下载文档原格式
磨料水射流切割机理及质量提升方法研究摘要：磨料水射流具备极强的切割技术能力，可基本实现对大多数难切削原料的分割，但射流切割后的元件通常出现拖尾、切口锥度等品质缺憾，限制了该技术应用范围的进一步扩大和蓬勃发展。
本文内容专门研究了切割的形成机理及主要特质，明确提出了多种不同可明显改善切割品质的切割方式。
期望能为相关从业者提供一些参考。
关键词：水射流切割机理;磨料水射流;加工质量引言通过几十年的不断发展，水射流技术已经发展到不同的应用领域，逐步形成了独具特色的技术体系。
根据射流压力，水射流可分为低压水射流、高压水射流和超高压水射流三种类型：低压水射流一般指压力小于10MPa的水射流，一般用于家庭清洁、煤矿开采等，并主要由低压往复泵或离心泵产生；高压水射流一般指压力在10MPa至100MPa之间的水射流，它通常用于工业清洗、采矿、破碎和切割软材料，主要由往复式高压泵产生；超高压水射流一般指压力大于100MPa 的水射流，一般用于工业切削或其他机械加工，主要由增压器或超高压往复泵产生。
水射流的应用从低压开始，逐渐扩展到超高压，当然这也取决于科学技术的发展水平。
1.磨料水射流切割机理近年来，由于对设备的需求相对较低，设备较为友好，加工能力较高，磨料混合后水射流在工业加工制造领域得到了广泛应用。
一般来说，磨料混合后水射流处理系统主要由增压装置、供砂装置、喷射装置、传动装置和冷却器等模块组成。
增压装置是磨料水射流处理系统的“核心”，为磨料射流提供初始能量。
通过增压装置将水增压至高压甚至超高压，其增压能力的大小直接影响磨料水的性能和加工效率。
增压装置的主要部分由一个增压比为10:1至20:1的增压器组成，可将水压增加至400MPa，甚至高达700MPa。
传动机构是磨料射流加工系统的“脚”，为加工各种形状零件的磨料射流提供传动支持。
传动装置按照系统设计方案进行具体的后处理工作.传动精度、定位精度和分辨率尺寸是影响射流研磨水加工质量的重要因素之一，是实现加工精度的关键。
1.Abrasive jet磨料射流：将一定数量的磨料(如碳化硅、石榴子石、金刚砂以及石英砂等砂类)，与高压水互相混合而形成的液固两相射流。
A certain amount of abrasive (such as silicon carbide, garnet, emery and quartz sand and sand), with high-pressure water mixed with each other to form a liquid-solid two-phase jet.2 Abrasive suspension jet磨料浆体射流：预先将磨料、各种添加剂与水配成为浆体，利用高压泵增压，通过喷嘴形成磨料浆体射流，这种射流属非牛顿流体。
Pre-abrasive, various additives and water with a paste using high pressure booster pump, through the the nozzle formation of abrasive slurry jet, this jet is a non-Newtonian fluid.3.Cavitation空化:一般把液体内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空穴(空泡)的形成、发展和溃灭过程，称为空化。
Generally reduce the partial pressure of the liquid inside, inside the liquid or liquid-solid surface at the junction of vapors or gases hole (cavity) formation, development and collapse process called cavitation.4.Cavitation erosion空蚀，汽蚀：由于空泡溃灭过程发生于瞬间(微秒级)，因而在局部产生极高的瞬时压力，当溃灭发生在固体表面附近时，水流中不断溃灭的空泡所产生的极高压力引起的反复冲击作用，使固体表面产生破坏，这种现象称为空化冲蚀，简称空蚀。
