Prvi korak ka tom cilju je identifikacija i razumevanje faktora koji utiču na proces sečenja. Proces je definisan brojnim faktorima, koji određuju

Abrazivni vodeni mlaz

Embed Size (px)

DESCRIPTION

fdfsdfds

Citation preview

Page 1: Abrazivni vodeni mlaz

Identifikacija i klasifikacija faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom P. Janković i dr.

IDENTIFIKACIJA I KLASIFIKACIJA FAKTORA KOJI UTIČU NA PROCES SEČENJA ABRAZIVIM VODENIM MLAZOM

Predrag Janković1), Miroslav Radovanović1)

Kategorija rada: AFILIJACIJA/ADRESA: STRUČNI RAD 1) Mašinski fakultet Niš, A. Medvedeva 14, Niš

Rezime: Obrada abrazivnim vodenim mlazom je proces definisan brojnim uticajnim faktorima, koji određuju količinu odvojenog materijala, kao i kvalitet reza. Znatni napori uloženi su u razumevanje uticaja pojedinih faktora na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom, kao što su: prečnici otvora vodene i abrazivne mlaznice, pritisak vode, vrsta, veličina i protok abraziva, rastojanje rezne glave od obratka, brzina sečenja i dr. Racionalno upravljanje procesom, kao osnova njegove uspešne primene, odvija se pravilnim izborom faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom. Prvi korak ka tom cilju je identifikacija i razumevanje uticajnih faktora. U radu su prikazani rezultati istraživanja faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom, čime se omogućuje upravljanje procesom u cilju veće proizvodnosti i boljeg kvaliteta obrade.

Ključne reči: sečenje abrazivnim vodenim mlazom, faktori procesa obrade

1. UVOD

Zahtevi koji se postavljaju pred industrijske procese sečenja su zadnjih godina značajno porasli. Ne traži se samo veća produktivnost, već i mogućnost izrade kompleksnih delova visokog kvaliteta izrade.Obrada abrazivnim vodenim mlazom je jedna od najnovijih tehnologija konturnog sečenja materijala, koja je, zahvaljujući svojim prednostima, zauzela prvo mesto po prodaji novih mašina u svetu. Razlog naglog širenja primene tehnologije sečenja abrazivnim vodenim mlazom je taj što omogućuje sečenje širokog opsega vrsta materijala i debljina i što je: brza, precizna i jednostavna za primenu [1]. Sečenje abrazivnim vodenim mlazom koristi se u metaloprerađivačkoj industriji više od 20 godina. I pored sve šire primene, zbog kompleksnosti mehanizma obrade, znanje o procesu obrade abrazivnim vodenim mlazom i dalje je ograničeno. Proces stvaranja abrazivnog vodenog mlaza je istovremeno jednostavan, ali i izuzetno kompleksan zadatak. U samoj osnovi voda pod visokim pritiskom se dovodi od pumpe do rezne glave, gde se pretvara u uzani mlaz velike kinetičke energije kome se dodaju čestice abraziva. Čestice abraziva, visoko ubrzane strujom vodenog mlaza, velikom brzinom udaraju u obradak odvajajući čestice materijala obratka. Odvojeni materijal, iz zone reza, odnosi vodeni mlaz u obliku mikrostrugotine. Jednostavno za objašnjenje i korišćenje, međutim, sam proces obrade objedinjuje izuzetno složenu tehnologiju odvajanja materijala rezanjem i deformisanjem i zahteva visokokvalitetne elemente obradnog sistema kao što su: pumpa visokog pritiska i rezna glava. Tehnologija sečenja abrazivnim vodenim mlazom je kompleksan proces interakcije abrazivanog vodenog mlaza i materijala obratka. Efikasnost procesa sečenja abrazivnim vodenim mlazom, kao osnova njegove uspešne primene, zavisi od izbora uticajnih faktora. Prvi korak ka tom cilju je identifikacija i razumevanje faktora koji utiču na proces sečenja. Proces je definisan brojnim faktorima, koji određuju efikasnost, ekonimičnost i kvalitet obrade ([2, 3]).

