高压水射流切割技术
摘要：高压水射流切割是一种非传统的冷切割方法，具有传统切割方式难以比拟
的优点。本文回顾了其原理和发展历史，介绍了其在工业、航天和医学等方面的
应用。对水压、流速、射流直径、直径扩散率以及磨料等切割参数对高压水射流
切割的加工质量的影响进行了讨论，并对国外新的研究方法和结果进行了介绍，
为优化工艺、改善加工质量提供借鉴。
关键词：水射流，切割，磨料，高压
1、 基本原理
最初人们是从自然界“水滴石穿” 这一现象认识到水潜在的威力，并逐渐
加以应用。20世纪60年代末，美国密苏里大学林学教授Franz博士发现高压水射
流可以被用来切割木材，这种方法对材料的切割面几乎没有损害，并且切割速度
相对较高。
水射流切割（Water Jet Cuting,WJC）又称液体喷射加工（Liquid Jet
Machining,LJM）,是利用高压高速水流对工件的冲击作用来去除材料的，有时简
称水切割，或俗称水刀。采用水或带有添加剂的水，以500到900米每秒的高速冲
击工件进行加工或切割。水经水泵后通过增压器增压，储液蓄能器使脉动的液流
平稳。水从孔径为0.1到0.5mm的人造蓝宝石喷嘴喷出，直接压射在工件加工部位
上。加工深度取决于液压喷射的速度、压力以及压射距离。被水流冲刷下来的“切
屑”随着流液排出，入口处束流的功率密度可达106 W/mm2。
高压水射流破岩及切割技术是近年来发展起来的一项新型切割破碎技术。我
国一般将驱动压力分别高于35MPa和140MPa的射流称为高压和超高压射流。随着
工业整体技术水平的提高以及超硬材料切割的需要，国外水射流技术的研究和应
用逐渐向着超高压射流技术发展。
2、水射流的技术特点
2.1、切割品质优异
水射流是一种冷加工方式，“水刀”不磨损且半径很小，能加工具有锐边轮
廓的小圆弧。加工本身无热量产生且加工力小，加工表面不会出现热影响区，自
然切口处 材料的组织结构不会发生变化，也几乎不存在热和机械的应力与应变，切割缝隙(纯水切割之切口约为0.1mm至1.1mm，砂水混流切割的切口约为 0.8mm
至1.8mm。随着砂刀管的直径扩口，其切口也就愈大)及切割斜边都很小(大部份
所看到好的切割品质的单侧斜边为0.076mm至0.102mm之间)，无需二次加工，无
裂缝、无毛边、无浮渣，因此其切割品质优良。
2.2、没有材料和厚度的限制
无论是金属类如普通钢板、不锈钢、铜、钛、铝合金等，或是非金属类如石
材、陶瓷、玻璃、橡塑、纸张及复合材料，皆可适用。
2.3、清洁环保无污染
在切割过程中不产生弧光、灰尘及有毒气体，操作环境整洁，符合严格的环
3、水射流的优点及分类
水射流技术之所以能得到这样高速的发展，主要是这种技术与其他加工方法
相比具有一系列优点。
一是工作介质成本低廉。水射流工作介质是水，不仅易取而且成本低廉。如
果用于切割加工，由于喷嘴小(直径一般在0．5毫米以下)，用水量很少，而且对
水一般无污染。
二是切割时切口窄且整齐。用水射流切割物料时，水射流对切割物的作用力
集中在射流喷射方向上，其横向分力很小。因此。切口窄而整齐，可以对物料进
行精密切割和成形加工。
三是工作机件易于实现自动控制。由于水射流机构具有喷头体积小、后坐力
小、移动方便，便于实现光控、数控或机械手控制。利用机械手可以在人不能靠
近的危险环境下工作。如拆除废核反应堆的混凝土掩体和清洗有毒、易爆的容器
四是能降温、除尘和延长截齿寿命。水射流用在煤矿采掘机上，除参与切割
提高采掘能力外，还可以冷却和润滑截齿，减少磨损，提高截齿寿命。同时，还
能降低采掘工作面的粉尘，实现无火花切割，从而为煤矿采掘工作提供一个安全、
卫生的环境。
五是体积小。水射流整套装置体积小，方便运输、安装和拆卸。
水射流的种类很多，分类的方法也不一样。按驱动压力可分为低压水射流
(0.5兆帕～35兆帕)，压力泵为多级离心泵、柱塞泵；高压水射流(35兆帕～140
兆帕)。压力泵为柱塞泵、增压器；超高压水射流(大于140兆帕)，压力泵为增压
按工作和环境介质可分为淹没射流和非淹没射流两种。射流的介质与环境介
