Většinou, pokud potřebujete něco přeříznout, vezmete jednoduše pilku a uděláte to. To, že se dá řezat i něčím jiným, například laserem, asi víte. Napadlo vás ale někdy, že by se dalo řezat vodou? Konkrétně vodním paprskem? Kdyby tato možnost nebyla, asi by vůbec nevznikl tento článek, tudíž – ANO, lze řezat vodou. Pojďme si říct, jak to funguje.
Pro laiky
Jen tak na začátek: nikdy nestrkejte do klidné vody ani pod vodopád předměty s nadějí, že je přeříznete. Nepůjde to. Způsob, o kterém chci mluvit, je založený na vysokém tlaku velice úzkého paprsku vody. Voda je hnána vysokotlakým čerpadlem do trysky, kde následně vykonává svou práci – řezání. Celé zařízení je však poměrně veliké a nehledejte ho v nějakém supermarketu, a už vůbec nečekejte, že vytáhnete z prasátka pár babek a půjdete si tuto „pilku“ koupit. Většinou se tyto stroje prodávají na zakázku pro větší firmy. Zároveň provoz celého zařízení je také dosti nákladný a k tomu, aby někdo dokázal tímto zařízením něco přeříznout, musí ovládat alespoň základy programování NC strojů, jelikož dráha řezné hlavy je ovládána počítačem.
Pro odborníky
Technologie řezání vodním paprskem se začala vyvíjet v 70. letech 20. století a samozřejmostí je její využití převážně pro vojenské účely. Dnes je technologie rozšířena do velikého počtu odvětví průmyslu. Celé zařízení pro řezání vodním paprskem se skládá z vysokotlakého čerpadla, řídící jednotky (která řídí dráhu řezu), řezací hlavy (v níž se nachází tryska) a pracovního stolu. Možná vás zajímá, jak je voda „krocena“, aby nedošlo k přeříznutí samotného pracovního stolu. Tento problém je vyřešen velmi důmyslně a přitom jednoduše. Představte si místo stolu vanu napuštěnou vodou, ta se už postará o energii v paprsku vody, nehledě na fakt, že ve chvíli, kdy voda prořízne materiál, mnoho energie ztratila, tudíž na stůl by nepůsobil takový tlak, jako na řezaný objekt.
Technické zajímavosti, čísla a fakta:
Voda je hnána do trysky a může dosahovat tlaku až 6000barů, což je v přepočtu 600MPa. Pro představu: museli byste přibližně 2400x více nahustit pneumatiky vašeho auta, abyste dosáhli stejného tlaku. Pochopitelně takový tlak už není žádná sranda a voda, která je prohlášena za nestlačitelnou, je při tomto tlaku stlačitelná o 13%. Další zajímavostí je také rychlost vody, protékající tryskou, a to je rychlost přibližně 4x rychlejší, než rychlost zvuku. Za těchto podmínek dokáže samotná voda řezat převážně měkké materiály, jako umělou hmotu, dřevo a další, do hloubky až 100 milimetrů.
Řezání vodním paprskem má i svá omezení. Představte si, že chcete přeříznout nějaký tlustší plech, sklo či keramiku. Klasickým vodním paprskem ve vám to nepodaří, proto vznikl vylepšený způsob řezání a později se do vody začalo přidávat speciální abrazivo, neboli brusivo, které rozšiřuje možnosti a schopnosti vodního paprsku. S přidáním částic brusiva je paprsek schopný řezat až do tloušťky 250 milimetrů a hravě si poradí s již zmiňovaným sklem, keramikou, kamenem a dalšími tvrdými materiály. Má to pouze jednu nevýhodu oproti paprsku vody bez abraziva, a to je tloušťka řezu. Samotný paprsek má tloušťku v rozmezí od jedné, do tří desetin milimetrů, na rozdíl od paprsku s abrazivem, který má často i 1,5 milimetru tloušťky.
Proč ho chceme?
Někdo z vás si i přes všechny schopnosti vodního paprsku, které jsem vám představil výše, klade otázku: „K čemu to všechno je, když existuje plno jiných způsobů řezání – například laser“. Jedna zásadní výhoda je v teplotě – jedná se totiž o studený řez a oblast řezu není nijak tepelně ovlivněná, díky čemuž se dá řezaný díl dále obrábět za stejných podmínek jako před řezáním (nemusíme počítat například s vyšší tvrdostí). Další výhoda je bez pochyby i ve vrstvách – můžeme na sebe umístit více vrstev plechů, které budeme najednou řezat, čímž ušetříme mnoho času a energie. Laser tuto možnost neposkytuje, neboť by se všechny vrstvy k sobě svařily. Nejhezčí výhoda této technologie, kterou přivítají převážně ekologové, je čistota řezu a celého procesu – při řezání totiž nevznikají žádné škodlivé látky, které by znečišťovaly ovzduší – vždy se jedná o čistou vodu.