FinJet waterjet cutting machine

Mitä on vesileikkaus?

Vesileikkaus on mekaaninen leikkausmenetelmä, joka perustuu vesisuihkun erittäin korkeaan paineeseen. Vesisuihku irrottaa materiaalia työstettävästä kappaleesta tarkasti ja pienellä hukkaprosentilla. Pehmeämpiä materiaaleja voidaan leikata pelkällä vedellä. Kovemmissa aineissa veden seassa käytetään abrasiivia, esimerkiksi hienoa hiekkaa jolloin leikkausmenetelmää voidaan käyttää myös erityisen koviin materiaaleihin (esimerkiksi metallit, kivet, lasi)

Miten vesileikkaus toimii?

Veden paine nostetaan erittäin korkeaksi korkeapainepumpulla. Tällöin saavutetaan jopa 6200 bar korkeapaine. Tämä paineistettu vesi ohjataan vesisuihkuna leikattavaan materiaaliin vesileikkauskoneen pöydällä. Eroosion voimalla vesisuihku irrottaa leikattavat kappaleet materiaalista tehokkaasti ja tarkasti.

Vesileikkaus

Abrasiivileikkaus on vesileikkausta veden ja hiekan sekoituksella. Puhekielessä käytetään abrasiivileikkauksesta nimitystä vesileikkaus tai hiekkaleikkaus. Sana ”vesileikkaus” voi siis tarkoittaa joko leikkausta pelkällä vedellä (puhdasvesileikkaus) tai leikkausta veden ja hiekan sekoituksella (abrasiivileikkaus).

 

Käytännössä voidaan leikata kaikkea materiaalia laidasta laitaan. Karkaistua lasia ei voida leikata, eikä materiaaleja jotka eivät kestä ollenkaan vettä. Yleisimmät kohteet vesileikkauksessa ovat alumiini, teräs, rauta, vaneri, tekstiilit, kupari, pronssi, posliini, pahvi, komposiitti, vaahtomuovi, eristemateriaalit, kivi, lasi, hiilikuitu, muovit, kumit, lasikuidut, pleksit, laatat ja tiilet.

Kyllä voidaan, mikäli vesileikkuri on varustettu 5-akselisella leikkauspäällä. Muototerän omasta alihankintakäytöstä löytyy vesileikkureita joilla päästään 56-asteen kulmiin. Olemme rakentaneet vesileikkureita joilla jopa 90-asteen leikkaus on mahdollinen.

Kyllä voidaan. Vesileikkaus on ei-terminen leikkausmenetelmä, joten vaarana ei ole että osat hitsautuisivat kiinni toisiinsa lämpövaikutuksesta.

Riippuen leikattavasta materiaalista ja leikkausparametreista (puhdasvesi- vai abrasiivileikkaus). Tyypillinen leikkausrailo vaihtelee välillä 0,10 – 1,0 mm.

Muototerän valmistamien vesileikkureiden maksinopeus on yleensä joko 40 m/min (puhdasvesikone) tai 15 m/min (abrasiivikone). Eri materiaaleilla on erilaisia leikkausnopeuksia. Esimerkiksi 20 mm alumiinia voidaan leikata noin 130 – 600 mm minuutissa (3800 bar, abrasiiviä 350g/min) riippuen halutusta leikkauspinnan laadusta. Leikkausnopeus pelkällä vedellä 6,5 mm vanerille on 5000mm/min ja 100 mm eristevillaa voidaan leikata koneen maksiminopeudella 40 m/min.

Mitä hitaampaa vesileikkurilla ajetaan, sitä pienemmäksi kartioukkuus muodostuu. Vesileikkauksen ominaisuutena on, että vesi kaareutuu matkan mukana joka käytännössä tarkoittaa että viistoumaa tulee leikattuihin kappaleisiin yleisimmissä tapauksissa 0,01 – 0,2 mm. 5-akselisella leikkauspäällä tätä voidaan kuitenkin kompensoida kääntämällä leikkauspää, jolloin viistoumaa saadaan minimoitua ja joissain tapauksissa poistettua kokonaan.