2. FAKTORI PROCESA SEČENJA ABRAZIVNIM VODENIM MLAZOM

Faktori koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom dati su na slici 1.

3. MAŠINA ZA SEČENJE ABRAZIVNIM VODENIM MLAZOM

Mašina za sečenje abrazivnim vodenim mlazom je složen obradni sistem čije komponente predstavljaju proizvod vrhunske tehnologije. Namenjena je za precizna konturna sečenja, najčešće ravnih (2D) predmeta. U praksi se danas sreću različite vrste i konstrukcije mašina za sečenje abrazivnim vodenim mlazom. Na slici 2. prikazana je standardna konfiguracija mašine za sečen`je abrazivnim vodenim mlazom.Glavni delovi mašine za sečenje abrazivnim vodenim mlazom su: sistem za pripremu vode, pumpa visokog pritiska i instalacija visokog pritiska, magacin abraziva, rezna glava, mehanički sistem za kretanje i upravljačka jedinica.Sistem za pripremu vode služi da se voda koja se koristi u procesu obrade očisti od mehaničkih i hemijskih nečistoća kako bi se smanjilo habanjeelemenata pumpe visokog pritiska, zaptivki imlaznice. Prema kvalitetu vode koja se upotrebljava projektuje se uređaj za pripremu vode. Čvrste materije se odstranjuju filtriranjem kroz niz filtera, postepeno počevši od sita sa otvorima od 20, 10, 5, 1 μm, pa sve do najfinijeg, koje ima veličinu otvora0,5 μm. Rastvorene soli se mogu odstraniti na više različitih načina od kojih je najjednostavniji omekšavanje vode. Drugi način je primenom obratneosmoze, pri čemu se voda filtrira kroz veoma finemembrane koje uklanjaju nečistoće na molekularnom nivou. Treći način je primena jonskog izmenjivača.Treba pohvaliti praksu domaćih korisnika koji su kupili mašine za sečenje abrazivnim vodenim mlazom, koji, uz svoje mašine, redovno nabavljaju i kvalitetne sisteme za pripremu vode, čime, i pored nešto većih početnih investicionih troškova, ostvaruju dugoročnu uštedu snižavanjem troškova održavanja mašine.

IMK-14 Istraživanje i razvoj, Godina XVI, Broj (35) 2/2010 71

Page 2: Abrazivni vodeni mlaz

Identifikacija i klasifikacija faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom P. Janković i dr.

Pumpa visokog pritiska je najvažniji element, tj. "srce" mašine za sečenje abrazivnim vodenim

mlazom (slika 3). Ona stvara potreban radni pritisak i snabdeva mašinu potrebnom količinom vode [4].

Slika 1. Faktori procesa sečenja abrazivnim vodenim mlazom

Klip većeg prečnika je pogonjen uljem pritiska od 20MPa od uljne pumpe. Ulje pod pritiskom se naizmenično dovodi sa jedne ili druge strane klipa posredstvom 4/2 razvodnog ventila. Klip koji se nalazi u cilindru manjeg prečnika je "plunžerskog" tipa i služi za sabijanje vode na visoki pritisak. Sa čeone strane malog cilindra nalaze se ulazni i izlazni nepovratni ventili koji omogućuju protok vode samo u jednom smeru. Odnos površina klipova je obično1:20 što omogućava da se u manjem cilindru dobije pritisak vode koji odgovara odnosu površina velikog i malog klipa i za potrebe sečenja abrazivnim vodenim mlazom iznosi najčešće oko 400 MPa

Slika 2. Konfiguracija mašine za sečenje abrazivnim vodenim mlazom

Pumpa ima zadatak da obezbedi željeni pritisak vode i odgovarajući protok. Pumpe kojima se ostvarajuju pritisci vode od 380 do 400 MPa, najčešće, su klipne pumpe. Pumpa prevodi energiju fluida uljnog cilindra niskog pritiska (20 MPa) u visok pritisak vode (400 MPa). Pumpa ima dva cilindra sa različitim unutrašnjim prečnicima i u njima se nalaze klipovi koji su međusobno spojeni (slika 4).

(1:20=20:400).

