水射流切割技术及其应用
摘要：本文对水射流切割机原理及设备进行了阐述，并介绍了水切割的优点及其在城轨车辆部件铝合金板材下料中的应用。
关键词：水切割加砂水切割增压泵石榴砂铝合金
0前言
由于用途广泛且易于操作，水射流切割已成为世界上发展最快的主要机床加工技术之一，其加工的能力是无限的，通过使用超高压水进行切割能带来更高的效率和生产力。它只需要少数的辅助操作，无需加热区域、无热变形或者其它切削方法导致的机械变形，能够加工狭窄的缺口，能够让原材料得到更好的使用。它可以切割任何材料，并保持切口光滑平整。目前我公司已大量使用水切割来进行城轨车辆制造铝合金板材的下料，获得了显著的经济效益。
1水切割原理
水射流切割技术又称超高压水切割。当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴通过时，可产生一道每秒达近千米（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、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中与其混合时，所产生的加砂水射流可切割任何硬质材料，包括金属、复合材料、石材和玻璃。
超高压水的形成关键在于高压泵。绝大多数水切割高压泵使用增压器增压。增压器的工作过程一般是从油泵来的低压油推动增压器的大活塞，使其往复运动，大活塞的活动方向则由换向阀自动控制。另一方面，供水系统先对水进行净化处理，然后由水泵打出低压水，进入增压器的低压水被小活塞增压后压力升高。由于高压水是经增压器的不断往复压缩后产生，而增压器的活塞需要换向，势必使从喷嘴发出的水射流压力是脉动的。为获得稳定的高压水射流，需将产生的高压水进入储压器然后再流到喷嘴，从而达到稳定压力的目的。
经过高压泵所产生的高压水经由高压管路流入切割刀头而直达被加工材料，因此另一个关键环节是节流喷嘴。喷嘴一般采用红宝石、蓝宝石或金刚石，直径通常是0.1mm至0.5mm，水流通过喷嘴后以1000m/s的速度喷出。图1为水射流工作原理图。
2水切割机设备
水切割加工设备的组成包括：增压泵（超高压泵）、水切割切割头装置、数控切割机台、高压管道、智能型控制器、磨料供给系统、软化水处理装置等。
2.1增压泵
数控超高压水射流切割技术研究 发表时间：2018-10-18T14:53:57.947Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：杨艳超1 李东旭2 [导读] 摘要：水切割系统一般由供水系统、增压器、蓄能器、开关、磨料供给系统及喷头组成。 (1沈阳奥拓福科技股份有限公司辽宁省沈阳市 110000;2沈阳海德力诺机械有限公司辽宁省沈阳市 110000) 摘要：水切割系统一般由供水系统、增压器、蓄能器、开关、磨料供给系统及喷头组成。水经供水系统通过增压器形成具有一定压力的水流，在蓄能器的作用下，水压能够保持在一定范围内，将连续、稳定的水流输送至开关；控制系统控制增压器的压力大小及开关的打开、闭合，控制一定压力的连续水流至喷头；石英砂等磨料经过磨料供给系统加入到水流中（纯水切割无磨料供给系统）；形成混合射流 从喷头射出，完成对被加工材料的切割。水切割属于冷态作业，切割过程中不产生热影响区，切割精度高，效率高，应用范围广，同时在操作过程中不产生灰尘及有毒有害气体，作业环境安全清洁，能够为作业人员提供相对较为良好的劳动条件。 关键词：数控计算机；超高压水射流切割技术；发展 1水切割技术简介 数控超高压水射流技术是近三十年发展成熟且符合绿色环保概念的一种新型综合加工技术，包括纯水射流与磨料射流，具有诸多传统切割工艺难以比拟的优点。利用超高压水射流技术加工珍贵木材，具有切割品质优异、效率高、成本低、环保及系统操作简单等显著优势，可合理提高木材的利用率。木材具有各向异性与复杂性，考虑压力、靶距、进给速度等因素对木材切割品质的影响，比各向同性材料的切割工艺研究难度大。目前，国内在木材加工应用领域研究水平较低，国产水射流设备实现产业化、优化工艺参数方案分析等研究局限性大。2008年，何继龙等人以杉木为试件，采用动压力测试方法分别对杉木试件在自由状态下切割受力情况和对不同规格的杉木试件在自由状态与夹紧状态下的切割表面粗糙度进行了对比分析，并以此设计了与SQ-WJG40型高压水射流切割机床相配套的四气缸联动气压夹紧装置，以提高机床加工精确度。2016年，曹瑜等人采用正交试验法对中密度纤维板和意杨实木试件进行水射流切割试验。结果表明：意杨实木平均气干密度0.387g/cm3，压力300MPa，进给速度1000mm/s，靶距5mm，调砂速度20kg/h，加工表面粗糙度最小，加工质量最优。近年来，国外在超高压水射流加工应用方面也作了较多研究工作。2011年，?tefanBarcík等人研究了磨料水射流切割MDF过程，并研究技术参数、材料参数和切割角度对材料切割宽度的影响。试验表明：当合理采用喷射和技术参数，水射流切割可优先应用于复合材料加工，在纵向切割材料时，切口宽度更稳定。2014年，MonikaKVIETKOVá等人采用磨料射流切割MDF、OSB和胶合板，考虑不同参数技术对试验的影响。结果表明：磨料射流切割在材料纵向产生了变化，当进给速度为400mm/min，磨料流量为450g/min，切口宽度达到最小，切割效果最佳。