Энергия движущего высоконапорного потока жидкости и ее применение в технике в качестве своеобразного режущего инструмента изучено достаточно. Как правило, для водорезки используется ювенильная вода.
Эффект резания достигается путем концентрации энергии высокого уровня в потоке жидкости, исходящей из сопла под большим давлением со скоростью выше скорости звука. Расстояние между поверхностью материала и срезом сопла – несколько миллиметров, и прочность материала оказывается ниже давления струи.
Существует два способа водорезки – жидкостной (без абразива) и абразивно-жидкостной. Режущая способность суспензии значительно увеличивается при введении в струю абразива. Без примеси абразива обрабатывают картон, пластмассы, текстиль и т.п. Самые прочные материалы разрезают водой с добавлением измельченной окиси кремния, либо других абразивов, в этом случае процесс носит название гидроабразивной резки металла, камня, стекла, и тд. Иногда для увеличения режущих свойств к струйной головке подводят хладагент, образующий в струе льдинки.
На характер водорезки влияет угол направления струи – угол атаки. Максимальные показатели режущих свойств достигаются при угле в 90°. Когда высоконапорная струя жидкости встречается с обрабатываемой поверхностью, он деформируется, разрушается и отражается.
Как режущий инструмент в его окончательном виде тонкая высоконапорная струя по энергетическим и геометрическим параметрам формируется в струйной головке. Ее конструктивные особенности (взаиморасположение деталей, характер их герметизации и соединения) оказывают влияние на компактность формируемой струи и на гидродинамические характеристики, определяет надежность и качество работы.
Анализ существующих на сегодняшний момент конструкций струйных головок позволяет классифицировать их следующим образом:
- Головки для жидкостного резания.
- Головки с улучшенными динамическими характеристиками.
- Жидкостно-абразивные струйные головки.
- Головки с подводом хладагента.
- Комбинированные сопловые головки.
Наиболее благоприятные условия для гидроабразивной резки достигаются путем выбора оптимальных параметров: числа проходов (количества сопел на единицу длины реза), скорости подачи, расстояния между соплом и разрезаемой поверхностью, диаметра и формы отверстия сопла, давления рабочей жидкости. Последний параметр оказывает самое сильное влияние на производительность резания. Диаметр и форма выходного отверстия влияют на компактность и качество водяной струи. Число проходов зависит от технических возможностей оборудования.