质相同时，射流称为淹没射流，如在水中喷射的水射流或在空气中喷射气体射流，
都属于淹没射流。如果环境介质与工作介质不同，则称为非淹没射流。
按固壁条件分类，流体射流的作业环境内有或没有固体壁面的限制，对射流
的形成和动力特性有明显的影响。在有固壁约束下的射流称为非自由射流；反之，
则为自由射流。
如果按射流流体力学特性，水射流又可分为定常射流和非定常射流两种。按
射流对物料的施载特性，水射流还可以分为连续射流、冲击射流和混合射流三种。
4、高压水射流切割技术的应用
众所周知，水射流技术因其本身的特点及优势在工业切割、清洗领域应用已
十分广泛。
切割方面：纯水应用于造纸业、橡胶业等，而加砂水刀则可应用于石材业、
陶瓷业、航天航空业，汽车制造业、金属加工业。尤其值得一提的是汽车制造业，
随着近几中国汽车工业的迅猛发展，国内外各大汽车生产厂商产量地极剧扩大，
车型地不断更新，生产周期地缩短，对配套的汽车内饰件(如汽车地毯、仪表板、
顶蓬等)厂家来说，早期手工加工汽车内饰件的切边及打孔的方法，由于效率低
下、产品精度差、劳动强度大，显然已不能满足当前汽车业发展的需求。此时，
与机器人相结合的水 射流设备脱颖而出。高压水管以螺旋形绕在机器人手臂上，
利用机器的手臂和手腕可使水切割头的喷嘴快速沿直线或弧线运行，达到3维加
工内饰件的目的。此种加 工方式的优点在于高效率、高质量、精度高、柔性好。
目前国内包括上海大众、上海通用、一汽大众、天津丰田、广州本田、神龙富康、
南京南亚等众多车型的内饰 件配套厂商已使用高压水射流设备进行内饰件的加
工业清洗方面:可应用于汽车业之喷漆房清洗、石化业之热交换器内外管清
洗、飞机跑道之橡胶清洗、工业上之除锈及防蚀工程表面处理、航天工业引擎零
件之清洗、核能发电厂之清除辐射污染等行业。
除了以上所介绍的应用领域以外，近几年，国外已有公司通过超高压技术，
将其应用于食品杀菌达到食品保鲜的目的，并已成功打入食品保鲜行业(如美国
著名的HEMELL公司已使用超高压设备进行食品保鲜)，取得了良好的口碑。
5、参考文献:
【1】E.L Byran.High energy jet as a new concept for wood machining
[J].For.Prod.J,):305；
【2】刘晋春，白基成，郭永丰，特种加工第五版，机械工业出版社，2008.3
【3】赵福麟，张贵才，周洪涛，等．调剖堵水的潜力、限度和发展趋势[J]．石
油大学学报(自然科学版)，)：49―54；
【4】冯其红，李平，何长，等．注聚合物后转后续水驱油田整体调剖研究[J]．石
油大学学报(自然科学版)，)：59―61；
【5】田根林，郑德温，于大森．阴阳离子聚合物地层内胶凝改善水驱效果的研
究[J]．油田化学，)：55―60；
【6】卢祥国，王云专，张国元．阴、阳离子聚合物交替注入实验及调剖效果评
价[J]．大庆石油地质与开发，2000，l9(1)：33―36；
【7】沈忠厚，等．水射流理论与技术[M]．东营：石油大学出版社，；
【8】易灿，李根生，等．淹没条件下锥形喷嘴射流破岩效率实验研究[J]．石油
钻探技术，)：10一12；
【9】杨永印，王瑞和，等．聚丙烯酰胺浆体旋转射流速度分布的实验研究[J]．石
油大学学报(自然科学版)，)：38―41；
【10】薛胜雄，黄汪平．陈正文，等 高压水射流技术与应用[M]．北京：机械工
业出版社，l998。高压水射流破拆混凝土参数分析与研究--《机械工程师》2015年10期
高压水射流破拆混凝土参数分析与研究
【摘要】：综述了影响高压水射流破拆混凝土设备效率的参数,研究分析了高压水射流的压力、流量、射流移动速度、冲击角度和喷嘴直径等参数对破拆效率的影响,研究结果对影响高压水射流破拆混凝土设备效率的参数的选择提供了科学参考。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TU64【正文快照】：