已有研究多基于岩石、陶瓷等均匀性材料和木质复合材料等，实木水射流加工研究工作较为薄弱，为进一步实现大果紫檀工艺品的现代化生产，开展超高压水射流切割工艺优化设计工作尤为关键。 2.水切割机的操作 2.1操作步骤 调试工作及使用前准备。打开进水阀门，枪嘴有水流射出，无堵塞。打开排气阀门，排净空气，直至有水顺利喷出，关闭阀门。确保调压阀、磨料控制阀、泄压阀处于关闭状态。启动电动机后设备无异响或震动，系统无泄漏或渗漏，射流顺畅无堵塞，压力可调、稳定且可达额定压力。调试正常后可进行切割作业。 设备启动。完成调试工作，开启电源开关，右旋调压阀手柄，逐渐调节压力到工作压力（45MPa），将磨料控制阀左旋90°后加砂。当磨料射流基本形成时开始切割。切割时根据射流的反射情况判断切割状况：射流反射很高，说明工件未被切透；射流斜向下状态为最佳状态；如若射流竖直向下，则表示切割速度还可提高。 设备关闭。切割作业完成，首先关闭磨料控制阀（将控制阀手柄扳回原来的位置），设备运行1min左右，排净高压软管中的剩余磨料，左旋压力阀手柄，将压力降为零，关闭电源开关，左旋泄压阀手柄，释放系统中的压力，最后关闭进水阀门。 2.2操作安全注意事项 （1）设备操作人员须经过专业操作培训。 （2）不得将枪嘴朝向周围的人员或设备。 （3）使用设备时须严格按照操作步骤进行，且要佩戴组合护目镜、防护手套等防护用具。为确保安全，切割时配备2名操作人员，1名负责切割，另外1名负责观察主机运行情况。 （4）使用前认真检查设备性能，确保系统无渗漏，无异响。 （5）操作人员需远离高压磨料水射流喷出及反射的方向，以防受到伤害。 （6）高低压软管严禁弯曲过度（弯曲半径大于 0.5m）、相互绞缠。 （7）水切割机必须做好接地，接地电阻≤4Ω。 （8）在使用水刀切割时，根据不同材料选择不同的压力进行操作。 （9）在使用水刀的过程中，要注意查看水刀的增压器和高压管工作密封情况。 （10）水刀切割好后边缘都十分锋利，应避免划伤割伤。 （11）设备使用过程中，倾斜角度应小于5°，以保证泵运转的最佳润滑调节。 （12）设备运行时出现异常应立即停机，卸压后进行检修，严禁工作时拆卸检修设备，严禁带电检修设备。 3应用CAD软件绘制水切割工艺路线 3.1绘制切割图形 如图1所示，切割图形只能由直线、圆弧、多线段构成。圆由两个圆弧构成，椭圆由多个圆弧构成。如果一条线段由多条线段组成，则多条线段要求可以用编辑多线段命令合并起来。图形必须已经设置过补偿量，并且用分解命令分解。
高压水射流技术概述 高压水射流是近几十年来得以迅速发展的一项新技术，作为清洗、切割、破碎工具，水射流具有其独特的优越性。近年来，随着大型化、智能化、专用化的高压水射流装备的迅速发展，该技术已渗透到众多应用领域：从一般机械零件、建筑物的清洗到以管道、管束、容器为主的工业清洗，从机场跑道除胶到船舶除锈，从金属、非金属板材切割到曲面仿形切割，从水力采煤到开采岩石，从喷射注浆到破碎路面，从无刀手术到水幕电影、降尘、喷泉……，林林总总。 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束，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、效率高、成本低、操作安全方便等特点，广泛应用在轻工、机械、建筑、采矿、石油、化工、核能、军工、航天、航空、汽车、铁道、船舶、海洋、冶金、市政工程以及医学等部门。特别适宜于自然环境恶劣、工作危险等场合作业，能大大减轻劳动强度、改善劳动环境、降低和防止危险事故的发生。 高压水射流与激光束、电子束和等离子束统称为高能束加工技术，其中高压水射流足唯一的冷切割加工技术。高压水射流不仅可以切割各类金属、非金属、塑性或脆性硬材料，而且工艺简单，工件材料的物理、机械性能不会破坏。在各种新材料与复合材料相继涌现的当今时代，高压水射流的冷切割性能是无与伦比的。 一、高压水射流 所谓高压水射流，是将普通自来水通过高压泵加压到数百乃至数千大气压力，然后通过特殊的喷嘴（孔径只有1-2毫米），以极高的速度（200-500米/秒）喷出的一股能量高度集中的水流。这一股一股的小水流如同小子弹一样具有巨大的打击能量，它能够进行钢板切割、铸件清砂、金属除锈，更能除去管子内壁的盐、碱、垢及各种堵塞物。利用这股具有巨大能量的水流进行清洗即为高压水射流清洗。 二、高压水射流主要优势： 成本低、质量好、速度快、无环境污染、无金属腐蚀、应用面广。 三、清洗范围： 各类例管式热交换器、双效吸收式溴化锂制冷机、立及卧式冷凝器、空气预热器、复水器、除尘器、蒸发器、反应釜、锅炉、罐体、容器、加热装置；各类上下水管道、工业用水管道、输油管道及两相流输送管道、排污管道、排渣管道、煤气管道、烟道、雨水管道、大型楼房、建筑物及设备内外表面的附着物等。 四、清洗内容： （一）各类规格的上下水管道、工业用水管道、工矿企业及居民区排污管道、排渣管、雨水管、煤气管道、烟道、输油管道及两相流输送管道的堵塞物；