72 IMK-14 Istraživanje i razvoj, Godina XVI, Broj (35) 2/2010

Page 3: Abrazivni vodeni mlaz

Identifikacija i klasifikacija faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom P. Janković i dr.

mešanje i cevi za fokusiranje - abrazivne mlaznice(slika 5).Zadatak vodene mlaznice je da potencijalnu energiju vode, sabijene na visok pritisak pretvori u kinetičku energiju mlaza. Pri pritisku vode od 400 MPa postižese brzina isticanja vodenog mlaza od 900 m/s ili 2,7puta više od brzine zvuka. Prečnik otvora vodene mlaznice, iznosi od 0,1 do 0,4 mm.Najčešći materijali od kojih se izrađuje vodena mlaznica su: safir, rubin i dijamant, svaki sa svojim jedinstvenim karakteristikama. Mlaznica izrađena odsafira proizvodi mlaz vode dobrog kvaliteta, a priupotrebi vode odgovarajućeg kvaliteta ima vek

Slika 3. Pumpa visokog pritiska

U industrijskoj primeni se koriste klipne pumpe visokog pritiska snage od 18 do 75 kW, koje obezbeđuju protok vode od 2 do 7,6 l/min. Maksimalni pritisak vode koji se koristi je do 413MPa.Renomirani proizvođači mašina za sečenja abrazivnim vodenim mlazom razvijaju i sopstvene pumpe visokog pritska (Flow Corporation,Omax, Bystronic), dok se većina proizvođača odlučuje na korišćenje opreme specijalizovanih proizvođača, kao što su: Ingersoll-Rand, KMT Waterjet, RESATO, Jet Edge i drugi.Od pumpe visokog pritiska voda se, specijalnim cevima, pod visokim pritiskom dovodi do rezne glave. U cevni sistem uključeni su: filter za vodu, manometar, ventil ispred ulaza vode u reznu glavu i drugi elementi regulacije. Kod mašina za sečenje abrazivnim vodenim mlazom posebna pažnja se posvećuje cevima visokog pritiska jer su izložene promenama pritiska i zahtevu da se ostvari kontinualni dovod vode do rezne glave. Visokopritisne cevi se izrađuju od nerđajućeg čelika. Cevi prečnika 1/4” se upotrebljavaju za dovod vode visokog pritiska do rezne glave. Ove cevi su savitljive i savijene su delimično u spirale i lukove, kako bi mogle da prate kretanje rezne glave. Cevi prečnika 9/16” se koriste za prenos vode na velika rastojanja. Postavljaju se između pumpe visokog pritiska i nepokretnog mesta na mašini odakle se dalje voda vodi do rezne glave. Ove cevi su krute.

Slika 4. Klipna pumpa

Rezna glava. U reznoj glavi se voda visokog pritiska pretvara u uzani mlaz kome se zatim dodaje abrazivni materijal kako bi formirali abrazivni vodeni mlaz. Konstrukcija i podešavanje sastavnih delova sklopa rezne glave su od vitalnog značaja za efikasnost procesa sečenja. Rezna glava se sastoji od: tela, cevi za dovod vode pod visokim pritiskom, cevi za dovod abraziva, vodene mlaznice, komore za

trajanja od 50 do 150 časova. Dijamant se koristi za izradu vodene mlaznice u slučajevima kada želimo duži vek trajanja vodene mlaznice. Vek trajanja vodene mlaznice izrađene od dijamanta je do 2000 časova. Međutim, cena ovakvih mlaznica je 10 do 20 puta veća od mlaznica izrađenih od safira. Na izbor materijala vodene mlaznice u velikoj meri utiče proizvođač mašine (rezne glave) svojim preporukama. Koji materijal izabrati za materijal vodene mlaznice zavisi i od izabrane operacione filozofije, dostupnosti i cene. U skladu sa preporukama, kod nas najzastupljenijeg proizvođača mašina za sečenje abrazivnim vodenim mlazom, najčešće su u upotrebi vodene mlaznice izrađene od dijamanta.Pri sečenju abrazivnim vodenim mlazom, iza vodene mlaznice, u reznoj glavi se nalazi komora za mešanje (vode i abraziva), na koju se nadovezuje cev zafokusiranje - abrazivna mlaznica. Abrazivnamlaznica ima dužinu približno 70 do 75 mm i unutrašnji prečnik od 0,8 do 1,2 mm. u zadnje vreme se izrađuje od tvrdog metala (najčešće borida i karbida) pri čemu se postiže vek trajanja i do 100 radnih časova.