Vesileikkauskoneen paikoitus- ja toistotarkkuus on 0,10 mm. Itse leikkauksen tarkkuus riippuu monesta tekijästä: leikattavasta materiaalista, leikkausparametreista (paine, nopeus, hiekan määrä/min) ja koneen kuluvien osien kunnosta. Tyypillinen leikkaustarkkuus kappaleen yläpinnasta mitattuna on noin ±0,05 – ±0,2 mm.
Pinnan laadusta käytetään yleisesti luokittelua 1-5:

Vesileikkurit

Yleensä vesileikkuriin kuuluu seuraavat komponentit: vesileikkauspöytä, ohjauspulpetti, korkeapainepumppu, hiekkasiilo, sähkökaappi ja jätteenkeräysjärjestelmä (kippikontti). Tilavaade riippuu pääsääntöisesti leikkauspöydän koosta, mutta myös muista optiosta. Pienimmillään vesileikkuri vie tilaa noin 3 x 3 metriä.asi)

Pääasiallisena maailmassa käytetään 80 mesh – hienorakeista abrasiivihiekkaa. Lasia leikataan yleisesti raekoolla 120 mesh. Muototerä osaa antaa tarkemmat speksit optimaaliselle leikkaushiekalle käyttökohteesta riippuen.

 

Periaatteessa kyllä, mutta tätä ei suositella. Vanhan hiekan uudelleen käsittely leikkauskelpoiseksi abrasiiviksi on paljon energiaa kuluttava prosessi. Leikkausteho ei ole enää yhtä hyvä kun terävimmät särmät hiekasta ovat jo kuluneet.

Käytetty vesileikkaushiekka on paras kierrättää suursäkkiin Muototerän jätteenpoistosysteemin avulla. Leikkausaltaaseen kertynyt hiekka kierrätetään kalvopumppujen avulla säkkiin. Säkin ollessa täysi se voidaan toimittaa kunnan osoittamalle jätteenkäsittelylaitokselle.

Maksimi paine on 6200 baaria. Yleisimmin käytetty paineen vaihteluväli on 3300 – 4200 baaria

Yksi korkeapainepumppu kuluttaa vettä noin 2 – 4 litraa minuutissa. Tämän lisäksi voidaan tarvita jäähdytysvettä, jos käytössä ei ole öljylauhdutinta järjestelmän jäähdyttämiseen.

Normaali vesijohtovesi on paras leikkausvesi. Vedelle on asetettu tietty laatuvaatimus (mm. veden kovuuden suhteen), jotta kulutusosat kestävät paremmin. Vesianalyysi tulee aina suorittaa ennen vesileikkurin asennusta jotta tarvittaessa voidaan ottaa käyttöön vedenpehmennin, paineenkohotin tai muu vesikäsittelylaite. Näin varmistetaan, että korkeapainepumpulle tuleva vesi täyttää vaaditut laatukriteerit.

Eniten leikkauksessa kuluu suutimia. Jokaisessa leikkauspäässä on aina vesisuutin ja abrasiivileikkauksessa on lisäksi myös hiekkasuutin, jota kutsutaan joskus myös fokusointiputkeksi. Vesisuuttimia on safiiri- ja timanttisuuttimia. Safiirisuutin kestää tyypillisesti noin 40h ja timanttisuutin noin 25 kertaa kauemmin, eli noin 1000h ja joskus jopa huomattavasti kauemmin. Hiekkasuutin kestää noin 100 – 200h. Molempien suuttimien kestoikä riippuu suuttimen tyypistä ja käytetyistä leikkausparametreista.

Korkeapainepumppu tulee huoltaa vuosittain. Vuosihuoltojen välissä voi olla tarvetta tiivisteiden ja kuluvien osien vaihdolle. Päivittäin tulee tarkastaa turvalaitteiden toiminta ja varmistaa että korkeapaineputkistossa ei ole vuotoja. Suutinvaihdot kuuluvat olennaisena osana laitteiston huoltoon.

