水刀原理(FLOW资料).doc

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1、水刀原理（FLOW资料）简介在削减成本的努力中，工程师和制造部门始终需要寻找新的优势。水刀技术向您提供了多种独一无二的功能和优点。深入了解水刀技术，将使您有机会利用这些节省成本的切割设备。除低成本切割外，水刀还被认为是世界上功能最多样、增长速度最快的加工技术（根据Frost&Sullivan和MarketIntelligenceResearch公司的报告）。水刀在全球范围内广泛用于高产量应用。它与其它技术（铣床、雷射、EDM、等离子和刨床）相辅相成。水刀切割不使用有毒气体或液体，不会产生有毒的物质或蒸汽。水刀切割表面不留任何HAZ或机械变形。它是一种真正的多

2、功能、高效率冷切割技术。水刀已经证明自己可以完成其它技术无法处理的工作。从在石材、玻璃和金属上切割极薄的细节，在钛合金上快速钻孔，切割食品、直至对饮料和溶液进行杀菌消毒，水刀已经证明了它独一无二的价值。水刀的历史NormanFranz博士一直被公认为水刀之父。他是研究超高压（UHP）水刀切割工具的第一人。超高压的定义是高于30000psi。Franz博士是一名林业工程师，他想寻找一种把大树干切割成木材的新方法。1950年，Franz第一次把很重的重物放到水柱上，迫使水通过一个很小的喷嘴。他获得了短暂的高压射流（多次超过了现在使用的压力），并能够切割木头和其它

3、材料。他后来的研究涉及更为连续的水流，但他发现获得连续高压非常困难。同时，零件的寿命也以分钟计算，而不是今天的数周或数月。Franz博士从没制造出一种量产的木材切割器。而今天木材切割却是超高压技术最不重要的应用之一。但Franz博士证明了高速会聚水流具有极大的切割能量－这种能量的应用远远超出了Franz博士的梦想。1979年，MohamedHashish博士在福禄研究室工作，开始研究增加水刀切割能量的方法，以便切割金属和其它硬质材料。Hashish博士被公认为加砂水刀之父，他发明了在普通水刀中添加砂料的方法。他使用石榴石（砂纸上常用的一种材料）作为砂料。凭借

4、这种方法，水刀（含有砂料）能够切割几乎任何材料。1980年，加砂水刀第一次被用于切割金属、玻璃和混凝土。1983年，世界上第一套商业化的加砂水刀切割系统问世，被用于切割汽车玻璃。该技术的第一批用户是航空航天工业，他们发现水刀是切割军用飞机所用的不锈钢、钛和高强度轻型合成材料以及碳纤维复合材料的理想工具（现在已用于民用飞机）。从那以后，加砂水刀被许多其它工业采纳，例如加工厂、石料、瓷砖、玻璃、喷气发动机、建筑、核工业、船厂等等。高压水的产生窗体底端基本技术既简单又复杂。在最基本的情况下，水从泵流过，经过管道，然后从切割刀头流出。其说明、操作和维护都很简单。但是

5、，这一过程包含非常复杂的材料技术和设计。为了生成和控制60000psi的水压，需要书本上没有的科学技术。在这种压力下，如果设计不当，微小的泄漏有可能对工件造成永久的侵蚀性损害。幸运的是，水刀制造商采用了复杂的材料技术和先进工程设计。用户只需了解基本的水刀操作知识即可。从本质上讲，有两类水刀：（1）纯水水刀和（2）加砂水刀。设备设计为只能使用纯水水刀、只能使用加砂水刀、或二者均可。无论何种形式，必须首先对水加压。泵泵是水刀系统的核心成员。对水进行加压并连续输出水流，从而让切割刀头把高压水变为超音速水射流。水刀应用可以采用两种泵－增压泵和直接驱动泵。直接驱动泵直

6、接驱动泵的工作方式与在喷漆前冲洗房屋或甲板时所用的低压“压力清洗器”一样。它是一种直接由电机驱动三个活塞产生运动的三级泵。因为其简单可靠，这些泵得到了水刀工业的认可。到本文发稿时为止，直接驱动泵能够提供的最大连续工作压力比增压泵低10％到25％（直接驱动泵为20K到50K、增压泵为40K到60K）。直接驱动泵也是一种相对新型的高压泵(上世纪八十年代后期开始上市）尽管直接驱动泵被用于某些工业应用，目前绝大多数用于水刀的超高压泵还是增压泵。增压泵窗体底端普通增压泵中有两种流体管路，水管和液压管。水管管路包括入口水过滤器、升压泵、增压器和减震器。用入口水过滤系统过

7、滤普通自来水－通常包括一个1微米滤筒和一个0.45微米滤筒。然后把过滤后的水输送给升压泵，入口水压在此大约是90psi－保证增压器一定不能缺水。之后把过滤后的水输送给增压泵，压力升高至60000psi。在水离开泵并通过管道输送给切割刀头之前，会首先流经减震器。这个大容器缓冲了压力波动，确保输送给切割刀头的水稳定、连贯。如果没有减震器，将能够看到并听到水流脉动，在被切割材料上留下印记。液压管路包括电机（25到200HP）、液压泵、油箱、歧管以及活塞/柱塞。由电机驱动液压泵。液压帮浦从油箱吸油，并把压力升高至3000psi。高压油被输送给歧管，由歧管阀门产生增压

8、器的冲程动作（通过把液压油输送给柱塞/活塞组件的一侧