j a k t o d z i a Å‚ a
UrzÄ…dzenie
do cięcia wodą
1
Hydrojet
K a z i mi e r z T o p ó r
iemal od chwili szer-
szego pojawienia siÄ™
Nwodociągów w ich no-
woczesnym wydaniu zau-
ważono, że woda wypływa-
jÄ…ca pod ciS
nieniem może
sporo narozrabiać. Oczywis-
te, że im większe ciS
nienie,
tym większa prędkoS
ć wyp-
ływającej wody i większa
jej energia.
Pierwszym poważ-
nym, technicznym zastoso-
waniem strumienia wody
były tzw. hydromonitory,
inaczej armatki wodne, uży-
wane do pracy w kopal-
niach odkrywkowych,
a czasami w kopaniach głę-
binowych, jeS
li warunki od-
prowadzania wody na to
pozwalały. Urabianie skał
hydromonitorem ma spore
zalety: odbywa siÄ™ niemal
bezpylnie, ułatwia tran-
sport urobku, nie niszczy
górotworu tak jak pozyski-
wanie np. marmurów bu-
dowlanych za pomocÄ… Å‚a-
dunków wybuchowych.
CiS
nienie robocze wody
w hydromonitorach było
spore, ale nie przekraczało
wartoS
ci 20 30 Mpa. W po-
2
łowie lat 60. w niektórych
oS
rodkach naukowo-ba-
dawczych rozpoczęto próby
36 z zastosowaniem strumie-
Laserem czegoS
takiego
wycinać nie bardzo można, bo po
prostu zapach palono-topionej gu-
my jest nie do wytrzymania! Cóż
więc robiono? Po prostu wulkani-
zowano taką kształtkę w formie.
Było to drogie i jakoS
ciowo niecie-
kawe. Dopiero użycie hydrojetu za-
łatwiło problem elegancko i bez-
błędnie!
Przełom w budowie tych
urządzeń spowodowała technika
komputerowa. Umożliwiła wycina-
nie kształtek na podstawie rysun-
ku, zapisanego w którymS
z prog-
ramów graficznych  najczęS
ciej
w AutoCadzie. Po konwersji zapisu
na format programu z grupy Cam 
3
np. Unigraphics, można było wyci-
nia wody o znacznie wyższym ciS
nieniu, sięgającym nać  pod komendą komputera, a to oznaczało precyz-
250 300 MPa do różnych zastosowań technologicznych. ję, dowolnoS
ć kształtu i wysoki uzysk z powierzchni
Trzeba tu przypomnieć, że ciS
nienie na poziomie półfabrykatu.
250 300 MPa  to ciS
nienie gazów prochowych w lufie Typowe stanowisko do cięcia wodą przedstawia
3
armatniej po odpaleniu ładunku miotającego! . Zewnętrznie jest bardzo podobne do stanowiska
Każdy nieoczekiwany wytrysk wody przez jaką- dla cięcia palnikiem tlenowo-acetylenowym. Różnica
kolwiek nieszczelnoS
ć mógł poważnie zranić obsługę! tkwi w organie roboczym.
Mimo to próby i doS
wiadczenia trwały i w latach 70. Sercem hydrojetu jest zespół pompujący wodę
pojawiły się już pierwsze profesjonalne urządzenia pod bardzo wysokim ciS
nieniem, a organem wykonaw-
do cięcia wodą. Początkowo pracowały na czystej wo- czym dysza robocza. Z tą dyszą był zawsze kłopot: jeS
li
dzie, dodatkowo oczyszczanej, demineralizowanej miała doprowadzać wodę do przestrzeni cięcia, to
i filtrowanej, żeby pozbyć się osadów, zatykających przecież sama też podlegała  obróbce i zużywała się
dyszÄ™ roboczÄ… i uszka-
dzajÄ…cych pompy.
5 4
Szybko okazało się, że
hydrojet  bo taka
nazwa upowszechniła
siÄ™ praktycznie na ca-
Å‚ym S
wiecie (czasami
waterjet)  to idealne
urządzenie do cięcia
materiałów, takich jak
gÄ…bki, tkaniny, wielo-
warstwowe sklejki
i laminaty.