Hiekansyöttö on yleensä välillä 180 – 450 g / minuutissa. Hiekansyöttö optimoidaan aina halutun tilanteen mukaan, johon vaikuttavat tavoiteltava leikkauslaatu, -nopeus ja -taloudellisuus.

Leikkauskuvat tuodaan koneelle joko verkon (ethernet) tai usb-muistitikun avulla. Nämä ohjelmat ovat IGEMS-ohjelimstolla tehtyjä leikkauskuvia. IGEMS kuvia voidaan piirtää joko suoraan ohjelmalla tai vektoroida leikkauskuvat cad-tiedostoista. Yksikään kappale ei ole jäänyt leikkaamatta sen takia, että leikkauskuvia ei olisi saatu piirrettyä.

Tärkeintä on huomioida investoinnin kokonaiskannattavuus. Ostaessa vesileikkuria on hyvä arvioida koneen käyttökohteet ja viikoittaiset käyttötunnit. Näin ollen osataan mitoittaa koneen käytöstä tulevat kustannukset sekä huollon ja varaosatoimitusten tärkeys. Vesileikkuri on tyypillisesti noin 15-25 vuoden investointi, jolloin ei pidä liikaa tuijottaa hankintahintaan vaan huomio tulee kohdistaa elinkaarikustannuksiin. Tämä tarkoittaa sitä, että halpa leikkuri ei välttämättä ole paras ratkaisu. Jos koneeseen on tarjolla huonosti varaosia ja huoltopalvelua sekä koneen käyttöikä on alle 10 vuotta, halvinkin hankintahinta muodostuu korkeaksi elinkaarikustannukseksi.
Jos koneen käyttöikä on noin 15 vuotta, kokonaiskustannukset muodostuvat karkeasti seuraavasti, olettaen että kaikki vesileikkaus on abrasiivileikkausta 37kW:n korkeapainepumpulla:


Operaattorin palkka: 51 %
Abrasiivihiekan osuus: 15 %
Hankintahinnan osuus: 14 %
Huoltojen/varaosien osuus: 12 %
Sähkön + veden osuus: 8 %


Koska koneenkäyttäjän palkka muodostuu selkeästi suurimmaksi osuudeksi, on tarpeen varmistaa, että konetta käyttää osaava henkilökunta. Osaaminen varmistetaan riittävällä koulutuksella ja helppokäyttöisellä käyttöliittymällä. Muototerä panostaa näihin molempiin voimakkaasti. Peruskoulutus on kattava ja lisäkoulutusta on aina saatavilla. Myös koneiden suunnittelu tapahtuu aina käyttäjän ehdoilla. Ennen uusien vesileikkuriominaisuuksien tuomista markkinoille, testaamme ne huolellisesti omien operaattorien toimesta Muototerän omassa alihankintapalvelussa. Näin ollen, uudet toimintatavat ja koneenkäyttökokemus on jo teollisessa ympäristössä testattua ja hyväksi havaittua.
Muototerällä on myös erittäin kattava huolto- ja varaosapalvelu. Vesileikkurin kalleimmat tunnit ovat ne, joina leikakkaus ei ole mahdollista. Tämän vuoksi pidämme Tampereella kattavaa varastoa varaosista, jolloin vesileikkureiden huoltoseisokit ovat mahdollisimman lyhyet

Vesileikkaus sopii lähes kaikille materiaaleille, jolloin myös kuumuutta kestämättömät materiaalit on mahdollista leikata haluttuun muotoon. Vesileikkauksessa vältytään näin termisiltä muodonmuutoksilta, esimerkiksi leikkausreunan tahattomasta karkaisusta. Plasma- ja polttoleikkauksessa pienin leikattavissa oleva reikä on riippuvainen levyn paksuudesta. Vesileikkureihin tehdään myös usein useampia leikkauspäitä, jolloin saavutetaan isompi tuottavuusaste moninkertaistamalla tuotantonopeus.