超高压水射流切割技术在城轨车辆制造中的应用.doc

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1、超高压水射流切割技术在城轨车辆制造中的应用作者简介：刘九高（1965—），男，湖南桃江人，大学本科，工程师，主要研究方向：材料与机械加工。摘 要：文章介绍了超高压水射流技术在工业上的应用，阐述了在城轨车辆铝部件制造中超高压水射流切割设备的选型，分析了水切割设备的使用成本，经过多年的生产实际证明，超高压水射流切割技术应用于城轨车辆铝合金部件生产具有很强的现实意义。关键词：超高压水射流切割；城轨车辆制造；成本分析；推广应用。       1引言       在国内城轨车辆需求日益增长的背景下，对国内从事城轨车辆制造的企业提出了更高的质量、进度要求和降低加

2、工成本的要求，由于超高压水射流切割技术具有很强加工工艺实用性，并且能够降低加工成本和缩短生产周期，超高压水射流切割技术在城轨车辆铝合金部件生产中的应用应该大力推广。       2超高压水射流技术和应用简介       超高压水射流切割技术（下称水切割），是一项近年来才兴起的一种冷态切割新工艺。利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250-400Mpa压力，然后再通过孔径约0.15-0.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流，并在水箭中加入适量的磨料可用来切割所有的软硬材料。由于切割实用性强，水射流切割技术在工业上的应用越

3、来越普遍。在机械制造中，可用来切割金属和非金属板材；在建筑业中，可用来切割大理石、花岗岩、陶瓷、玻璃、水泥构件等；在汽车制造业中，利用水射流切割可加工各种非金属材料，如车用玻璃、汽车内装饰板、仪表板、地毯、石棉刹车衬垫以及其它组件的成形切割；在航空制造业中，利用水射流切割可切割特种材料，如钛合金、碳纤维复合材料、增强塑料等。       水射流和磨料射流切割技术还可在其它工业加工中应用，如在造纸业中用来加工成品瓦楞纸、纸卷等．在木材业中用来加工木板、胶合板等，在铸造业中可用来去除铸件表面的型砂．并可切割铸件的浇冒口等。       另外，超高压水射流

4、技术也应用于食品加工和清洗作业中。       水切割技术应用于国内城轨车辆制造中是本世纪初开始的，特别是针对铝合金材料的地铁车辆配件加工，这些年来得到了较快的应用。水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。水切割技术与其它切割技术相比具有很多的优势。①可切割任意轮廓，具有很强的适用性。可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工；切割后一般不需要二次加工，特别是对于非直线轮廓的产品可以节省数控加工的费用；尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水切割方法则较为理想，而且不需要模具，制造周期大为缩短，对于产品试制非常实用。②切割精度高。

5、使用超高压水切割可提供良好的切边品质，所加工物料无裂缝．无毛边．无浮渣，且切口小，切口平整，不产生热效应、加工硬化和应力，切边可以达到很高的精度。水切割不会产生热变形，切割储量的工件不会产生热变形，这点对要求较高的屏柜生产很有用途。另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属，由于有色金属的热反射影响，切割表面不理想，甚至切割困难，而水切割设备完全可以胜任。  ③水切割投资相对较小,运行成本低,效率高，操作维修方便。在使用的成本方面，水切割比激光及火焰切割也有较大的优势，激光切割和火焰切割属于热切割，辅助气体在激光切割或激光穿孔都起着至关重要的作

6、用，所以切割中需要使用大量气体，激光发生器耗材也比较昂贵，水切割使用水和石榴砂混合切割，使用成本相对较低。  ④水切割能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。⑤工作环境好、操作安全可靠。水刀切割是安全的，水刀喷嘴离被切割材料的距离大约2～3mm，提高了操作人员的安全性；改善工作环境，操作环境整洁，切割时不会产生火花和有毒气体。⑥便于实现自动化控制，操作简便。高压水射流的工作机构具有喷头体积很小、移动方便，可以与机器人结合，便于实现一机多能、自动化和数控化，操作方便，所有操作均可使用软件控制，易懂易学，减轻工人劳动强度。      

7、 3超高压水射流切割设备的选型       近年来，我国各大中城市对城轨车辆的需求日益增加，城轨车辆制造业方兴未艾。由于铝合金材料具有重量轻、强度高、导电导热性好、耐蚀性好、易加工、可加工强化等特点，广泛用于城轨车辆制造中。而铝合金材料是高反射率材料，也是好的传热导体，激光切割很困难，能耗大，采购其它热切割方法又容易使铝合金配件产生热变形，并且对异形件切割后大多需要进行机械加工，增加了加工成本和延长制造周期。因此，水切割用于城轨车铝合金配件的切割加工是比较理想的选择。公司2003年启动城轨车辆项目时就引进了高压水射流切割技术，通过几年时间的城轨车辆铝

8、合金配件的加工应用，目前已经稳定地用于城轨车辆铝合金配件的批量生产中，取得了较大的经济效益。      选择