0引言高压水射流破拆混凝土技术是近年从国外引入的一种混凝土破碎新技术,并得到了快速的发展。与传统的混凝土破碎方法相比,高压水射流破拆混凝土展现出无与伦比的优势。而高压水射流破拆混凝土设备上破拆参数的合理选择对混凝土的破拆效率起着至关重要的作用。影响高压水射
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【参考文献】
中国期刊全文数据库
刘庭成,程骏,刘永荣;[J];清洗世界;2004年05期
阴妍;鲍久圣;段雄;;[J];矿山机械;2008年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
侯健,韩育礼;[J];兵工学报;2000年03期
曾顺鹏,邓松圣,杨秀文,陈洁;[J];重庆科技学院学报;2005年01期
高岩,赵晓利;[J];四川兵工学报;2005年04期
杨祖春;陈建彬;;[J];电子科技;2011年02期
薛源;陶晓杰;;[J];仪器仪表用户;2010年01期
孟贤正;曹建军;何清;张永将;;[J];矿业安全与环保;2009年S1期
李培丽;霍天强;;[J];能源与环境;2010年04期
牛继磊,徐依吉,李根生;[J];腐蚀科学与防护技术;2003年04期
高岩;赵晓利;高鲁;;[J];腐蚀与防护;2005年11期
侯峰岩,孙之南;[J];中国粉体技术;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库
薛胜雄;浩军;毅斌;陈正文;永强;华清;于雷;;[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
成建联;宋国英;李福援;;[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
孟贤正;曹建军;何清;张永将;;[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年
陈金华;;[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
王东;吴雨川;罗维平;向阳;;[A];2005年全国机械可靠性学术交流会暨“车辆与工程装备质量与可靠性论坛”论文集[C];2005年
薛胜雄;陈正文;盛业涛;王永强;朱华清;;[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年
王洪伦;龚烈航;肖斌安;;[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
潘一山;杨小彬;王学滨;;[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年
聂兰舰;向在奎;饶传东;邵竹锋;王慧;贾亚男;;[A];2015年全国玻璃科学技术年会论文专集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库
李兆泽;[D];国防科学技术大学;2011年
刘增文;[D];山东大学;2011年
焦素娟;[D];浙江大学;2004年
黄中伟;[D];中国石油大学;2007年
梁运培;[D];山东科技大学;2007年
李红;[D];江苏大学;2007年
郭新;[D];中国人民解放军军事医学科学院;2009年
杨春丽;[D];中国矿业大学（北京）;2009年
张凤莲;[D];大连交通大学;2010年
李光霁;[D];华东理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库
李波;[D];河南理工大学;2010年
赵文武;[D];河南理工大学;2010年
高振周;[D];河南理工大学;2010年
孙龙勇;[D];大连理工大学;2010年
尹亮亮;[D];辽宁工程技术大学;2009年
李辉;[D];湖南工业大学;2010年
饶冬;[D];西南石油大学;2010年
殷志波;[D];西安工业大学;2011年