、磨料射流的分类磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后，高速运动的磨料所形成的射流。
磨料流是指高速运动的磨料射流在空中所形成的轨迹的集合。
磨料射流可以有载体如喷砂机和高压水清理机中的压缩空气和压力水，也可以无载体，如抛丸机中的机械磨料射流。
根据射流动力的不同，磨料射流可以分为空气磨料射流、液体磨料射流、气液磨料射流和机械磨料射流四种。
我们把四种磨料射流的特点归纳如下。
磨料射流的特点四种射流动力体现在三类射流设备中，即喷砂机、高压水清理机和抛丸机。
因此，除以上的分类外，目前各生产厂家还以产品即射流设备按照喷砂机、高压水清理机和抛丸机三种产品进行分的功能及用途高速运动的磨粒来完成加工的，因为，磨料射流具有微微量切削加工和无力和特点，因此，磨料射流具有以下的一般加工功能。
的清理化皮、残盐、残油等；件的氧化皮、型砂等；密铸件的氧化皮、型砂等；残留物、微毛刺等；皮、焊渣等；型钢）的氧化皮、锈蚀层等；的脱模剂、沉积物等；的烧结残留物；飞边；物体表面的放射性元素；桥梁、水电站闸板、船舶、建筑物；机场跑道的橡胶附着层；火车车厢；各种管道和容器罐；旧机件的油污、附着物等；集装箱的残漆、锈蚀层和附着物等；瓷器上错误的烧结层；装饰表面的划伤.....2 ．工件表面涂覆前的前处理喷漆、烤漆前；喷塑前；金属喷涂前；镀锌、铬、镍前；氧化处理前；探伤前的物理机械性能面粗糙度；为压应力；滑状态；动噪音；擦系数……的光饰加工面的抛光；反射表面；的抛光……射流的中应用最广泛的产品，喷砂机一般分为干喷砂机两大类，干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。
喷砂机入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。
2. 工作原理吸入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷* 内形成的负压，将磨料通过输砂管吸入喷* 并经喷嘴射出，喷射到被加工表面，达到预期的加工目。
在吸入式干喷砂机中，压缩空气既是供二、压入式干喷砂机1．一般组成一个完整的压入式干喷砂机工作单元一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、控制系统。
磨料水射流切割是20世纪80年代迅速发展起来的新型水射流切割技术，是在高压水射流中加人磨料形成的。
目前国内磨料水射流水下结构物切割技术，多数处于研究阶段。
而国外一批海洋工程公司已经将该技术大量用于海洋石油等领域。
磨料水射流技术可以分为以下种类：1、前、后混合磨料射流根据加入磨料方式的不同，将磨料射流分为前混合磨料射流和后混合磨料射流。
1）前混合磨料射流前混合磨料射流的磨料与高压水在磨料罐中初步混合，处于拟流体状态，通过高压软管送到喷嘴。
前混合磨料射流改善了磨料与水介质的混合机理，工作压力较低。
2）后混合磨料射流后混合磨料射流切割系统，其磨料混合在喷嘴内部完成。
因为磨料是在射流形成之后加入的，所以磨料与高速水很难充分混合，为了获得高速度的冲击磨粒，需要提高系统工作压力。
前混合磨料射流的磨料是通过高压软管与水一起输送，长距离应用时存在严重的管路磨损和堵塞问题，通常用于浅水。
后混合磨料射流的磨料采用独立的软管进行输送，不存在高压水管堵塞问题，也不存在高压水管管路磨损严重的问题，适合钢结构水下切割尤其是深海切割的作业方式。
