水射流技术讲课教案
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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。
水射流技术水射流技术是一种广泛应用于工业领域的先进加工技术。
它利用高速喷射的水流来切割、清洗、打磨和表面处理材料,具有精度高、环保、高效等优点,被广泛应用于金属、玻璃、陶瓷、石材等材料的加工处理中。
水射流技术最早由美国东北大学的教授Norman Franz于1950年代末开始研究探索,并于1968年获得水射流切割专利。
自那时以来,水射流技术在不断改进和演化,成为现代工业生产中一种重要的加工工艺。
水射流技术的原理是利用高压水泵将水加压到极高的压力,经过特殊设计的喷嘴以高速形式喷射出来。
喷射出的高速水流可以通过调整喷嘴的直径和压力来控制水射流的速度和强度。
在加工过程中,水射流会与待加工材料发生冲击和摩擦作用,从而实现切割、清洗和打磨等不同的加工效果。
水射流技术的加工精度非常高,可以实现微米级的切割和加工。
这得益于水射流速度快、喷头精细和不同颗粒大小的磨料的使用。
在切割方面,水射流可以实现完全无接触的加工,无需刀具接触材料表面,因此可以避免材料变形和刀具磨损等问题。
另外,水射流技术还可以在加工过程中加入磨料,进一步增强切割能力,适用于切割各种硬度的材料。
除了切割,水射流技术还可以应用于清洗。
喷射出的高速水流具有较强的冲击力和清洗能力,可以去除材料表面的污垢和附着物,达到清洁的效果。
这种清洗方式无需使用化学清洗剂,对环境无污染,因此被广泛应用于食品加工、医疗器械清洗等领域。
水射流技术还可以用于打磨和表面处理。
通过调整水射流的喷射速度和使用不同颗粒大小的磨料,可以实现对材料表面的去除、平整和抛光等加工效果。
相比传统的磨削和抛光方式,水射流技术具有无尘、无振动等优点,对材料表面的损伤较小,并且可以实现多种细致的加工效果。
水射流技术已经成为众多工业领域的重要加工工艺,例如航空航天、汽车制造、电子设备、建筑材料等。
在航空航天领域,水射流技术可以用于对复杂形状零件的切割和加工;在汽车制造中,水射流技术可以应用于车身板材的切割和表面处理;在电子设备中,水射流技术可以用于印刷电路板的切割和细致加工。
高压水射流加工技术
基本概念:
高压水射流,是以水为介质,通过高压发生设备增压获得巨大能量,经一定形状的喷嘴喷出的一股能量集中的高速水流,并被利用完成加工。
应用领域:
表面清洗
工业切割
表面清洗:
根据不同的清洗对象和要求,采用适合的射流形式和执行机构,利用射流很高的冲击动能,连续不断地对被清洗基体进行打击、冲蚀,以剥离、清除污垢,达到清洗基体的目的。
优点:
1.保护被清洗物的基体,不会产生腐蚀;
2.易于实现自动化、机械化和智能化;
3.清洗效率比传统的机械清洗、化学清洗高5-10倍;
4.对应用环境适应性高。
3.高压水射流加工技术
——表面清洗案例
3.高压水射流加工技术
——表面清洗案例
工业切割:
可以替代常规的金属切割加工、电火花加工及线切割加工,能与激光加工媲美,俗称为“水刀”。
包括纯水射流切割和含磨料的精密切割。
优点:
1. 操作环境清洁安全,成本低。
2. 所加工物料无裂缝、无毛边、无浮渣,切口小且平整,不产生热效应,切缝可以达到较高精度。
3. 适用性强,切割范围广。
4. 不会发热,切割产生的碎屑和热量被水携带走,切口表面光洁,无飞粒伤人的危险。
5. 可以同机器人配合,利用计算机控制,进行三维曲面的复杂
形状的加工。
3.高压水射流加工技术
水射流切割大理石
高压水射流切割机切割不锈钢板。