超高压数控万能水切割机 项目创业计划书 第一章摘要 伴随全球科技的高速发展，人类将水不桀的力量化为“水刀”，并将水刀技术发扬光大，应用到各个领域。 随着现代工业的高速发展，各种新型材料不断涌现，这些新材料的出现，对相应的加工手段和加工工艺提出了更高的要求。“水刀”全称：“超高压数控万能水切割机”。是利用超高压技术，将普通的自来水加压到100兆帕至400兆帕压力，然后再通过内孔直径约为0.2~0.3mm的宝石喷嘴，喷射形成速度约为每秒800~1000m的高速射流，使水在瞬间成为无坚不摧的高速水箭，俗称“水刀”。它是世界上最新的冷切割新工艺和先进制造装备。它兼有机电一体化、超高压及水射流技术与CNC自动化、自动检测与补偿、计算机辅助设计和制造、机器人应用等诸多领域的高新技术，是具有世界水平的高科技产品。其独特冷切割工艺和精细加工的优良品质随着新型制造业的需求和新材料应用领域的飞速拓展，已为愈来愈多的行业所采用。 第二章产品 项目筹建吉安市康格机床科技有限公司，以专业从事超高压水射流技术应用产品研发、生产、销售及技术服务。公司主产品“超高压数控万能水切割机”，又称“水刀”，是世界上最新的冷切割新工艺和先进制造装备。它兼有机电一体化、超高压及水射流技术与 和制造、机器人应用等诸多领域的高新技术，是具有世界水平的高科技产品。“水刀”以其“无所不能”的特质又称“神奇水刀”。其独特冷切割工艺和精细加工的优良品质随着新型制造业的需求和新材料应用领域的飞速拓展，已为愈来愈多的行业所采用。筹建吉安市康格机床科技有限公司还将以数控机床设备产品为主，普通机床数控化改造和 其最具性价比优势成为世界知名品牌。 第三章产业市场情况 随着现代工业的高速发展，各种新型材料不断涌现，这些新材料的出现，对相应的加工手段和加工工艺提出了更高的要求。“水刀”全称：“超高压数控万能水切割机”。是利用超高压技术，将普通的自来水加压到100兆帕至400兆帕压力，然后再通过内孔直径约为0.2~0.3mm的宝石喷嘴，喷射形成速度约为每秒800~1000m的高速射流，使水在瞬间成为无坚不摧的高速水箭，俗称“水刀”。是世界上最新的冷切割新工艺和先进制
高压水射流清洗作业安全管理规范 编写说明 一、编写过程 本规范的编写由项目组王泽华指导并审定，编写小组张钧执笔，川庆钻探游贤贵参与，项目组侯永平、茹阿鹏参与讨论。杜邦公司专家林宏铭老师提供技术支持。 本规范编制前，编写小组进行了有关高压水射流清洗作业资料的调查。根据调查的情况，高压水射流技术目前广泛应用于各个行业，主要应用于切割、清洗、疏通等，但是清洗应用的范围更广。有关清洗作业的安全管理规范国家只有一部机械部的标准，即JB8526－1997《高压水射流清洗作业安全规范》。作为清洗作业，在中国石油下游炼化企业应用较多，主要是用作换热器清洗、油品储罐清洗以及容器清洗等，上游企业应用不是太多。由于清洗作业采用高压水射流，易对人身造成伤害，而中国石油目前也没有这方面的管理规范，因此，编制中国石油有关高压水射流清洗作业安全管理规范十分必要。 本规范的编制时间为2009年4月13日到4月19日。经过3次小组讨论和2次大组讨论，于4月19日通过项目组最后一次审查，形成目前的送审稿。 二、内容框架 本规范分为7大部分，具体如下： 1. 范围和应用领域 2. 参考资料 3. 术语和定义 4. 职责 5. 管理要求 6. 管理系统 附录
三、主要内容 本规范对目的、适用范围、应用领域做出了明确描述，并对水射流、喷枪、刚性喷杆作业、柔性喷杆作业等给予了定义。 本规范对高压水射流清洗作业安全管理进行了详细规定，包括作业的人员安全、资质、培训、作业前的准备、作业中的安全要求以及设备维护等管理内容。 四、本规范的编制思路及方法 （1）本规范的格式参照于类似《移动式起重机吊装作业安全管理规范》等设备安全管理规范的格式。内容参考于JB8526－1997《高压水射流清洗作业安全规范》和杜邦公司《高压水清洗安全管理标准》等内容，原则是将行标的内容同杜邦标准的内容融合在一起，本规范的基础是行标，关键技术要求如果杜邦公司严于行标，就采用杜邦公司的要求。因此，本规范从整体上没有脱离行标的内涵，部分内容甚至严于行标。 （2）原本规范的名称为《高压水清洗作业安全管理规范》，经编写小组查阅多方资料，目前在国内有关高压水清洗的权威管理标准只有一份，就是JB8526－1997《高压水射流清洗作业安全规范》，高压水射流的定义准确、科学，内容要求详尽、全面，涵盖了高压水射流清洗作业的各个方面。因此编写小组决定将本规范改为《高压水射流清洗作业安全管理规范》， （3）规范的基本要求部分，反映的是清洗作业中的基本要点，包括在易燃易爆等特殊作业环境中的要求等。 （4）在清洗作业的人员安全部分，强调的是作业人员的着装防护，内容涵盖了行标和杜邦公司的要求，个别防护设备的名称做了修改。在培训的内容部分，大部分引用了杜邦公司的要求，也符合我们现场的实际需要。 （5）作业前的准备和作业中的要求是规范的核心内容，作业前准备强调了作业安全检查清单，以及对高压软管、喷枪和控制开关的检查，安全检查清单融合了行标和杜邦公司的内容，对高压软管的检查内容引入了杜邦公司的要求，如杜邦公司要求?高压软管下垂不得超过3m?，在本规范中改为?高压软管下垂超过3m，则应将高压软管支撑并固定?，对安全检查清单，杜邦林宏铭老师
BJATL‐WATERJET
SYSTEM
北京奥特隆科技发展有限公司
BJATL-waterjet system
北京奥特隆科技发展有限公司
公司总经理王宝智机械设计专业,高级工程师,多年致力于高压水发生设 备的研究和开发工作，先后走访了欧美多个国家的专业设备制造商，在 国内设计开发了最大 5000bar 超高压水发生设备（VHP PUMPS）及水 切割成套设备和附件，独立设计和完成了国内数条机器人水切割工作 站，物流自动化传输线,立体仓库等,并在国内相关专业刊物发表专业技 术论文数篇和国际论文二篇，为提升国内工业技术装备做出了贡献.