2、外切割和内切割按作业环境内有无固体壁面的限制来分，水射流可外切割和内切割。
1）外切割以管型结构的切割为例，外切割(从管型结构外部进行切割)是自由水射流。
2）内切割管型结构等构件内切割时，作业环境受到固体壁面限制，是非自由水射流，而且是具有代表性的管中射流。
一般，海洋石油平台桩基、导管、套管管串等管型结构优先采用内切割，因为内切割不需要潜水员下水作业，因而通常成为业主的优先选择方式。
但内切割常常因为土壤的作用而使得视觉监视困难，需要采用其它技术监测切割过程。
izaksjw 不锈钢电解抛光液。
一、磨料射流的分类磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后，高速运动的磨料所形成的射流。
磨料流是指高速运动的磨料射流在空中所形成的轨迹的集合。
磨料射流可以有载体如喷砂机和高压水清理机中的压缩空气和压力水，也可以无载体，如抛丸机中的机械磨料射流。
根据射流动力的不同，磨料射流可以分为空气磨料射流、液体磨料射流、气液磨料射流和机械磨料射流四种。
我们把四种磨料射流的特点归纳如下。
磨料射流的特点四种射流动力体现在三类射流设备中，即喷砂机、高压水清理机和抛丸机。
因此，除以上的分类外，目前各生产厂家还以产品即射流设备按照喷砂机、高压水清理机和抛丸机三种产品进行分的功能及用途高速运动的磨粒来完成加工的，因为，磨料射流具有微微量切削加工和无力和特点，因此，磨料射流具有以下的一般加工功能。
的清理化皮、残盐、残油等；件的氧化皮、型砂等；密铸件的氧化皮、型砂等；残留物、微毛刺等；皮、焊渣等；型钢)的氧化皮、锈蚀层等；的脱模剂、沉积物等；的烧结残留物；飞边；物体表面的放射性元素；桥梁、水电站闸板、船舶、建筑物；机场跑道的橡胶附着层；火车车厢；各种管道和容器罐；旧机件的油污、附着物等；集装箱的残漆、锈蚀层和附着物等；瓷器上错误的烧结层；装饰表面的划伤…….2 ．工件表面涂覆前的前处理喷漆、烤漆前；喷塑前；金属喷涂前；镀锌、铬、镍前；氧化处理前；探伤前……的物理机械性能面粗糙度；为压应力；滑状态；动噪音；擦系数……的光饰加工面的抛光；反射表面；的抛光……射流的中应用最广泛的产品，喷砂机一般分为干喷砂机两大类，干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。
喷砂机入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。
2. 工作原理吸入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷*内形成的负压，将磨料通过输砂管吸入喷*并经喷嘴射出，喷射到被加工表面，达到预期的加工目。
在吸入式干喷砂机中，压缩空气既是供二、压入式干喷砂机1．一般组成一个完整的压入式干喷砂机工作单元一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、控制系统。
2．压入式干喷砂机的工作原理压入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将磨料通过出砂阀压入输砂管并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目。
在压入式干喷砂机中，压缩空气既是供三、液体喷砂机液体喷砂机相对于干式喷砂机来说，最大的特点就是很好地控制了喷砂加工过程中粉尘污染，改善了喷砂操作的工作环境。
体喷砂机一般由五个系统组成，即结构系统、介质动力统、控制系统和辅助系统。
以磨液泵作为磨液的供料动力，通过磨液泵将搅拌均匀和水的混合液）输缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷*，在气对进入喷*的磨液加速，并经喷嘴射出，喷射到被加期的加工目的。
