Криогенная резка – технология будущего сегодня

Разработанный несколько лет назад метод резки материалов жидким азотом пока что не имеет не то что аналогов, но даже экономически эффективного практического воплощения. В настоящее время в NASA используется очередная версия прототипа прибора под условным названием «Nitrojet», которая может разрезать за несколько секунд практически любой из существующих на планете материалов. В теории никаких ограничений для криогенной резки не существует, но на практике все далеко не так просто.

По мнению ведущих мировых специалистов, цивилизация будущего будет использовать в своем обиходе именно криогенные методы обработки материалов. Пока что реализация этой мечты – создание первых серийных установок по технологии «nitrojet» – планируется не ранее 2020 года. В настоящее время стоимость используемого в НАСА работающего прототипа составляет 450 тыс. долларов, без учета затрат на расходные материалы. Он используется для обработки сверхпрочных термостойких сплавов и металлокерамики в аэрокосмической промышленности.

В установке криогенной резки «ножом» служит струя жидкого азота, выпускаемого из сопла под очень большим давлением – оно колеблется от 400 до 4 000 кг/кв.см. Низким давлением счищают защитное покрытие, высоким производят непосредственно резку, так как под его воздействием атомы азота проникают очень глубоко в структуру обрабатываемого материала. Температура жидкого газа составляет около -170 ºC и он находится в очень сжатом состоянии, но из-за огромной разницы с температурой материала заготовки и окружающей среды мгновенно переходит в газообразную форму. Это вызывает серию микровзрывов и заготовку буквально разрывает изнутри, но область разрушения на самом деле оказывается ничтожно мала.

То есть, материал деформируется исключительно вдоль линии реза, поэтому точность и аккуратность криогенной обработки сравнимо с лазерной резкой. В теории струей жидкого азота можно резать заготовки любой толщины, вплоть до нескольких метров, но на практике существует проблема балансировки скорости движения режущей головки и установления теплового баланса. К дополнительным преимуществам технологии «nitrojet» можно отнести безотходность – испаряющийся азот бесследно растворяется в атмосфере, унося с собой микрогранулы получившейся абразивной пыли. Правда, существенным недостатком метода является обязательная кратковременность его использования, так как после 5...6 секунд обработки заготовка из-за переохлаждения становится очень хрупкой.