Slika 5. Rezna glava

Preporuka je da se, u sklopu rezne glave, upotrebi abrazivna mlaznica čiji je prečnik otvora 3 do 4 puta veći od prečnika otvora vodene mlaznice. Prema tome, najčešće korišćene "kombinacije" prečnika otvora vodene i abrazivne mlaznice su sledeće: 0,25/0,76;0,30/0,89; 0,30/1,02; 0,33/1,02 i 0,36/1,14 mm.

IMK-14 Istraživanje i razvoj, Godina XVI, Broj (35) 2/2010 73

Page 4: Abrazivni vodeni mlaz

Identifikacija i klasifikacija faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom P. Janković i dr.

Mehanički sistem za kretanje. Konstrukcija i dimenzije mehaničkog dela mašine za sečenje abrazivnim vodenim mlazom, koji obezbeđuje kretanje, određeni su veličinom predmeta obrade, kao i vrstom obrade i željenom tačnošću obrade. Da bi moglo da se izvrši sečenje po konturi, potrebno je ostvariti relativno kretanje između rezne glave i obratka. To se obezbeđuje mehaničkim sistemom za kretanje koji je numerički upravljan. Pri sečenju dvodimenzionalnih predmeta dovoljne su mašine sa2½ osnim upravljanjem. To su dve ose za obradu konture (X, Y kretanje) i jedna osa po kojoj se vrši podešavanje rastojanja rezne glave od obratka. Pri sečenju trodimenzionalnih predmeta potrebne su mašine sa 5-osnim upravljanjem. U praksi preovlađuje korišćenje portalnih mašina za 2D obradu sa troosnim vođenjem (slika 6). Ispod koordinatnih stolova je rezervoar apsorbera energije vodenog mlaza.

Slika 6. Portalna konstrukcija mašine za 2D obradu vodenim mlazom

U Srbiji sunajzastupljenije mašine češkog proizvođača PTV, a koriste se i mašine: švedskog proizvođača Water jet Sweden, švajcarskog Bystronic i nemačkih proizvođača Aquacut i JETMax. Veličine radnih stolova kreću se od 1000 x1000 mm, pa sve do 6700 x 2000 mm.

4. ABRAZIVNI VODENI MLAZ

Abrazivni vodeni mlaz je vodeni mlaz kome su dodate čestice abraziva. Svaka od komponenti abrazivnog vodenog mlaza, voda i abraziv, imaju svoju posebnu i zajedničku ulogu. Osnovna uloga abraziva je da obezbedi proces obrade. Osnovna uloga vodenog mlaza je da ubrza abrazivna zrna do brzine koja omogućava da pri udaru u materijal obave svoju funkciju odvajanja čestica materijala obratka ("mikrostrugotine"). Dodatni zadatak vode je odnošenje abrazivnog materijala i "strugotine" iz zone reza, kako bi proces mogao da se nesmetano nastavi.Voda, koja se koristi prilikom obrade, uzima se iz lokalnog vodovoda. Ova voda sadrži dosta rastvorenih minerala u sebi, najčešće kalcijuma i magnezijuma. Da bi se smanjilo habanje, voda koja se upotrebljava mora da se očisti od čvrstih materija i soli.Abrazivni materijal. Abraziv u obliku sitnih čestica je sastavni deo abrazivnog vodenog mlaza. Abrazivne čestice su od različitog materijala, različite veličine i oblika, zavisno od primene.