在液体喷砂机中，磨液泵为供料动力，速动力。
途的清理涂覆前的预处理的物理机械性能的光饰加工结果的三要素射流的加速作用（喷砂压力大小的调节）PS）、浓度*喷*的距离（H）、角度（?）*喷喷射时间（T）1. 压力大小的调节对表面结果的影响在S、H 、?三个量设定后，P值越大，喷射流的速度越高，喷砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面由相对较光滑。
2．喷*的距离、角度的变化对表面结果的影响在P、S值设定后，此项为手工喷砂技术的关键，喷*距工件一般为50-150mm，喷*距工件越远，喷射流的效率越低，工件表面亦越光滑。
喷*与工件的夹角越小，喷射流的效率亦越低，工件表面也越光滑。
3. 磨料类型对表面结果的影响磨料按颗粒状一般分为球形，菱形两类，喷砂通常采用的金刚砂（白钢玉）刚玉、棕刚玉）为菱形磨料。
玻璃珠为球形磨料。
在P、H 、?三值设定后，球形磨料喷砂得到的表面结果较光滑，菱形磨料得到的表面则相对较粗糙，而同一种磨料又有粗细之分，国内按筛网数目划分磨料的粗细度，一般称为多少号，号数越高，颗粒度越小，在P、H 、?值设定后，同一种磨料喷砂号数越高，得到的表面结果越光滑。
喷砂获得表面结果的感性认识，需要在实践中不断积累，特别要亲自动手操作、实验。
下表为不同材质产品为达到不同的处理目的而通常采用的手段（仅供参考）可采用的喷砂机工件材质喷砂目的工艺要求磨料种类类型（干、液体）面去污、除焊渣及亚效果玻璃珠、金刚砂干、液体锈、除污、除氧化皮增大镀层、涂层附着力金刚砂干、液体加防锈剂氧化皮，表面强化、饰作用玻璃珠金刚砂干、液体氧化皮亚光效果玻璃珠干、液体砂、刻图案金刚砂干、液体木制品) 亚光效果金刚砂干、液体应用范围镀、喷漆、喷涂等所有被覆盖加工前喷砂处理，表面绝大大提高覆盖层附着力及防腐蚀能力。
件、冲压件、焊接件、热处理件等金属工件去氧化皮、金属制品表面清理，陶瓷胚件表面黑斑清除及还原漆汽车、摩托车、机电设备等所有运动部件的翻新清洗。
应力，延长使用寿命。
有金属制品及非金属制品（塑胶、水晶、玻璃等）表面光雾面处理，使产品表面提升档次。
模具表面氩光雾面处理，图文制作，以及模具清理，不，保证模具精度。
6.毛刺处理：机加工零件微小毛刺去除，注塑零件溢胶毛边消除。
7.不良品返工：产品不良覆盖层去除，表面不良着色及印字的去除。
8.强化：增加金属件表面硬度，消除应力，如飞机叶片、弹簧、机加工刀具及武器等表面处理。
9.刻蚀防滑加工：金属制品、非金属制品表面刻蚀图案、文字及防滑处理，如：大理石、手柄防滑、印章、石碑刻字等。
10.牛仔服处理：牛仔服磨砂、发白及猫须效果达成。
液体喷砂工艺简介一、液体喷砂加工工艺原理及应用范围液体喷砂一改传统的干喷方法，它是将砂（磨料）置于水中，用磨液泵和压缩空气，通过喷*将磨液高速喷射到被加工的工件上，达到对零件表面清理和光饰的目的。
液体喷砂工效高，磨料消耗少，能提高工件表面的光洁度，提高表面的强度，并从根本上改变了对环境的污染。
设备的安装方便不需单独的工作间，可以直接安装在生产线上。
因此，液体喷砂优于干喷砂。
液体喷砂是从国外引进的新技术，是喷砂加工方法的重大变革。
它一问世就受到客户的肯定与欢迎。
从使用的行业看有航空、航天、电子工业、兵器工业、自动化和光学等仪器仪表行业，机床工具，模具、液压件，五金工具，汽车、拖拉机、摩托车，动力机械及火车机车等工厂，还有纺织机械、*、医疗器械、化工机械，金属材料，人工晶体，弹簧，金属工艺等行业。
二、液体喷砂工艺的应用的毛面来清理精铸件，不仅能清除铸件表面的氧化皮及残留光作用，提高铸件的表面光洁度。
特别是对形状复杂的件，采用液体喷砂清理和抛光是最经济有效的工艺方发动机的涡轮叶片等。
来清理压铸件能使零件露出色泽一致的金属本色，使零观。
如采用液体喷丸效果更好，同时还可以提高零件的蚀能力。
