高压水射流切割技术研究讲解学习.doc

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1、高压水射流切割技术研究精品文档高压水射流切割技术研究刘玉坤天津大学机械学院机械制造及其自动化专业2013级硕士生摘要：水射流切割，又称水刀切割，是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。因为其成本低，易操作，良品率又高，水切割正成为工业切割技术方面的主流切割方式。关键词：水刀切割高压工艺参数收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档0前言水刀是一种利用高压水射流进行切割材料的设备。利用超高压技术可以把普通的水加压到250~400MPa，然后再通过内径约0.15~0.25mm的宝石喷嘴

2、形成速度为800~1000m/s的高速射流，从而切割软基性材料。如果在水射流中加入适量的磨料，则几乎可以用来切割所有的软硬材料。除切割功能外，通过调整压力和流量，水射流还可以用于清洗各种物体，如除胶、除漆、除锈等。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气，表面不留任何机械变形，具有冷切割、清洁、精度高和材料损耗低等优点，在航空航天、汽车制造、金属加工、电子工程等领域中有着广泛的应用[1]。现在水刀被认为是世界上功能最多样、增长速度最快的一种加工技术，与其他技术如铣床、激光、EDM、等离子和刨床等相辅相成。高压水

3、射流切割的分类：以加沙的情况来分：分为无沙切割和加沙切割。以设备来分：分为大型水切割和小型水切割。以压力来分：分为高压型和低压型，一般以100MPa为界限。100MPa以上为高压型，100MPa以下为低压型。而200MPa以上为超高压型。以技术原理来分：分为前混式和后混式。高压水射流切割的特点：1）数控成型各种复杂图案；2）属冷切割、不产生热变形；3）无污染、不产生有毒气体及粉尘；4）可加工高硬度或比较柔软的材料；5）是一些复合材料，易碎瓷材料复杂加工的唯一手段；6）切口光滑、无熔渣，无需二次加工；7）可一次完成钻孔、切割、

4、成型工作；8）生产成本低；9）自动化程度高；10）24小时连续工作。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档1国内外发展现状1.1国外发展现状NormanFranz博士一直被公认为水刀之父。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，并能够切割木头和其它材料。最初在20世纪70年代,由现美国的IngersollRand公司在Alton建立了第一套工业应用装置,由两台增压器供给喷嘴280MPa、350MPa的高压水,喷头相对于靶件上下移动,用于家具的外形切割。随着对系统功能的不断改进与完善

5、及计算机自动控制系统的成功应用,发展到今天,压力可达到500MPa,可切割的材料也扩展到包括轻工、食品、建筑装潢、航空、机械等多种行业。。在近期的水射流会议上,水切割的研究已经占了相当大的比例。1.2国内发展现状20世纪末，水切割技术引入我国，经历了近5年的市场应用及设备的改良，主要应用于建筑陶瓷、石材、金属加工、汽车工业、航空航天、军工、石油化工等行业并得到良好的发展。21世纪初期，针对水切割技术在市场应用中出现的相关问题以及技术单一性，便携式水切割技术应运而生。水射流切割技术以其诸多的优点得到了越来越广泛的应用,同时也展

6、现了不同的发展趋势,目前的产品生产越来越向多品种、大批量、高精度的方向发展,很多行业的加工工艺在逐渐地被水切割所代替。总之,水射流切割技术必将作为一门新兴的综合学科形成国际化产业。2高压水射流切割技术的基本原理和工业应用2.1　基本原理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300～1000MPa(动能转变为压力能),然后使高压水通过直径为011～016mm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

7、料的破坏强度,即可切断材料。喷嘴常用人造宝石、陶瓷、碳化钨等耐磨材料制作。该加工方法分为两类:一类是以水作为能量载体,也叫纯水射流切割,它的结构较简单,喷嘴磨损慢,收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档但切割能力较低,适于切割软材料;另一类是以水和磨料(磨料约占90%)的混合液作为能量载体,也叫磨料射流切割,由于射流加入磨料,大大提高切割功效,即在相同切割速度下,磨料射流切割的压力可以大大降低,并极大地拓宽了切割范围,但喷嘴磨损快,且结构较复杂,适于切割硬材料。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

8、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