Director - general Mr.Baozhi Wang study the project of mechanical design, high-degree engineer, for many years to study the high pressure waterjet and development this machine, visit many company in Europe and USA, develop Max.5000 bar waterjet cutting pumps and all the attachment of the spare parts, such as sapphire & diamond nozzles, complete with manufacture the Robotic waterjet cutting system and other automation line in China, several dissertation publish in the Internationalist journal.
北京奥特隆科技发展有限公司总部位于京东燕郊开发区 4A 级写 字楼富鼎中心， 以资深的技术和独特的设计， 专业提供高压水射流清 洗设备和超高压水切割设备，高压柱塞泵和超高压水发生设备(VHP PUMP)是本公司的核心产品，产品覆盖到皮革产品，汽车制造，冶金， 石化， 军工， 建筑， 机械制造等重行业的表面处理和非热源下料切割， 形成具有设计，生产加工，安装调试，售后服务为一体的新型高科技 企业。
Beijing Aotelong Tech-Develop Co., LTD （BJATL-waterjet system）which provide high pressure cleaning machine and VHP waterjet cutting machine depending on the professional technology and distinctive design. Offering high pressure plunger pumps and VHP PUMPS as main products to customer, as well as , high pressure cleaning system and cutting system. VHP waterjet cutting system can be used to cut kinds of materials as leather, silencer and inside decoration of automobile, metal, petrifaction , military and so on. Become a new -high –tech company to design, manufacture,sales and service.
电话( Tel)：+86 10 69599498 / +86 316 5993101 / 传真(Fax)：+86 316 5993101-804 网站(Web)：https://www.doczj.com/doc/cd15663577.html, 邮箱(Email)： info@https://www.doczj.com/doc/cd15663577.html, skype: waterjet2
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超高压数控万能水切 割机
超高压数控万能水切割机 项目创业计划书 第一章摘要 伴随全球科技的高速发展，人类将水不桀的力量化为“水刀”，并将水刀技术发扬光大，应用到各个领域。 随着现代工业的高速发展，各种新型材料不断涌现，这些新材料的出现，对相应的加工手段和加工工艺提出了更高的要求。“水刀”全称：“超高压数控万能水切割机”。是利用超高压技术，将普通的自来水加压到100兆帕至400兆帕压力，然后再通过内孔直径约为 0.2~0.3mm的宝石喷嘴，喷射形成速度约为每秒800~1000m的高速射流，使水在瞬间成为无坚不摧的高速水箭，俗称“水刀”。它是世界上最新的冷切割新工艺和先进制造装备。它兼有机电一体化、超高压及水射流技术与CNC自动化、自动检测与补偿、计算机辅助设计和制造、机器人应用等诸多领域的高新技术，是具有世界水平的高科技产品。其独特冷切割工艺和精细加工的优良品质随着新型制造业的需求和新材料应用领域的飞速拓展，已为愈来愈多的行业所采用。 第二章产品 项目筹建吉安市康格机床科技有限公司，以专业从事超高压水射流技术应用产品研发、生产、销售及技术服务。公司主产品“超高压数控万能水切割机”，又称“水刀”，是世界上最新的冷切割新工艺和先进制造装备。它兼有机电一体化、超高压及水射流技术与CNC自动化、自动检测与补偿、计算机辅助设计和制造、机器人应用等诸多领域的高新技术，是具有世界水平的高科技产品。“水刀”以其“无所不能”的特质又称“神奇水刀”。其独特冷切割工艺和精细加工的优良品质随着新型制造业的需求和新材料应用领域的飞速拓展，已为愈来愈多的行业所采用。筹建吉安市康格机床科技有限公司还将以数控机床设备产品为主，普通机床数
