Технология гидрорезки камня

Масштабное производство гранита и прочих сверхтвердых горных пород во все времена сталкивалось со сложностью их обработки. Особенно неразрешимой проблемой, решение которой не удавалось найти вплоть до середины 20 века, являлась резка камня по криволинейной траектории. Поскольку для этого требовался инструмент, отличный от твердотельного резца, «кандидатами» для его полноценной замены могли стать лишь высокоэнергетические потоки. По разным причинам ультразвук, плазма и лазер для этой роли подходили лишь частично, в то время как струя воды под высоким давлением подошла идеально.

История создания технологии

Попытки применить гидродинамический метод резки твердых материалов параллельно велись советскими и американскими учеными еще с 1930-х, и первый патент на готовый метод был получен в СССР в 1947-м. Однако для разрыва связей между молекулами камня чистой воды было недостаточно (во всяком случае, давление при этом должно было составлять свыше 2000 МПа, что на практике было неосуществимо). В результате гидрорезка на протяжении полувека применялась лишь для резки древесины и прочих мягких материалов. А конструкцию, позволяющую добавлять в водяную струю абразив, только в 1979-м создал американский инженер Мохаммед Гашиш из компании «Flow». Уже спустя год гидроабразивные аппараты стали резать сталь, спустя 4 года – усиленное многослойное стекло, а к середине 1990-х – вообще любой материал, включая фасадные плиты из габбро и гранита, корундовые заготовки, углеродное волокно и даже танковую броню.

Dynamic Waterjet

В 2000-х технология, получившая обновленное название «Dynamic Waterjet», еще более усовершенствовалась, примерно втрое увеличив скорость и на 50% — точность реза. Кроме того, в ней были устранены два присущих прежним аппаратам недостатка, у специалистов получившие названия «сужения» и «запаздывания» струи, а кварцевый песок уступил место редчайшему по своим абразивным свойствам гранатовому.

Гранатовый абразив

Этот вид абразивного песка (практически полностью добывающегося только в Австралии, известной также залежами очень качественного черного гранита габбро) сегодня применяется в 98% оборудования для гидроабразивной резки. Уровень зернистости граната подбирается в диапазоне от 50 до 200 единиц по шкале Эмбера в зависимости от материала (320 единиц в которой равноценны мелкой пыли), что при резке или фигурной обработке, например, плиты мощения габбро, требует частиц с номером 80-90.

Сверхвысокое давление и скорость

Характерно для гидроабразивных аппаратов и очень высокое давление абразивной струи, средняя величина которого составляет 380-410 МПа. Тем не менее, это в 5 раз меньше, чем требовали бы для нарезки чистой, без примесей, водой те же гранитные плиты для мощения. И именно это служило причиной неудач всех прежних попыток применить для гранитов и габбро обычную гидрорезку. В то же время в гидроабразивных смесителях нового поколения был использован так называемый эффект Вентури, в результате чего вакуум внутри насадки ускорял абразивные частицы до скоростей  более 1000 м/с на выходе (быстрее, чем начальная скорость пули из автомата).

Преимущества гидроабразивной резки

К таковым следует отнести:

• получение самого чистого реза в сравнении с любой другой технологией (включая плазму и лазер);
• существенную экономию каменного сырья за счет очень тонких (до 0,07 мм) разрезов;
• низкая (менее 100°С) температура в месте обработки, гарантирующая отсутствие микро-сколов и оплавления поверхности;
• создание идеальных кромок, не требующих никаких последующих зачисток и выравниваний;
• возможность без потери скорости реза и обработки получать детали сколь угодно сложной геометрии (например, фасадный гранит с объемным рисунком);
• возможность выполнять уникальные работы по реставрации старинных изделий из натурального камня.