水切割的原理及应用

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1、水切割的原理及应用摘要：水切割也称水射流切割或水刀切割。高压水射流切割是一种特殊的加工方法。它利用增压器将水加压，达到1OMPa-400MPa甚至更高的压力。水获得压力能，再从细小的喷嘴喷射而出，将压力能转换为动能，从而形成高速射流。切割正是利用这种高速射流的动能对工件的冲击破坏作用，达到切断、成形的目的。高压水射流既不同于传统加工的铳、刨、磨、肖U,也有别于一般的剪切和冲裁。它属于高能切割。高压水射流切割就是把高压水射流的动能作为切割能，对材料进行冲蚀和挤压、破坏，以达到切割的目的的一种新工艺。它最大特点是非热源

2、的高能量射流束加工，切割过程屮无热产生，故可以切割所冇的金屈和非金属材料，特别是各种热切割方法难以切割的材料。具有：切口快、切口平整、无尘埃、无热变形、无污染、减少材料浪费等特点。可切割：钛合金、铜板、钢板、铝板、铸铁、花岗岩、大理石、瓷砖、化纤、木材、布匹、纸张、皮革、塑料等材料。已应用于航空、军工、石材、建筑、装潢等精加工领域。普通的加工方式即利用硬度较强的金屈制作刀具，在主轴的高速转动下带动刀具进行切割多余材料来达到加工目的，然而由于，这种方式是用硕的材料来切软的材料，那么较硬的材料采用这种方式就会比较难加工

3、，况且加工过程屮，产生人量的热量，经常会导致工件的热变形，影响加工精度，直接接触切割也容易导致刀具的磨损，使刀具使用寿命降低，在加工过程中的冷却液也会造成加工质量的不稳定，增加相应制造成本，造成环境污染。高压水射流足以水为工作介质，通过增压设备和特定形状的喷嘴产生高速射流朿，具有极高的能级密度。一些新型射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现，大大提高了其切割、剥离、破碎能力，更进一步拓宽了水射流技术的应用范围，可用于清洗、清理、切割、注水钻孔、喷雾、破碎、研磨等作业，具有清洁、无热效应、能量集中、易于控制、效

4、率高、成本低、操作安全方便等特点,超高压水刀的基本技术既简单乂极为复杂。当水被加压至很高的压力并口从特制的喷嘴小开孔（其直径为0.lmin至0.5mni）通过时，可产生-•道每秒达近千公尺（约音速的三倍）的水箭，此高速水箭可切割各种软质材料包括食品，纸张,纸尿片，橡胶及泡棉，此种切割被称为纯水切割。而当少量的砂如石榴砂被加入水射流屮与其混合时，所产生Z加砂水射流，实际上可切割任何硕质材料包描金属，复合材料，石材及玻璃.超高压水刀也可使用于各种不同的工业表面处理应用如船身清洗及汽车喷漆设备清洗.水射流切割机包括四个基

5、本组成部分:压力发生装置提供切割动能，如：高强度的加压泵、蓄能器:水供给装置，如过滤器、输送管线;切割装置，女口:控制阀门、喷嘴等;回收装置等。冇的述具备精确控制装置;濟料供给装置等。工作原理高压水射流切割是利用水或水中加添加剂的液体，经水泵至增压器，再经贮液蓄能器使高压液体流动平稳，最后由人造蓝宝石喷嘴形成的高速液体束流，喷射到工件表面，从而达到去除材料的加工目的。供水器彗台匕辈绘生II辈图？・了8水喷射加工装胃ZF意图水射流技术特点较之激光、等离子、线切割等传统的切割方式，水射流切割技术确实冇其独特、显著的优势

6、：1•因为是冷切割，对材料无热损伤，也无热变形，这对许多高性能或热敏感材料尤为可贵。这是其它加工方法，如火焰、激光、等离子、锯切等所无可比拟的。可以说，它对被切材料无选择性，因而能做到一机多用。2•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。加工木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，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•几乎没有材料和厚度的限制：无论是金属类如

7、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。3•节省成本：水切割所产生横向及纵向的作用力极小，不会产生热效应或变形或细微的裂缝，不需二次加工，既可钻孔亦可切割，降低了切割时间及制造成本。4•清洁环保无污染：在切割过程屮不会产生弧光、灰尘及有毒气体。操作环境整洁，符合严格的环保要求。5•便于实现一机多能和白动化、数控化：高压水射流是全方位点切割器，无硕万孔，可以在任意点切割，切岀任何复杂的形状。因此对程序化和数控操作十分便利。另外采用CAM或CAD控制加工，可以

8、达到高精度，重复加工能力强。6•优化材料的利用率。由于射流切口小、切割可以精确控制，因此样板可以嵌套或者相切排列，充分利用每一块材料，减少废料。7•加工能力强，可以加工不同材质的工件;硬质材料的加工厚度达6…；可以加工某些难以用传统加工方法切割的材料。水切割的不足之处1、高硬度的材料，诸如钢、金屈陶瓷、高强度复合材料、坚硬的岩石纯水射流不能切割;而濟料水射流