水射流研究的现状与发展 “水滴石穿”的实质是微小的冲量对时间的积分。高压水射流加工技术正是利用相 同的原理，把动量加大，缩短时间，达到断石、断铁、切割的目的。人们在很早的时间 就开始利用很高压力的水进行材料的加工和切割。1870年前后，美国在加利福尼亚的金 矿中用增压后的水流开采矿石，俄国人也曾用水采煤。在上世纪60年代，密苏里大学 林业系的诺曼·弗朗兹教授发明了高压水射流的切割实验装置。该装置的核心是一个单 缸增压器，压力可以达到344.7MPa(s000opsi)，用这样的高压水可以来切割木材。这 一装置引起包括著名的依格所尔公司在内的许多压力设备制造商和研究单位的兴趣。1971年第一台商用水切割试验机在杰克逊的阿尔顿纸品公司投入应用，用于切割层压纸管，其厚度达到12.7mln(0.sin)，并且可以在纸管上切出各种形状。高压水切割技术的 真正的商品化应用是上世纪80年代初洛克韦尔飞机公司用水切割机来切割BI轰炸机的 钦合金零件，可以节约成本50%。目前许多国外的公司用高压水切割各种材料，甚至用 于军舰制造。 高压水除用于切割之外，还可用于除锈、清洗，以及建筑与道路施工等方面，涉及 到造船、航空、汽车、机械制造、轻工、城建等许多行业。 1987年洛克希德航空系统公司开发了四轴水切割机器人，用于石墨增强树脂、钦合 金板材以及薄壁大口径管材的切割。依格所尔公司的水切割系统与ASES的机器人组合 成汽车工业机器人，在瑞典得到应用，切割汽车车头的衬里、门板和地毯。在军工上， 美国人应用高压水切割军舰用异型橡胶零件，以及潜艇外贴降噪橡胶层。 高压水射流技术在国内的应用开始于上世纪80年代，并随着国际上水射流理论的 成熟和成功的商业化，国内对这项技术的认识也不断地加深，很多的专家学者〔52]，对此开展了大量的研究和探讨，把国内的高压水射流切割技术不断推进。新型射流的应用和 研究得到很快的发展，在落煤、破岩、船舶除锈、喷射钻井、机场除胶和除漆等得到极 为迅速的推广。 2高压水射流切割工艺的特点及应用 高压水射流切割技术之所以能够迅速地在实践中得到应用和关注，是与其具备鲜明 的技术特点，能够满足日益增长社会生产的需求分不开的。 水射流加工是一种现代的有别于传统的加工方式。有两种类型:纯水射流(，厄terjet) 和磨料水射流(Abrasive研/aterjet)。水射流从切割纸板开始，到今天能广泛地应用于各种软硬材料，包括纸、食物、玻璃纤维、绝缘材料、塑料和复合材料。在WJ的切割过 程中，切割是超声速的冲蚀过程。WJ与AWJ的主要区别在于提高切割能力的一种磨料 介质。 在高科技日益发展的社会中，只有创新才会发展。高压水射流切割技术开拓了一个 大连理工大学硕卜学位论文 新的特种加工领域，可以轻松应对那些新奇的因为热影响和机械性能约束而不能切割的 材料。AWJ磨料水射流可以广泛地应用于材料的加工，如:钦金属、钢、铜、铝、石材、 玻璃和其他复合材料。AWJ还可以弥补其他加工方法的不足。使用AWJ预开孔可以提 高EDM(放电加工)的性能，其可以扩展EDM和激光加工对某些惰性和非传导材料的 加工能力。由于AWJ的反冲力较小，因此对易碎脆性材料的AWJ加工不必担心变形和 破碎。 高压水射流既不同于传统加工的铣、刨、磨、削，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
目录 摘要 (2) 1. 前言 (2) 2. 水射流技术的发展 (2) 2.1 水射流切割的起源 (2) 2.2 我国的水射流切割技术发展状况 (3) 3. 水射流切割技术的原理 (4) 4. 水射流切割技术特点 (5) 4.1 水射流切割的优势 (5) 4.2 水射流切割的缺陷 (5) 5. 水射流技术在生产生活中的应用 (6) 5.1 切割方面 (6) 5.2 工业清洗 (6) 5.3 食品保鲜 (7) 6. 水射流切割技术的前景 (7) 参考文献 (7)
水射流切割技术及其应用 西南大学工程技术学院，重庆 400716 摘要 水射流切割用途广泛且易于操作，现已成为世界上发展最快的机床加工技术之一。通过使用超高压水进行切割能带来更高的效率和生产力，它只需要少数的辅助操作就可以完成切割，无需加热区域，没有热变形或者其他切削方法导致的机械变形，还能够加工狭窄的缺口。关键词：水射流切割；超高压水；应用 1.前言 水在人们的概念里往往是“柔”和“软”的代表，但是水的确又拥有无与伦比的力量，“水滴石穿”就体现了在我们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力。现代人依靠科技，将水刚毅的一面发掘出来，使它可以在采煤、钻井和切割等各种工作中发挥自身的威力，无论是坚硬的地下岩石还是合金，当水流达到一定压力和频率的时候，这些可以被切割、破碎。作为一项独立而完整的加工技术，水射流切割技术的产生是最近几十年的事。水射流技术诞生以来，应用日益广泛，目前已经在煤炭、石油、冶金、化工、机械、水利等部门应用，主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。 2.水射流技术的发展 2.1水射流切割的起源 十九世纪七十年代左右，人们开始将高压水用于生产中，比如用于开采金矿、
先进制造技术课程论文 论文题目：水射流切割的技术原理、设备、技术特点 及实际应用分析 系部： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： xxx年月日
绪论 高压下,由喷嘴发出的高速水射流,具有很大的能量,足以切割坚硬的材料(包括金属和非金属);如果向水射流中加入某种固体硬颗粒,则称为磨料水射流,它具有更大的能量,可以切割更硬更厚的材料,这就是水射流切割技术的简单描述。尽管早在古代,人们就已懂得“滴水穿石”的道理,然而直本世纪60年代,才真正把这个简单原理变成水射流切割工业技术;而磨料水射流技术的应用,还不到10年时间,所以这是一项新兴技术。然而,近年来发展很快,迄今全世界已有几十个国家,共拥有大约2000个水射流切割系统。尽管如此,当前这项技术仍处于初级发展阶段,技术尚不成熟,在理论与实践方面,都有许多空白,有待填补。这项技术起步较晚的原因在于,它涉及到超高压技术,因而对材料、制造工艺、设计方法、理论分析、控制手段、经济承受力等提出了严格要求。开发和应用这项技术,与一个国家的综合发展水平和国力强弱有密切关系。我国已在近年里,逐渐开展研究和应用,尤其在理论研究方面,已取得许多成果,但在制造技术方面,却有较大差距,有待解决。多年的实践证明,水射流切割技术,独具特点,是现代机械加工及技术发展中不可缺少的组成部分,具有很强的生命力,必须充分予以重视,有计划地研究、开发和应用。 现代的高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域较多，如超高压理论、流体动力学、特种材料、材料力学、弹性力学、制造工艺学、高压密封技术、自动控制理论等现代科技内容，其自身是一种标准的机电液一体化产品，其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上。某种意义上讲，水射流技术的研究与应用也成为了一个国家综合科技水平和经济实力的标志。