Svaka čestica abraziva se ponaša kao rezni alat. Sa stotinama i hiljadama čestica koje dejstvuju na površinu obratka može se proizvesti značajan učinak. Krupnije čestice se koriste kod grubog reza, kada je potrebno skidanje veće količine materijala. Sitnije čestice se koriste kod finog reza, radi postizanja boljeg kvaliteta površine.Materijal abraziva koji se koristi pri sečenju abrazivnim vodenim mlazom je najčešće garnet (Fe3Al2[SiO4]3). Različiti minerali garneta se upotrebljavaju u slučajevima kada se zahtevaju različite efikasnosti obrade. Kao jeftiniji, ali i mekši abrazivni materijal koji je često u upotrebi je mineral olivin ([MgFe]2SiO4). Korišćenje mekšeg abraziva dovodi do manje efikasnosti sečenja, jer je jedan od parametara koji definiše performanse rezanja baš tvrdoća abrazivnih zrna. Olivin, kao abrazivni materijal, se koristi onda kada su važniji troškovi obrade nego visoka proizvodnost. Abrazivi, koji se još koriste, aluminijum oksid (Al2O3) ili silicijum karbid (SiC) su veštački materijali. Oni su veoma oštri i tvrdi, čime obezbeđuju visoku efikasnost sečenja. Međutim, sa druge strane, ta njihova visoka mehanička svojstva izazivaju ubrzano habanje abrazivne mlaznice.Najčešće korišćen abrazivni materijal, u obradi abrazivnim vodenim mlazom, je garnet. To je tvrd, čvrst i jeftin mineral ružičaste boje. U zavisnosti odnamene, proizvodi se u različitim veličinama: brojotvora u situ 120, odnosno srednji prečnik zrna od150 μm - za rez finog kvaliteta, broj otvora u situ 80, odnosno srednji prečnik zrna od 180 μm - najviše korišćen i za opštu upotrebu, za rez srednjeg kvaliteta i broj otvora u situ 50, odnosno srednji prečnik zrna od 210 μm - za rez grubog kvaliteta, ali se postiže veća brzina sečenja. Najpoznatiji proizvođači garneta za industrijsku primenu su kompanije iz Sjedinjenih američkih država (Barton Mines), Australije (GMA Garnet), Kine (Dragon Abrasives) i Indije (Stain Stones), a to su i zemlje koje izvoze značajne količine garneta. Rusija i Turska takođe proizvode industrijski garnet u velikim količinama, ali ne izvoze značajnije količine ovog materijala. Za primenu kod mašina za sečenje abrazivnim vodenim mlazom abraziv se, najčešće, isporučuje u pakovanjima od po 25 kg. Cena varira u zavisnosti od proizvođača i veličine abrazivnih čestica i kreće se od 70 do preko 300 dolara po toni.U slučaju da se teži najvećoj brzini sečenja, bira se krupnije abrazivno zrno, kao što je otvor sita 60 ili80. Ako želimo da postignemo finiju površinu reza izabraćemo sitnije abrazivno zrno, kao što je otvorsita 100, 120 ili čak 150. Treba konsultovati i proizvođača abrazivne mlaznice. Abraziv, čijaveličina zrna odgovara otvoru sita 80, je veoma popularan, ali je i najskuplji.

5. PREDMET OBRADE

Predmet obrade karakterišu: vrsta materijala, debljina, oblik konture, tačnost oblika, tolerancije dimenzija i sl [5].

74 IMK-14 Istraživanje i razvoj, Godina XVI, Broj (35) 2/2010

Page 5: Abrazivni vodeni mlaz

Identifikacija i klasifikacija faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom P. Janković i dr.

Abrazivnim vodenim mlazom se seku, pre svega, metali (ugljenični čelici, srednje i visoko legirani čelici, alatni čelici, nerđajući čelici, čelici otporni na habanje, liveno gvožđe, aluminijum, bakar, titan, volfram, magnezijum), zatim tvrdi metali i kompozitni materijali, ali i nemetali(staklo, keramika, mermer, granit, beton, polimeri, kompozitni materijali, alatna keramika).Materijali, kao što je nerđajući čelik, legirani čelik, titan, i tvrde legure, se dobro seku i to bez štetnog uticaja na materijal. Kod materijala veće debljine(preko 6 mm) kvalitet i tačnost reza su superiorni uodnosu na termičke metode sečenja. Obrada abrazivnim vodenim mlazom je takođe pogodana za sečenje aluminijuma zbog velike brzine sečenja koja se može postići. Takođe, dobro se seku reflektivni materijali, tvrde i meke plastike, ali i krti materijali ([6,7]).U praksi, za čelik je granica ekonomske rentabilnosti obrade abrazivnim vodenim mlazom debljina od 5 do 7,5 mm. Što je materijal deblji, duže je vreme obrade i postavlja se pitanje rentabilnosti obrade. U slučaju obrade tvrdih materijala, kod kojih je izuzetno skupa obrada drugim metodama i sečenje većih debljina može biti rentabilno. Sečenje delova od titana je dobar primer za to.