申伟鹏;[D];河南理工大学;2011年
赵志坚;[D];河南理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
赵永赞,赵民;[J];混凝土;2003年12期
杨林,张凤华,唐川林;[J];机械设计与研究;2003年05期
阴妍;鲍久圣;段雄;;[J];机械设计与制造;2007年04期
周建强;[J];机械工程师;2003年09期
张东速，刘力红;[J];水力采煤与管道运输;1995年03期
赵民,刘黎,谢国良,薄永伟;[J];沈阳建筑工程学院学报;1998年04期
【相似文献】
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王科社;贠海龙;顾瑞龙;;[J];液压与气动;2007年06期
张皓;;[J];中国洗涤用品工业;2012年09期
黄忠民;;[J];河北矿冶学院学报;1980年02期
杨锡林;;[J];轻金属;1980年04期
李少华;洪源渤;马传魁;;[J];东方电气评论;1992年04期
薛胜雄,黄汪平,陈正文;[J];流体机械;1997年01期
;[J];机械工程师;1999年04期
薛胜雄,黄汪平;[J];流体机械;1999年01期
陈玉凡;;[J];清洗世界;2006年05期
陈玉凡;;[J];清洗世界;2007年08期
中国重要会议论文全文数据库
孔庆忠;房彦伟;毕俊喜;;[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2000年
陈金华;;[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
刘庭成;丁宇;王友乾;;[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
薛胜雄;浩军;毅斌;陈正文;永强;华清;于雷;;[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
李根生;沈忠厚;王瑞和;;[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
王栋;;[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年
杨友胜;朱玉泉;李壮云;;[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（上）[C];2005年
乐军;李浩平;;[A];煤矿机电一体化新技术及装备学术研讨论文专集[C];2003年
王兴如;弓永军;衣正尧;王祖温;;[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库
周国洪;[N];中国乡镇企业报;2004年
中国博士学位论文全文数据库
徐依吉;[D];西南石油学院;2004年
薛胜雄;[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库
姜延伟;[D];西南交通大学;2008年
李倩;[D];重庆大学;2008年
王楠;[D];长春理工大学;2009年
刘军壮;[D];山东大学;2012年
覃兆勇;[D];西南石油大学;2014年
张啸;[D];辽宁工程技术大学;2009年
陈斌;[D];安徽理工大学;2012年
李梦;[D];安徽理工大学;2012年
王存林;[D];西南交通大学;2007年
程兆辉;[D];吉林大学;2008年
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高压水射流切割技术及应用浅析
高压水射流切割技术及应用浅析