超高压水切割系统 姓名：王鹏玲学号：200917383 摘要通过对这个课题的分析和研究，使我能够对超高压水射流切割原理作进一步的学习和了解。超高压水切割机主要由数控平台、CNC控制器、超高压发生器、水射流切割头、数控操作系统、计算机及CAD/CAM软件等组成。课题主要是通过对超高压水刀数控操作系统的认识及软件的操作使用，完成一个图形的加工。在调试加工的过程中，利用CAD/CAM软件系统，配合数控执行机构（CNC），按设定的轨迹运动，在材料的任意起点开始加工和结束，实现切割加工要求。由于水射流的“柔性”特点，切割工件时水射流进出工件沿进给方向存在滞后，其结果是在工件上出现加工下表面的弧纹和锥度。因此，必须通过软件精确控制水射流的进给速度和加速度，实现软件补偿，从而消除其缺陷。 水射流加工是利用具有很高动能的高速水射流束来冲蚀材料，从而实现材料切削，属于高能束加工范畴，是一种可与激光、等离子体、电子束加工方法媲美的新型切割加工工具。高速水射流是用高压泵将普通水介质增压至300-420MPa，然后通过一个大约0.05 -0.25mm的小孔以约1000m/s 喷出，从而形成高速、高能、高穿透力水束——即高速水射流。 Summary Through the analysis on the subject and research, I was able to make to high pressure water jet cutting theory for further study and understand. High pressure water cutting machine mainly by the numerical control platform, CNC controller, high pressure generators, water jet machining head, numerical control operating system, computer and CAD/CAM software etc. Assignment is through to the high pressure water knife numerical control operating system and software of the understanding of the operation, complete a graphics processing. In the process of debugging process, use CAD/CAM software system, integrate CNC (CNC), set according to trajectory in any materials, the starting point and end, realize processing cutting processing requirements. Because water jet "flexible" features the abrasive water jet cutting when in and out into the direction to the existing lag, the result is on the work piece appear under the surface processing of arc lines and taper. Therefore, must through the software precise control of
数控水切割控制软件 XLNC6.0xT2版（Windows版2轴） 操作说明书 二00八年六月十八日
目 录 第一章 系统概述 第二章 编程方式 第三章 仿真方式 第四章 手动方式 第五章 自动方式 第六章 参数设置 第七章 诊断 第八章 中英文切换 第九章 退出系统 第十章 常见错误及解决方法 第十一章 常用的G代码 第十二章 基本操作步骤
第一章系统概述 §1.1 软件特点 z可以控制步进电机和交流伺服电机 z全中文WINDOWS版，具有良好的人机交互界面 z支持国际ISO标准通用指令以及AUTOCAD软件的DXF文件格式自动转化两种编程方式，并能自动串接 z具有图形静态和动态仿真功能，并自动检测NC代码中语法误 z具有手动，自动加工，暂停，继续，后退加工，单段等加工方式，操作方便 z具有软限位和硬限位双重限位方式，便于安全操作 z具有断点后坐标恢复功能 z具有诊断以及各种操作错误的实时中文提示。 §1.2 软件功能 1.整个数控系统软件界面按照专业数控系统要求设计，操作方便。 2.支持DXF文件，以及任何自动编程软件生成NC代码 在NC代码中无需对高压、气阀、砂阀和油泵定义，全部由控制软件自动根据形状自动控制； AUTOCAD输出的DXF文件无需额外的转换软件，可以在数控系统软件中直接调用，并且对DXF文件中图形自动串接。 3.具有前进和倒退加工功能 在加工过程可以随意前进和倒退加工，而不关闭高压，从而避免对加工形状的影响；也可以暂停后倒退或前进继续加工。 4.高压、气阀、砂阀开关先后顺序以及开关延时可以由用户在参数中方便设置； 5.匀速控制功能 速度的变化对于高压水加工的产品质量具有非常大的影响。无论是切割直线还是切割园弧，控制系统自动分配各个轴的切割速度，使得合成速度始终等于要求的加工速度，从而保证产品的加工质量。 6.具有分段加工和光滑加工两种模式 在分段加工模式下，每一行代码分别升降速；在光滑加工模式，自动根据图形的变化将多段相邻的小直线和园弧连在一起进行升降速，从而减少因速度的波动对产品的影响，使切出的产品外形更光滑，提高产品加工质量。 7.具有小园弧速度自动处理功能 由用户设定小园弧的半径界限和小园弧的加工速度，在自动加工过程中，控制系统自动判断园弧的半径大小，如果半径大于此半径界限，按快速加工速度，当园弧半径小于或等于此园弧半径，按设定的小园弧低速加工速度进行加工，从而既能保证加工效率，又能保证小园弧的加工精度。