6. REŽIM OBRADE

Režim obrade ima značajan uticaj na odvijanje procesa sečenja abrazivnim vodenim mlazom [8]. Parametri režima obrade su: pritisak vode, brzina sečenja, protok abraziva i rastojanje rezne glave od obratka.U dodatne parametre mogu se ubrojati: prečnik vodene mlaznice, prečnik i dužina abrazivne mlaznice, napadni ugao mlaza, vrsta abraziva i dimenzije abrazivnih zrna, materijal obratka i geometrija obratka.Pod pritiskom vode se podrazumeva srednji pritisak ispred rezne glave imajući u vidu i gubitke pritiska u vodovima. Izborom što kraćih vodova, od pumpevisokog pritiska do rezne glave, gubitak pritiska sesmanjuje na najmanju moguću meru, kao i korišćenjem što manjeg broja krivina. U domaćim proizvodnim uslovima najčešće korišćeni pritisci vode su između 360 i 400 MPa, čime se postiže ravnoteža između produktivnosti i troškova održavanja.Brzina sečenja predstavlja brzinu relativnog kretanja rezne glave u odnosu na obradak. Brzina sečenja je važan parametar ove tehnologije jer utiče na kvalitet reza i troškove obrade. Zavisi od vrste i debljine materijala koji se seče, kao i od željenog kvaliteta obrade. Na primer, najveća brzina kojom je moguće seći nerđajući čelik debljine 8 mm iznosi320 mm/min, dok se obradak od legure aluminijuma, iste debljine, može seći brzinom od 1020 mm/min. Protok abraziva je količina abrazivnog materijala ujedinici vremena, koja se dodaje vodenom mlazu,radi mešanja i formiranja abrazivnog vodenog mlaza. Kod novijih mašina protok abraziva može da se reguliše i u toku rada, odnosno zadaje se programski.

Veći protok dovodi do veće proizvodnost i boljeg kvaliteta površine reza, ali uz povećane troškove obrade. Zavisno od željene proizvodnosti i kvaliteta obrade, u praksi se vrednost protoka abraziva kreće između 300 i 400 g/min.Rastojanje rezne glave od obratka definiše položaj rezne glave u odnosu na obradak. Rezna glava se nalazi na određenom rastojanju od obratka kako bi sesprečila oštećenja mlaznice usled odbijanja česticaabraziva od površine obratka. Promena rastojanja nema uticaj na brzinu abrazivnih zrna. Sa druge strane, u procesu sečenja abrazivnim vodenim mlazom, rastojanje rezne glave od obratka utiče na veličinu radijalnog širenja abrazivnog vodenog mlaza, što za posledicu ima povećanje površine na koju dejstvuje mlaz. To se vidi i po povećanoj širini reza za veće vrednosti rastojanja rezne glave od površine obratka. Uobičajeno rastojanje rezne glave od obratka iznosi od 2 do 5 mm.

7. ZAKLJUČAK

Obrada abrazivnim vodenim mlazom stiče sve veću popularnost zbog mogućnosti obrade velikog broja raznovrsnih materijala šireg opsega debljina. Sečenje abrazivnim vodenim mlazom je kompleksan proces interakcije abrazivanog vodenog mlaza i materijala obratka. Veliki broj faktora utiče na proces sečenja, pa se mora istražiti njihov uticaj na sam proces, ali i na željeni kvalitet reza. Faktori koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom razvrstani su u faktore: mašine za sečenje abrazivnim vodenim mlazom, abrazivnog vodenog mlaza, predmeta obrade i režima obrade. Na osnovi rezultata dobijenih analizom uticajnih faktora na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom moguće je upravljati procesom sečenja u cilju veće proizvodnosti i boljeg kvaliteta obrade.

