第十章 特种加工 水射流
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一、基础介绍高压水射流技术是近几十年来发展起来的一门新技术,其应用日趋广泛。
从原理上讲,它与我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同,都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流,将这股水射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。
所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。
水力采煤中使用的水压通常为5~15MPa,水枪出口直径为15~30mm;而高压水射的水压一般为30MPa以上,有的高达数百兆帕,喷嘴直径则在2mm以下,最小的可达0.1mm。
因此,高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量,例如1000MPa 的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌[1]。
图0-1为高压水射流切割系统示意图。
由低压泵站2产生的低压水在增压器3增压后,经高压胶管传送到喷嘴4形成高压水射流。
数控箱6操作喷嘴移动,从而完成各种切割作业。
切割后的废液经回收处理后排放。
由此可见,高压水射流系统一般由压力源,喷嘴及其控制装置以及连接它们的高压管路和其他附属装置所组成。
1.1高压水射流技术的发展概况自古以来,人们总把水比作柔弱,把岩石比作坚硬。
然而,水滴石穿却正是柔弱的水穿透坚硬岩石的现象。
在大雨中飞行的飞机被雨滴侵蚀的所谓“雨蚀”现象也是柔能克刚的实例。
然而,过去人们都是以消极的态度来研究如何防止高速水流的侵蚀,没有或很少采取积极的态度来研究如何利用高速水流为人类做功而已。
19世纪中叶,在北美洲第一次使用了高压水射流开采非固结的矿床。
在20世纪50年代,苏联和中国的水力采煤就是利用水射流的冲击和输送作用。
随着水力采煤技术的推广,人们开始对高压水射流技术产生了浓厚的兴趣,同时也认识到,提高水的压力适当减小喷嘴直径可以显著地提高水射流的落煤效果。
于是人们便开始研制较高压力的压力源(高压泵和增压器)及高压脉冲射流(俗称水炮)。
进入20世纪60年代大批高压柱塞泵和增压器的问世,大大推动了高压水射流的研究工作。
当时,部分学者片面认为好像高压水射流的压力越高越好。
水射流技术水射流技术是一种利用高速水流储能并激发能量来切割材料的加工技术。
在工业领域中,水射流技术已经广泛应用于各种材料的切割、钻孔、雕刻和表面处理等领域。
水射流技术的优点在于它可以切割各种各样的材料,包括金属、玻璃、陶瓷、石材等,而不需要考虑材料的硬度、厚度和形状。
这种技术的另一个优点是可以保证材料表面光滑,无需进行二次加工。
此外,水射流技术可以在没有热源和化学反应的情况下完成切割,从而避免污染和毒性。
水射流技术的原理是将水或其他液体从高压泵中喷出,以形成高速射流。
这种射流可以通过加装机械切割头、磨削头和喷嘴等附件来切割或清理材料表面。
同时,高速水流可以用于切割硬质材料,如钻石、石英和珍珠岩等。
在实际应用中,水射流技术有很多的变种和改进。
例如,在用于金属加工时,向水泵中添加碳化硅颗粒或石墨粉末可以提高切割速度和耐磨性。
同样的,在切割玻璃和陶瓷时,可以向水中加入磨料或悬浮剂,以降低材料的开裂率和提高表面质量。
此外,调节水流的方向和速度可以创造出各种各样不同的形状,从而实现对复杂几何形状的切割。
总之,水射流技术是一种非常实用和高效的加工技术。
它可以切割各种各样的材料,从而为现代工业的各个领域提供高效的解决方案。
在未来,随着这种技术的不断发展和改进,我们相信它将在许多其他领域也得到广泛应用。
水射流技术在现代工程领域中已经发挥着至关重要的作用。
它的应用涵盖了从汽车制造到建筑修缮,从化工处理到医疗手术等广泛的领域。
水射流技术的优点体现在不会产生热量和切割过程中无毒物释放的好处。
这让它成为环保和安全方面的理想选择。
在水射流技术中,利用了高速喷射的水流通过强制作用产生的高压礼来进行加工。
其切割的过程十分快速,干净并且有效。
因此,许多工业领域已经广泛采用了水射流技术。
例如,在机床制造中,水射流技术可以用来切割各种金属板材和零件。
在建筑工程中,水射流技术可以用来切割梁柱,清除墙面和水泥表面的污垢。
水射流技术的另一个重要优点是可以切割各种材料,而不受其硬度、厚度和形状的限制。
水射流技术1、何为水射流技术?水射流技术又称水刀、水切割技术,是真正的冷切割。
它是将普通的水经过压力系统增压后所产生的高能量水流(便携式水切割系统可达到40Mpa~50Mpa),再通过一个极细的沙管喷嘴(φ0.1-0.35mm),以每秒近千米的速度喷射出水流进行切割,这种切割方式称为水切割。
便携式水切割系统合理运用水射流原理,通过产品研发人员不断努力,克服技术及实际运用中存在难点,运用先进的设计思路及理念,终于研发出具有独特性能的便携式水切割系统,为水射流技术的广泛应用开辟了又一道路。
水切割技术是世上公认的最通用的也是发展得最快的技术。