& & 1968年, 美国密执安大学教授诺曼?弗兰兹博士首次获得水射流切割技术专利。1971年, 利用该技术对做家具的硬木进行射流切割获得成功, 引起了国际关注。80年代, 美国又率先把水磨料射流(AWJ) 切割技术推进到了实用阶段, 使切割对象更为广泛。高压水射流切割不仅可以切割各类金属或非金属、塑性或脆性硬材料, 而且是冷切割工艺,因此材料的物理、机械性能及材质的晶间组织结构不会遭到破坏, 且免除了后序加工。尤其对特种材料, 如钛合金、碳纤维材料等, 其切割效果更无法比拟。目前, 已有3 000 多套水射流切割设备在数十个。
& & 一、基本原理和系统组成 & & & & & & & &&
& & & & 1.1 基本原理&
& & 高压水射流切割不仅可以切割各类金属或非金属、塑性或脆性硬材料[1 ] ，而且是冷切割工艺，因此材料的物理、机械性能及材质的晶间组织结构不会遭到破坏，且免除了后序加工。高压水射流切割技术是以水作为携带能量的载体, 用高速水射流对各类材料进行切断加工的一种方法。工作时，首先通过增压器将水压升到300～1 000M Pa (动能转变为压力能) ，然后使高压水通过直径为0.1～ 0.6 mm 的喷嘴, 以2～ 3 倍声速喷出(压力能转变为动能)。当水射流冲击被切割材料时, 如果压力超过材料的破坏强度， 即可切断材料。纯水射流切割适用于一些较软而有韧性的物料切割,如纸张、皮革、木材、塑料、各种纤维材料等，进一步提高压力后可用于切割较薄的金属材料，如飞机蒙皮等。
& & 实践中，人们发现通过在水射流中加入磨料可以大幅度提高水射流的切割能力，其原因在于磨料的密度较大，可以使水射流动能更为集中，冲击力也就更为集中，同时磨料表面锋利的尖刃可以对切割靶物进行微切削，含有磨料的水射流的切割情况就像砂轮一样，只不过一般砂轮的软质基体在这里被水射流代替了。&
& & 磨料射流切割根据磨料加入的方法又分成前混和后混两种。前混磨料射流切割是在水射流形成前，使水、磨料均匀混合，之后在高压下水和磨料从喷嘴中高速喷出， 磨料和水流具有相同的压力和速度,，但实现有一定难度。后混磨料射流切割是在高压水射流形成后，依靠高压水流经过水喷嘴时所产生的负压来吸卷和加速磨料， 因而磨料很难进入射流的核心而得到充分加速，即磨料很难达到水的速度，这导致能量的浪费。磨料通常采用粒度为80～ 150 目的二氧化硅、氧化铝、柘榴石等[2 ] , 磨料的状态有干式和湿式两种，其供给方式分自吸式和动力机械(压缩空气和泵) 输送式， 大多数使用干式磨料， 供给方式采用自吸式。
& & & & 1.2 系统组成&
& & 高压水射流切割系统, 主要包括增压系统、磨料供应系统、控制系统及辅助系统等, 通常还要配置一钢筋混凝土工作台。 增压系统的关键部分是高压泵或增压器。往复压缩式增压器在液压系统提供的高压油作用下往复运动, 把水压增大到300～ 1 000M Pa。在增压器与高压水路之间装有蓄能器。磨料供应系统主要由磨料流量调节系统和磨料切割头构成, 其中磨料切割头是超高压射流切割的核心, 其工作原理是: 高压水经过高压管和水喷嘴至混合腔, 与此同时, 磨料在高速射流形成的真空作用下吸入混合腔与水混合, 再经磨料喷嘴喷射形成两相磨料射流, 即把超高压水变成高压的切割流。在人工或计算机控制下, 控制系统移动工件或切割头, 完成所要求的切割过程。简单的手动控制装置是一个安装在手动机构上的固定切割头。现已采用5 轴或6 轴等复杂的多轴数控系统, 使用一个以上的切割头同时切割复杂的外形。大多数高压水射流切割系统都装有接收器, 既可消除高速射流穿透材料后的射流能量, 同时可降低噪声。另外还附有一些安全装置, 以防高压水管与各种接头的破裂等。
& & 二、高压水射流切割技术的工业应用&
& & 使用水射流技术可以实现多种操作, 例如切割、脱胶、清洁、钻孔、修边、开槽以及工件表层材料的去除。工业的发展以及新材料的不断涌现对加工过程提出了新的要求。例如, 在航空制造业中使用了一些特种材料, 如钛合金、碳纤维复合材料、增强塑料玻璃等, 这些材料用其它方法难以进行切割或存在加工质量问题。对于高强度高硬度材料(如钛合金), 若采用激光切割, 由于激光切割是在高温下进行的, 在材料切口处会产生热影响区, 热影响区对材料的性能有严重的危害, 所以必须通过磨削彻底消除热影响区, 增加了加工工序, 降低了生产效率。而对于碳纤维复合材料, 在用普通方法高速切割时, 易在刀具上产生缠绕。高压水射流切割由于其独特的优点, 对这些用其它方法难以切割的航空材料, 是非常理想或唯一的加工手段。