LITERATURA

[1] Luis H. Aktueler Stand der Wasserstrahltechnik.

IIR Laser-Wasserstrahltechnik, 2000.[2] Whiting C.E, Graham E.E, Ghorashi B. (1990)

Evaluation of parameters in a fluid cutting equation. ASME Journal Engineering for Industry, No. 112, s. 240-244.

[3] Radovanović M, Dašić P, Štefanek M. (2005) Some Possibilities for Determining Abrasive Water Jet Cutting Parameters, 13. International Scientific Conference CO-MAT-TECH 2005, Slovak University of Technology in Bratislava, Trnava, Slovakia, s. 969-976

[4] Janković P, Radovanović M, Vićovac N. (2004) Pumpa visokog pritiska – "srce" mašine za konturno sečenje abrazivnim vodenim mlazom.29. Naučno-stručni skup sa međunarodnimučešćem HIPNEF 2004, Mašinski fakultet Univerziteta u Nišu, Savez mašinskih i elektrotehničkih inženjera i tehničara Srbije (SMEITS) - Beograd, Vrnjačka Banja, str.113-118

IMK-14 Istraživanje i razvoj, Godina XVI, Broj (35) 2/2010 75

Page 6: Abrazivni vodeni mlaz

Identifikacija i klasifikacija faktora koji utiču na proces sečenja abrazivnim vodenim mlazom P. Janković i dr.

[5] Janković P, Radovanović M. (2009) Prilog istraživanju kvaliteta reza kod sečenja abrazivnim vodenim mlazom. Časopis "IMK-14” Istraživanje i razvoj, Institut IMK "14. Oktobar", Kruševac, broj (32-33) 3-4, 2009, str.19-24

[6] Ramulu M, Hashish M, Kunaporn S, Posinasetti P. (2005) Abrasive waterjet machining of aerospace materials. Sample Fall Technical Conference "Materials and Processing Technologies for Revolutionary Applications", Seattle, USA

[7] Shipway P. H, Fowler G, Pashby I. R. (2005) Characteristics of the surface of a titanium alloy following milling with abrasive waterjets. Wear, No. 258, s. 123-132

[8] Janković P, Radovanović M. (2006) Parameters of Abrasive Water Jet Cutting Process. 6th

International Conference Research andDevelopment in Mechanical Industry RaDMI2006, University of Kragujevac, Faculty of Mechanical Engineering Kraljevo, High Technical Mechanical School of Trstenik,Budva, Montenegro, s. 343-346.

[9] S. Ivanović, Z. Petrović, M. Đapić, Lj. Lukić: Funkcionalni model postprocesora generatora NC programa u fleksibilnom tehnološkom sistemu, Časopis "IMK-14 Istraživanje i razvoj", br (30-31) str. 13, Kruševac, 2009.

[10] S. Ivanović, Z. Petrović, Lj. Lukić, Lj.Đorđević: Sistem alata postprocesora generatora NC programa u fleksibilnom tehnološkom sistemu, Časopis "IMK-14 Istraživanje i razvoj", br (30-31) str. 203, Kruševac, 2009.

IDENTIFICATION AND CLASSIFICATION OF FACTORS INFLUENCING ABRASIVE WATER JET CUTTING PROCESS

Summary: Abrasive water jet cutting process is defined by noumerous influencing factors, which determinate volume of separate material, as cut quality. Substantial efforts has bin made in understanding effects of individual influencing factors, lake: diameters of water and abrasive orifice (nozzle), water pressure, kind, size and flow rate of abrasive, distance of cutting head from material surface, feed rate, etc.Process optimization, as a background of its successful application, is providet by correct choice of influencing factors. First step toward to this goal is identification and understanding of process influencing factors.In this Article are presented results of investigation factors influencing abrasive water jet cutting process, whereby the process management (control) is enabled for achiving higher productivity and better cut quality.

Key words: abraisve water jet cutting, abrasive water jet cutting process influencing factors

Datum prijema rada: 13. I 2010.

76 IMK-14 Istraživanje i razvoj, Godina XVI, Broj (35) 2/2010