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
郑州中天建筑节能有限公司 便携式水切割系统 简介：zt-bx15kw-12型便携式水切割系统利用CT4型防爆电机或变频电机为驱动动力，采用防爆控制箱作为动力开启装置，消除了设备在开启与关闭时产生火花而造成的致爆危险。其通过低压水管、高压管分别与水源、附属设备枪头部分进行连接，提供高压水射流以实现其切割功能。适用领域：可应用于矿井作业、油罐拆除，易燃易爆品切割、危险环境切割拆除，汽车制造厂切割各种零配件等。 商品名称：无电源便携式水切割系统型号：zt—bx qy 300-001 简介：汽油驱动zt—bxqy300-001型冷切割危险物处理系统系结合野外作业需求而设计研发的新型实战设备，其针对警用排爆、石油化工等相关应用领域而设计研发，结构简单紧凑，体积小重量轻。同时该设备将各相关系统配件进行合理布局及组合，具有强大的功能及特点，且操作简单灵活，作业空间小，运输迅速可积极应对各类突发事件。切割过程中无热量、无火花、无材料的拉伸变形，可应用于各种无电源场所，可以良好的效果解决现实问题。 适用领域：主机汽油驱动系统配合各类附属设备进行合理配用，可广泛应用于无电源区域，警用排爆、石油管道切割、化工危险品、工程施工、机械加工、高压清洗等相关领域。该系统外接水源（自来水或存储水）供给运行过程中水量消耗，高压管件同附属设备相连接，实现对不同目标物体的切割作业。
超级无敌灭火系统是一种在封闭环境内发 生火灾时，不需要进入内部便可以实现灭火的 一种设备，它可以将墙体、各类的门、窗等快 速打通一小洞，让外部攻击进入到室内，将水 通过高压射进着火点内部。利用该设备可在火 场外围进行灭火工作，而无需进入着火建筑物。 同时喷射进内部的水为高压雾状水，比普通水 柱能够更快速的降低环境温度，具有灭火迅速 的特点。能够最大程度的保证灭火人员的安全。 此系统体积小重量轻，可由两人实施搬运，也 可配备于各种车辆或装备。 商品名称：便携式水切割系统型号：zt-bx11kw-8 简介：zt-bx11kw-8型便携式水切割系统采用三相异步电机作为驱动源，在极大的提高了设备工作压力的同时还保持了设备体积小、重量、可迅速转移的特点。不仅提高了设备切割效率及效果，还保证了切割过程中无热量、无火花、无材料的拉伸变形等特点，在石油管道切割，化工危险品切割、工程施工、机械加工以及高压清洗等领域的应用效果突出。 适用领域：主机系统配合各类附属设备进行合理配用，可广泛应用于警用排爆、石油管道切割、化工危险品、工程施工、机械加工、高压清洗等相关领域。该系统外接水源（自来
郑州中天建筑节能有限公司 数控立式超高压水切割机 产品名称：数控立式超高压水切割机（图2） 数控立式超高压水切割机突破了传统超高压水切割机的工作方式，创造性地将直立方式引入切割领域，实现物料的数控立式切割，提高了加工大幅面脆性物料（如玻璃）时的成品率，减少了原材料浪费。 特种平台篇 图1 图2 图3 图4 产品名称：翻转架(水刀)（图1） 平台可以翻转，方便上下料，翻转架水切割机是集玻璃半自动上下料和数控高压水切割功能于一体的新型设备，可以实现玻璃的半自动流水作业，减
少搬运环节的破损率，降低工人劳动强度，提高工作效率。也适合于其他易损工件的加工。 产品名称：多横梁（图3） 可大幅提高生产效率。横梁间距自动可调，可单独工作，也可同时工作。 每个横梁配有单独的控制系统，可进行不同指令的生产加工。 产品名称：多Z轴（图4） 降低了总的加工时间，大幅提高生产效率。Z轴间距自动可调，可单独启动，也可同时启动。 高压清洗泵篇 产品描述：ZT-GYB-1型下水道清洗机 （100-500）Bar 本产品是专门针对上下水管道、工业 用水管道、雨水管道、排污管道、 暖气管道、工业管线等进行疏通和清洗。 执行机构配有高压胶管和管道清洗专用喷头，属于半自动产品，通过多束、多角度的高压水射流，前孔为疏通后孔为推进和清洗，可清洗长度120m以内，管径850mm以下的各种管线。能彻底解决管道淤积堵塞问题，疏通率100%洁净率98%以上。本产品清洗速度快施工周期短，属于纯物理清洗，无需化学反应，不破坏环境绿色、环保、
节能。操作运载移动方便是现代文明生产、市政工程、文明物业小区必备的设备。 产品描述：ZT-GYB-2型高压冲毛机（300-500）Bar 本产品整体结构简单，操作方便，外有防护罩适合野外作业，有固定适和移动式两种，泵的流量大工作效率高，可分出2—4把枪同时作业。对浇筑混凝土的顶面、立面、夹角等部位快速冲毛，是新老混凝土能紧密结合，提高工程质量。具有以下优点： 1、冲毛速度快：可2-4把枪同时作业，是原始风镐冲毛的3-4倍。 2、节省材料：只对浇筑平台表面冲毛，可露出石子毛面，水泥原材料流失少。 3、工程质量高：对浇筑平台冲毛时没有震动，不会对毛面下层破坏。 4、事半功倍：在冲毛的同时把冲刷掉的杂质冲出平台外，为工程施工节省时间。 5、适用范围广：可对钢筋林、立面、斜面、顶面平面等冲毛。 6、灵活性强：不用移动设备可输送150米以内的高压水，此范围内均可冲毛。 品ZT-GYB-03型高300-500）Bar 产品说明：ZT-GYB-04（300-500）Bar 500Bar高压清洗泵500Bar防爆清洗泵