液体喷丸还可以达到装饰的作用，如各种仪表。
铝合金铸件、铜合金铸件采用液体喷砂同样得到较高的对较粗糙的铸钢、铸铁毛坯，一般不推荐采用液体喷砂化皮及残盐，采用液体喷砂清理不仅能清除氧化皮而且的表面光洁度。
尤其对形状复杂的模具及精密零件液体突出。
例如锉刀在热处理后采用液体喷砂不但无损锉刀还能提高锉刀的使用寿命。
稀有金属板材，也可采用液体喷砂清除氧化皮及斑渍，，提高板材的表面质量。
工的微毛刺害甚大。
随着科技进步，机械零件形状日趋复杂，精度，应用条件十分严格，不允许有一点毛刺，例如纺织机械零件、液压元件、航空航天工业的精密复杂零件、医疗器械等等，采用液体喷砂清除毛刺效率高质量好，使两个表面的交界处出现很小的圆角（这是很多机械零件要求的）。
若能合理选择工艺参数还能提高原有的表面光度。
4．清理污物和锈渍各种模具如锻模、冲压模、橡胶模、轮胎模具、塑压模、玻璃制品模具等，使用一段时间后必然沾染上脱模剂等污垢及烧痕，采用液体喷砂（或喷丸）清理，效果十分显著同时还能提高模具的使用寿命。
对食品模具采用液体喷砂（丸）能达到医学性除菌要求。
翻修旧的机械零件，能达到整旧如新的效果。
电子工业中的陶瓷元件还可提高其耐压性能。
5．为其它表面处理工序作准备电镀零件前采用液体喷砂预处理，电镀层结合力强。
这对硬铬尤其明显。
如发动机活塞环镀铬，纺织机托丝辊镀梨面铬等。
油漆零件、喷涂零件，在喷涂前采用液体喷砂处后的表面能增大涂层的结合力。
粘接件采用液体喷砂处理的表面，粘接质量好，牢固。
6．光饰加工液体喷砂（丸）作为一种光饰加工方法效果十分突出。
尤其是对复杂形面的零件如：叶轮发动机叶片，各种模具形面如货币、香币、纪念币模具的抛光，其它任何方法是无法比拟的。
用液体喷砂抛光陶瓷、金刚石，是最经济的方法，如化纤纺织机械摩擦轮的抛光。
7．为了得到无反射光的装饰表面丸）的加工表面不反光。
对既需要表面光滑又不允许反液体喷砂（丸）是最有效的工艺方法，如手术器械等。
璃器皿制品及花纹图案，仪表面板、塑料绘图纸砂面的面的镜面以及特殊面料布的毛绒加工等，液体喷砂都。
械零件的使用性能液体喷砂后，除能在原来基础上提高0.5-1级光洁度有微观的均匀的凹坑，能保持储存润滑油，使润滑条件而能够延长零件的使用寿命，减小机械运动的噪音。
如纺织机械、缝纫机械等。
液体喷砂（丸）后，尤其是液体喷丸后，能显著提高零，耐腐蚀能力，如弹簧、涡轮叶片等。
液体喷砂后，表面小缺陷容易暴露出来，有助于零件裂伤。
工艺是金属的现代加工方法之一。
由于它有不使用专即可获得高光洁度的形状复杂的零件；其加工表面无刀，可以提高零件的耐磨性、抗蚀性和抗疲劳性；加工过声低，不污染环境，工作效率高，应用广泛；工艺适应果好等优点。
我们深信，随着我国工业生产和劳动保护展，液体喷砂工艺及其应用定能得到较快的发展！粉尘对环境的污染和对工人健康的危害。
可直接安装在生产线上，节省生产面积,有利工件周转。
工作方法灵活，工艺参数可变，能适应不同材质和不同精度零件的光饰加工要求。
在工作过程中磨料循环使用，消耗量小。
主要零部件使用寿命长，且便于维修。
喷砂设备的选择1 ．一般而言，喷砂效果主要由喷砂介质（磨料）决定，范围可从效果强烈的金属磨料到效果柔和的树脂磨料，同时干喷与液体喷亦是重点考虑的因素，客户可携工件试样确定。
2 ．生产效率确定设备种类：根据加工能力选择自动化喷砂生产线、半自动化喷砂设备、压入式喷砂设备、压力式喷砂机、吸入式喷砂机。
3 ．工件尺寸确定设备规格：根据工件尺寸选择机舱大小，以便有足够的空间完成处理工作。
4 ．压缩空气要求：根据设备规格确定空缩机容量，并留20％余量，以保护空压机使用寿命。
5 ．售后服务：当你选择喷砂设备时，应考虑销售商或制造商的专业知识和经验，一个好的供应商可为你提供最有效的指导及永久的售后服务。
6 ．产品价格：只有专业的制造商才能提供良好性价比的产品，适应性的产品可以投入少而收益大。