ProszÄ™ sobie
wyobrazić problem
wycinania krążków
o S
rednicy np. 40 mm,
z otworami 16 mm,
z dywanika mikropo-
rowatej gumy o gru-
boS
ci 12 mm. Każdy
powie: co to za prob-
lem! Zrobimy wykroj-
nik nożowy i po kłopo-
1
cie ! Otóż nie! Gu-
ma, zanim da siÄ™
przeciąć, odkształci
siÄ™ pod naciskiem no-
ży tak, że po wycięciu
krążka uzyskamy jakiS

dziwaczny twór, ni-
czym nieprzypomina-
jÄ…cy tego, co chcieliS
-
2
my osiągnąć ! 37
j a k t o d z i a Å‚ a
doS
ć szybko. Powodowało to rozkalibrowanie otworu 0,2 0,5 mm i mimo bardzo wysokiego ciS
nienia i dużej
i spadek ciS
nienia wody w samej dyszy. prędkoS
ci wypływu potrzebna do pracy iloS
ć wody
Wysiłki konstruktorów poszły w dwóch kierun- mieS
ci siÄ™ w rozsÄ…dnych granicach.
kach: jeden  to zastosowanie ultratwardych materia- Bardzo częstym rozwiązaniem jest tzw. multipli-
6
łów, takich jak węgliki spiekane, syntetyczne i natural- kator ciS
nienia . Do cylindra o dużej S
rednicy podaje
ne kamienie typu rubin, borazon, syntetyczny szafir itp. siÄ™ wodÄ™ pod ciS
nieniem np. 5 MPa z pompy wirnikowej.
Drugi kierunek to taka konstrukcja dyszy, która poz- Na tym samym tłoczysku zmontowany jest
wala na szybką wymianę zmniejszonej do tłok o S
rednicy dużo mniejszej i odpo-
minimum, a więc taniej wkładki kalib- wiedni cylinder. Jeżeli np. S
rednica
rowanej. pierwszego cylindra wynosi 100
Jest to ta sama  ideolo- mm, a tego drugiego 20 mm,
gia , jaka towarzyszyła wyna- to stosunek ciS
nienia uzys-
lezieniu żyletki, skalpela kanego w małym cylin-
z wymiennymi ostrzami, drze do ciS
nienia w du-
popularnych dziS
noży- żym równy będzie sto-
ków z wysuwanymi i łat- sunkowi powierzchni
wo wymienialnymi os- przekroju obu cylin-
trzami itp. OczywiS
cie drów, a inaczej 
wkładka ta jest wyko- kwadratowi S
red-
nywana z bardzo twar- nic. W naszym
dych materiałów, co przykładzie wynie-
w sumie daje już bar- sie to: 100:20 = 5,
dzo dobry okres jej a że 52=25, zatem
trwałoS
ci, a Å‚atwoS
ć ciS
nienie w małym
wymiany redukuje cylindrze wzroS
nie
przestoje urzÄ…dzenia do 25 razy. JeS
li duży
dwóch, trzech minut. Ty- cylinder zasilany jest
pową dyszę do cięcia czys- wodą pod ciS
nieniem
4
tą wodą przedstawia . 5 MPa, to w małym ma-
Z pozoru banalne rozwiÄ…zanie, my ciS
nienie: 25×5 = 125
ale już w tej dyszy zastosowano MPa. A więc już niex
le!
wymienną wkładkę z kamienia syn- OczywiS
cie te dwa cylin-
tetycznego. dry obsługuje system zaworów, ale
W latach 80. zaczęto próby z wpro- one, aczkolwiek bardzo ważne, nie pod-
wadzaniem do strumienia wody proszków S
cier- noszą już ciS
nienia. Kaskada takich multiplika-
7
nych, co umożliwiło cięcie takich materiałów jak: torów pozwala łatwo uzyskać ciS
nienie pot-
wszelkie minerały, szkło, kryształy, hartowana stal i po- rzebne do właS
ciwej pracy hydrojeta.
dobne. OczywiS
cie natychmiast spowodowało to nasi- Co można dziS
wycinać za pomocą hydrojetu?
lenie problemów z dyszą, podającą strumień wody Bardzo dużo! Od puszystych pianogum, laminatów, do
5
z zawiesiną proszków S
ciernych . płyt hartowanej stali o gruboS
ci nawet do 200 mm. Tnie
Próby trwają nadal, polegają m.in. na zawirowa- się płyty granitu, marmuru, szkła itp. Wykonanie po-
niu strumienia z zawiesiną i podawaniu go w otoczce sadzki z płytek składanych w esy-floresy to dziS
żaden
7
czystej wody, co w wysokim stopniu zmniejszyłoby zu- problem . Trzeba dodać, że pojawiły się te urządzenia
życie dyszy. w wersji 3D, a także 5D, co oznacza, że hydrojetem
W jaki sposób uzyskuje się takie ciS
nienia, jakie można  rzex
bić struktury przestrzenne. A wszystko to
sÄ… potrzebne w tej technologii? Istnieje wiele rozwiÄ…- elegancko, cicho  nie liczÄ…c szumu wody  bez zmian
zań, ale na ogół są to pompy tłokowe lub nurnikowe. strukturalnych w materiale, bez nadpaleń.
Nie jest tu potrzebny zbyt duży wydatek objętoS
ciowy Proces ulepszania hydrojetu trwa! Ciekawe będą
pomp, bo S
rednica otworów dysz waha się w granicach rozwiązania tych maszyn za np. 50 lat!
6
38