& & 作为一种非传统的冷切割方法, 高压水射流切割具有如下优点: 切割时几乎不产生热量因而不会造成金属变质; 切缝窄且切割表面光滑；切割用水及磨料来源充足； 无尘埃、无公害等。更重要的是, 此种加工方法很适合与微机控制的工作台和机械手结合起来, 能满足特殊的或复杂的加工要求, 实现钛合金、复合材料等的高效切割。
& & 目前工业中使用的水射流技术主要有两种实现方法: 纯水射流和磨料水射流。在过去的20年中, 纯水射流已经得到了广泛的应用, 并为磨料水射流技术奠定了基础使用纯水射流可以进行清洁和去毛刺等操作。当水压在100MPa以上时, 塑料、纸张和纺织品等软材料可以被切割。然而, 对于硬质材料的切割而言, 由喷嘴射出的高压水的力量还不够充足。20世纪80年代中期, 英国流体力学研究协会提出了一种方法, 可以将磨料注入高压泵和初始加速喷嘴之间的水流中[ 3]。磨料的加入使得水射流具有了锯条的特性, 射流的力量被大大加强了。磨料水射流几乎可以切割任何材料, 例如玻璃、金属、合金、陶瓷材料和碳化金属。近年来, 高压水射流技术的应用获得了极大发展。在国外, 水切割还被作为一种革命性的工具应用于外科手术当中[ 4- 5]。 D．K．Shanmugam 和F.L.Chen 使用磨料水射流、纯水射流和激光分别切割了两种不同材料。与纯水射流和激光切割相比, 磨料水射流切割可以获得更好的切割效果。对于磨料水射流和纯水射流两种方式下最好和最差情况的表面粗糙度进行分析, 结果表明:磨料水射流的效果要比纯水射流好得多[ 6]。
& & 工业上常用的磨料水射流切割技术包括磨料注射切割和磨料悬浮切割, 即我们通常所说的前混合式磨料切割和后混合式磨料切割。这两种方法的本质区别在于磨料加入水中的方式不同, 同时磨料悬浮切割技术能提供更好的切割效果。还有一种被称为聚合物水射流的方法, 即向水中加入少量高分子长链聚合物的添加剂, 提高射流密集度及射程, 主要用于切割较软或稍硬材料[7]。
& & 汽车工业：加工各种非金属材料, 如仪表板、地毯、石棉刹车衬垫、门框、车顶玻璃、汽车内装饰板、橡胶、塑料、燃气箱等, 以及其他内外组件的成形切割。航空工业:可切割特种材料, 如钛合金、蜂窝状结构、碳纤维复合材料及层叠金属或增强塑料玻璃等。如用水射流切割飞机叶片, 叶片的切割边缘无热影响区和加工硬化现象, 省去了后序加工。铸造工业：铸造工厂可用水射流切割技术去除工件外部的氧化铝、铸件上的型砂及陶瓷涂等。同时, 可切割常规方法难以切割的灰铸铁件。电子及电脑工业，可以进行印刷电路板及薄膜形状的成形割。其他工业水射流和磨料射流切割技术还可在其他工业加工中应用, 如用于建筑业中切割大理石、花岗岩、陶瓷等, 造纸业中加工成品纸卷、瓦楞纸、卫生纸等, 木材业中加工胶合板、木板等。
& & 三、国外发展动向&
& & 高压水射流中的混合管寿命取决于磨料的流速, 即流速越快, 磨损越快。混合管磨损后, 会导致工件的切割缝变宽, 不能达到预期的公差极限, 更换混合管需要重新定位混合管水射流中心, 因而耗费大量的工时。制造商采用美国Dow Chemical Co. 生产的新型碳化物混合管, 使其寿命由原来的1～2工时提高到80～ 100 工时, 而且给定磨料流量, 即可预知混合管的磨损率, 控制加工精度, 从而大大减少停机时间。