相对其它切割技术而言,水切割不会产生有毒有害的气体或液体,并且也不产生有毒有害的物质或蒸汽。
水切割加工后,在被加工件表面不会产生热反应区或机械应力残留。
水切割确实是一种万能的、高产能的冷切割技术。
2、水切割技术特点较之激光、等离子、线切割等传统的切割方式,水切割切割技术确实有其独特、显著的优势:1)切割品质优异水切割是一种冷加工方式,水切割不磨损且半径很小,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,砂水混流切割之切口约为0.8mm至1.8mm。
随着砂刀管的直径扩口,其切口也就愈大)及切割斜边都很小(大部份所看到好的切割品质之单侧斜边为0.076mm至0.102mm之间),无需二次加工,无裂缝、无毛边、无浮渣,因此其切割品质优良。
无论是金属类如普通钢板、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。
2)节省成本便携式水切割系统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。
3)清洁环保无污染在切割过程中不产生弧光、灰尘及有毒气体,操作环境整洁,符合严格的环保要求。
水射流加工的主要原理及应用1. 水射流加工的原理水射流加工是一种利用高速水流和磨料的混合流来切削、去除材料的加工方法。
其主要原理包括以下几个方面:1.1 水射流喷嘴水射流喷嘴是水射流加工的核心组成部分,通过喷嘴将高压水和磨料以高速喷射到被加工材料上,产生切削作用。
喷嘴通常由耐磨材料制成,可以根据加工要求选择不同尺寸和形状的喷嘴。
1.2 高压水源水射流加工需要稳定的高压水源,常用的高压水源有高压泵和压力容器。
高压水源通过喷嘴将水流加速到高速,形成高速射流。
1.3 混合装置混合装置将高速水流和磨料混合,然后通过喷嘴喷射到被加工材料上。
混合装置通常由喷嘴和进料管道组成,可以根据加工要求调节磨料的比例和流量。
1.4 磨料磨料是水射流加工中的重要组成部分,它可以加强水流的切削能力。
常用的磨料有石英砂、玻璃珠等。
磨料的选择应根据被加工材料的硬度和加工要求来确定。
2. 水射流加工的应用水射流加工具有很广泛的应用领域,主要包括以下几个方面:2.1 金属加工水射流加工可以进行金属的切割、打孔、雕刻等加工操作。
由于水射流加工可以在不产生热变形的情况下进行切削,所以适用于各种金属材料的加工,如钢铁、铝合金等。
2.2 石材加工水射流加工可以对石材进行切割、雕刻、打磨等操作。
相比传统的机械加工方法,水射流加工不会产生热变形和切割温度,对于石材的保养和雕刻有着独特的优势。
2.3 玻璃加工水射流加工在玻璃制造和加工行业有着广泛应用。
它可以对玻璃进行切割、打孔、雕刻等加工操作。
水射流加工对玻璃的切割质量高、精度高、断口平整,不会产生开裂和热应力。
2.4 复合材料加工水射流加工对于复合材料的加工具有独特的优势。
复合材料通常由不同材料层叠而成,传统的机械加工方法难以切割复合材料,而水射流加工可以轻松切割不同材料的复合层,实现复合材料的精确加工。
2.5 其他应用除了以上几个方面,水射流加工还可以应用于食品加工、纺织品加工、航天航空领域等多个领域。
水射流加工摘要:水射流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,有时简称为水切割,或俗称为水刀。
水射流加工技术具有生产效率高、加工质量好、加工清浩环保等优点,但水射流加工的一次性初期投资较高。
目前己广泛用于汽车制造、航空航天、国防军工、石油采矿、机械加工等领域。
,水射流切割配合数控执行机构可精确切割加工任意复杂形状工件。
Water jet machining is the use of high speed water flow effect on the impact of the workpiece to remove material, sometimes referred to as water cut, or commonly known as water knife. Water jet machining technology with high efficiency, good quality, environmental advantages, such as processing qing hao, but the water jet machining one-time initial investment is higher. Has been widely used in automotive, aerospace, national defense, petroleum mining, machinery processing etc. , water jet cutting with numerical control actuator can be precisely cut arbitrarily complex shape workpiece.关键词:水射流发展原理应用1.前言水射流加工作为一种较新的特种加工方法,己越来越广泛地应用于我们的实际生活中,如汽车制造、航空航天、石油采矿等诸多领域。