2018年度提名国家科技进步奖 项目公示容 一、项目名称 高压水射流关键技术、成套装备研发及其工程应用 二、提位意见 该项目立足于工业领域中众多高危险、高难度的水力破碎、钢质表面除层和特种材料切割工程需求，在国首次建立定量化射流模型和装备评价体系，突破了超高压旋转水射流技术难题，研发了系列超高压发生设备并开发了工程化成套装备，实现了特定工程目标的新工艺，项目成果成功应用于高压泵、喷嘴、水切割破碎设备、高压清洗机等产品设计制造单位，以及国家石油储备基地、中国石油、国际机场、天津市政、船舶重工等工程应用单位。项目成果促进了我国超高压水射流领域的技术进步。成果形成的新技术装备体系完整，在破碎、除层和切割三类工程领域适应围广泛，取得了突出的经济效益与社会效益。 项目材料填写规，容真实，经公示无异议。对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。 三、项目简介 许多高危险、高难度的工程长期依赖落后工艺，如人工在油罐清除油泥、高空船舶除锈、钢构件化学和喷砂除
层、航空航天特种材料成型等，频发恶性安全事故，环境污染严重，危害人身健康，效率极度低下。水射流技术以其集束打击、湿式清洁、冷态作业和适应性强等特点可以成为上述难题的新工艺。 而上世纪90年代我国乃至国际上水射流技术还限于初期阶段，由于缺失超高压水射流技术体系和喷嘴、旋转体、往复密封、阀组等关键技术，国高压泵在70MPa、110kW以，射流部件限于手持喷枪，应用停留在简单的清洗作业。 本项目自2004年始，针对工业清洗、除层(除磷、除锈、破碎)和水切割三大类工程需求，以100～420MPa超高压大流量水射流技术为核心，集泵、阀、密封、液压、真空、自动化等多学科为一体，开发了大流量高难度工业清洗、超高压表面除层和超高压智能化水切割等功能的多种成套装备，在石化、冶金、机场、船舶、铝业、路桥和材料成型等领域广泛应用，安全、环保、高效。在此基础上创建了以技术专著、产品标准、发明专利等形式的高压水射流技术体系。项目填补国空白，达到国际先进水平，某些指标国际领先。项目作为通用技术，淘汰大批落后工艺，打破国外垄断，使我国的水射流技术、产品和产业从无到有，到大规模生产。主要创新点如下： 1、建立量化射流模型和装备技术与标准体系。揭示射流现象和机理，建立射流压力、磨料量、喷嘴直径、材料
高压水射流切割技术 一、高压水射流加工简介 近二十年来，随着科学技术的不断发展，人们不断的发掘着自然界中有益的现象并加以改造为人类服务。 为了提高效率，【1】人们将水加以高压，并使之从直径较小的喷嘴中喷出，形成一束高速、连续或间断的水流束，这便是高压水射流。水射流加工(water Jet Cutting)又称水喷射加工，是利用高压高速水流对工件的冲击作用来去除材料的，俗称“水刀加工”，即利用高压水射流对各种材料进行切割、穿孔和工件表层材料去除等加工【1】。与其他高能束流加工技术相比，水射流切割技术具有独特的优越性。高压水射流切割法是一种新型的切割方法，可以切割用其他切割方法无法加工的材料，应用范围涵盖各种金属及非金属材料。在切割过程中不会使被切割材料产生热影响区，切口边缘的材质不发生变化，这种切割方法的精度较高，适用于加工尺寸精度要求高的零部件。高压水射流切割因其独特的优点而在切割领域占有重要地位，在矿业、土木工程、建筑业以及航空航天业中的应用日益广泛，应用前景良好。 二、高压水射流切割原理 ①高压水射流切割示意图 1-水箱 2-过滤器 3-水泵 4-蓄能器 5-液压系统 6-增压器 7-控制器 8-阀门 9-喷嘴 10-工件 11-水槽
【2】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300-900m/s（约为音速的1-3倍）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。高速液体束流的能量密度可达102W/mm2,流量为7.5L/min【2】。 储存在水箱中的水经过滤器处理后，由水泵抽出送至蓄能器中。液压系统驱动增压器，使水压增高。高压水经控制器、阀门和喷嘴喷射到工件的加工部位进行切割。切割过程中产生的切屑和水混合在一起，排入水槽。 【3】利用增压装置将水加压到几十至数百兆帕后从喷嘴中喷出形成高压水射流。高压水射流本身具有较高的刚性，在与工件发生碰撞时，会产生极高的冲击动压和涡流。从微观上看，相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值)，因而超高水射流表面上虽然为圆柱模型，而内部刚性高和刚性低的部分并存。刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间减少，增大冲击强度，宏观上起快速楔劈作用；而低刚性部分相对于高刚性部分形成了柔性窄间，起吸屑、排屑作用【3】。高速高压水射流，对切割物进行冲击，使其表层产生破碎和微裂纹，水射流进入裂纹中，如楔子般将工件劈裂、剥离，同时高速水流的冲刷将切下的碎屑带走，形成切缝。 三、高压水射流切割的分类 高压水射流切割按所用的工作介质分为纯水高压水射流切割和在水中加入各种磨料的加磨料高压水射流切割两种基本类型。 （1）纯水型 纯水型高压水射流切割由于仅仅利用从喷嘴喷出的高速高压水射流进行切割，其切割能力相对较低，但设备简单，消耗物品少，操作成本低。 （2）加磨料型 加磨料型高压水射流切割由于在水中混入磨料，大大增强了水射流的冲击作用，所以其切割能力比纯水型切割大为提高，但设备复杂，操作成本高。 加磨料型按混入磨料的方式及水压又分为高压加磨料型水射流切割和低压加磨料型水射流切割两种，后者具有很多优点，是最有前途的切割方法。