& & 在切割过程中, 当磨料颗粒从射流中脱离出来后, 会在工件表面产生喷砂现象, 这对铜、玻璃等表面要求光亮度较高的材料来说是最不希望的。新发明防喷装置, 固定在切割头上, 环绕着切割流,既可阻止磨料从射流中跑出破坏工件表面, 又可降低加工噪声。射流切割时的偏转当射流在工件表面移动时, 将会沿工件的切割缝发生偏转。射流移动越快, 偏转(L) 越严重。对于直线切割来说, 对工件切割精度影响不大; 但对于切割转角及复杂曲线时, 就会影响加工精度。所以操作者必须根据切割的材料种类、磨料类型、喷嘴压力、喷管直径、磨料流量、混合管直径以及材料厚度等参数,综合计算出加工工作路径上任一点的切割速度, 然后在加工过程中不断调整喷嘴射流移动速度, 以确保在所有加工时间内, 使射流以最快速度移动并既保证生产率, 又不降低切割精度。达此目标既要有理论计算, 又需要实际经验, 不然是很难完成的。现已开发出一种智能型控制系统, 在切割前把所有参数输入到微机中, 对整个切割线路进行优化, 由微机控制实现最佳速度切割。这种系统可在有DOS系统支持的PC/486 (8M RAM ) 微机上运行, 由于系统通过并行口与微机相连, 不影响微机的升级换代。美国现已成立水射流联合会(Waterjet Connection) , 用于联系全国的水(磨料) 射流服务中心。该联合会的成员几乎涉及所有水(磨料) 射流切割的应用领域, 包括切割铝、铜、钛、碳钢、不锈钢以及各种化合物等等。如此广泛的应用, 使得联合会能根据用户的需要向他们提供最佳的服务。 &
& & 四、技术发展方向&
& & 高压水射流切割有着十分广阔的应用前景。我国的高压水射流切割技术虽然有了很大的发展, 与世界先进水平相比, 在向商品转化方面仍有较大差距。发展方向主要有以下几个方面:
& & & & 4.1 提高功率&
我国的高压水射流机组功率多在55～130 kW之间, 压力在100M Pa 以内。一些欧美同类产品机组功率多在100～300 kW , 压力为100～200M Pa,典型参数可达功率500 kW , 压力150～200M Pa。大功率多为柴油机组, 除了机动、方便、易于调节外,分动力驱动液压系统可以作为周边设备的动力源。
& & & & 4.2 提高可靠性 。
& & 我国的增压器功率小(& 15 kW ) , 以变压器油作为工质, 而水切割要求大功率(& 30 kW ) , 以清水作工质, 且连续运行, 对增压器的要求极高。要保证系统的可靠性, 必须确保超高压往复精密封和进、出水阀组运行可靠, 同时应满足所有承压件材料的选用、检测和工艺的高要求。
& & & & 4.3 提高喷嘴寿命&
& & 水射流切割喷嘴的研究一直是个热点, 水喷嘴多采用蓝宝石, 而寿命问题突出反映在磨料喷嘴上。我国材料很难过关, 寿命往往很低。加之小规模试制, 更难以保证两个喷嘴的形状和尺寸。
& & & & 4.4 提高智能化水平&
& & 国外的水射流切割机在产品商品化后已转向智能化水平, 依赖相关专业的协作, 如数控切割平台CNC 程序设计, 三维仿形切割, 六轴机器人, 利用这些技术保证了水切割机的可靠运行。我国生产的二维平面运动工作台是由微机控制的, 而美国是数控的。我们应首先使二维水切割机达到国外同类产品水平, 再谋求更高的智能化技术水平。
& & 我国相关工业部门已从国外引进了多套高档次水切割系统, 用于切割钛合金、铝合金、不锈钢、碳纤维、航空玻璃以及复合材料等。但由于存在加工速度慢、加工效率低、加工精度不理想等问题, 因此未能在我国得到广泛的应用。研究高压水射流切割的工艺技术, 可以通过优化工艺提高加工速度, 改善加工精度, 为高压水射流切割的推广应用奠定基础, 进而提高我国在材料切割特别是特种材料切割领域的加工水平。超高压水射流切割技术是一种符合当今可持续发展潮流的绿色制造技术, 是一种新型的冷态高能束切割技术, 它是近20年来迅速发展起来的一门新技术,其应用十分广泛。超高压水射流技术的发展体现了绿色制造概念正逐步深入人心, 越来越被人们所重视,被认为是21世纪优先发展的主流切割技术。作为21世纪的绿色切割工具, 超高压水射流切割机有着很多优势, 而且很有应用前景, 今后正向高效、多功能、智能化、高精度化、环保化方向发展。中国作为“世界制造业中心”, 应该尽快武装好自己的切割工具, 发挥出更高的生产力水平。
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