简述水射流加工技术发展与应用
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水射流技术简述(最终版)水射流技术是一种应用高速的水流进行切割、清洗和精加工的新型工艺技术。
该技术它可以利用高速、高压的水流直接切割材料,不需要任何热源或化学物质,具有高速、高效、高精度、环保等特点。
水射流技术可以用于各种材料的切割、打孔、雕刻、清洗、去毛刺、去油漆、去锈等,适用于航空、航天、汽车、轮船、冶金、环保、电子、建筑、石材、金属加工等领域。
水射流技术的原理是利用高速的水流,采用高压泵将水压力增加到3000-6000bar,然后通过高压软管输送到水射流切割头,通过射流嘴使水流加速达到难以想象的速度。
水射流除了水流速度的快慢外,还可以通过水流压力的变化来调节出对材料的不同切割、清洗、去毛刺等要求的强度。
水射流技术主要有两种方式:纯水射流和研磨水射流。
纯水射流是指只使用清水进行射流加工,主要用于切割软质材料,如橡胶、泡沫、塑料、木材、食品等。
研磨水射流则是在加工过程中,加入一种或多种磨料,以提高磨削能力,适用于硬质材料的加工,如金属、石材、陶瓷等。
水射流技术与传统工艺相比,具有以下优势:1、切割精度高。
水射流技术不会在加工过程中产生变形或热损伤,因此可以获得高精度的切割效果。
2、适用范围广。
水射流技术可以加工各种硬度不同的材质,如硬质合金、石头、金属、陶瓷等。
3、环保无污染。
水射流技术不需要任何化学物质,不会产生污染,是一种非常环保的工艺技术。
4、加工效率高。
水射流技术加工速度快,可以满足高效率的生产要求。
5、加工成本低。
与传统工艺相比,水射流技术不需要额外投资新设备,可以利用原有的加工设备,因此可以降低成本。
水射流技术在各个行业中都有广泛应用。
比如,在航空工业中,可以用水射流技术对飞机的发动机、燃气轮机、涡轮叶片等进行清洗和修复,以提高其工作效率和寿命。
在汽车制造中,可以利用水射流技术对车身进行切割和打孔,还可以对发动机进行清洗、去毛刺等操作。
在建筑行业中,可以利用水射流技术对石材漏洞、贸易内部和边角等进行加工,还可以对混凝土进行清洗和去污。
高压水射流加工技术及其应用研究随着现代制造业的飞速发展,各种加工技术也在不断发展和提升。
而高压水射流加工技术则是近年来备受关注的一种新型加工方法。
高压水射流加工技术是指利用高压水指向性喷射而在工件表面上进行加工的一种技术。
这种技术由于具有全方位的高效加工优势,因此在石化、航空航天、汽车制造等众多领域得到了广泛应用。
高压水射流加工技术的原理高压水射流加工技术的基本原理是采用高能量密度的水射流,对工件表面进行加工,导致其物理和化学变化,最终实现加工的目的。
高压水射流加工技术的主要特点是高速、高温和高压,这种特性的加工方式可以快速解决加工中最困难的问题,同时不会造成过多的粉尘和削屑,确保加工过程的环保。
高压水射流加工技术的优势高压水射流加工技术具有很多优势,比如:1.灵活性强:高压水射流加工技术可以进行多种形状和大小的工件加工,满足不同需求。
2.准确性高:高压水射流加工技术能够制造出各种形状、大小和高度的零部件,并且可以实现对零部件的精确度。
3.可靠性好:高压水射流加工技术所使用的水是可再生的,可以节省成本,同时也非常安全,不易燃。
4.绿色环保:高压水射流加工技术所产生的废料很少,并且不会产生二次污染,符合现代制造业的绿色环保要求。
高压水射流加工技术的应用高压水射流加工技术的应用十分广泛。
比如:1.冶金行业:高压水射流加工技术可以用于加工不易切割的大型模具、零件和薄壁管,大大提高了冶金行业的工作效率。
2. 食品行业:高压水射流加工技术也可以应用到食品行业,例如对生鱼进行去鳞处理时就可以使用水射流加工技术。
3. 航空航天行业:高压水射流加工技术可以用于制造航空航天零部件,比如飞机表面的防腐保护以及飞机发动机的冷却。
4. 医药行业:高压水射流加工技术可以用于医药行业中的微型零件制造和生物实验中的基质制备。
总结高压水射流加工技术作为一种新型的加工方法,具有很多优势,并且应用范围广泛。
这种技术的发展对于现代制造业的发展起到了积极的作用。
46 2021.05高压水射流技术的发展与应用林志立 卢钱杰 易新华 程晓民(宁波工程学院机械工程学院)高压水射流技术是利用增压设备,将液体压缩后经喷嘴高速喷出,形成高能量的微细射流的清洗技术。
本文介绍了各种高压水射流及其在切割、清洗除锈等领域的应用情况,展望了高压水射流技术的发展趋势,对探索高压水射流技术的机理与应用研究具有重要的借鉴意义。
1 高压水射流的分类与工作原理按水射流的技术特征可以分成:1)纯水射流纯水射流以纯水为能量介质,不加入磨粒等物质,借助高速射流的冲击能量进行清洗、切割等,主要用于金属板材、岩石、食品、橡胶、木头、皮革、碳纤维复新技术新产品New T echnique and Product合材料等物质的加工。
2)磨料射流将固体磨粒加入纯水射流中,可以有效改善水射流的切割、破碎效果。
固体磨粒将纯水射流的水介质的滞止动态冲击转变成磨粒的动态冲击,提高了高压冲击介质的磨削能力和冲击能力,相比纯水射流,磨料射流的切割效果获得极大的改善。
3)空化射流空化射流利用“汽蚀”原理,水射流从喷嘴喷射出时含有空气的空泡,调整好喷嘴与加工表面的距离,使空泡在这个距离中持续存在,空泡浮着加工材料的表面,在射流冲击压力作业下破灭,汽蚀加工材料的表面,从而实现清洗、破碎加工材料表面的作用。
空化射流的清洗效果优于普通的纯水射流,用于航空航天器、核反应堆等清洗。
4)脉冲射流脉冲射流是一种非连续射流,利用专用设备,将动力源的能量传递给水,获得能量的水经过喷嘴射出,形似炮弹一样的小水团,打击在靶体上,切割、破碎目标材料。
实际上,脉冲射流利用水锤原理,提高射流的打击能力,促使材料的裂纹快速扩散,其冲击力远大于连续纯水射流的迟滞力,从而提高了脉冲射流的加工能力。
2 高压水射流的发展与应用1)水射流清洗水射流清洗可以用于人工或化学难易去除的油污、水垢、锈层、涂层、混凝土等清洗,相比传统的人工、机械或化学清洗,具备清洁效率较高、污染较少、经济性较好、不易损伤新技术新产品New T echnique and Product本体、便于自动控制等优势,不仅可用于清洗结构形状复杂的部件,而且可以在空间环境复杂、恶劣的地方开展清洗作业。
⽔射流切割技术的发展及应⽤论⽂题⽬:⽔射流切割技术的发展及应⽤学⽣姓名:学⽣学号:专业班级:机械设计制造及其⾃动化学院名称:信息⼯程学院指导⽼师:⽔射流切割技术的发展及应⽤摘要:磨料⽔射流切割技术是近 20 年来发展起来的新技术和新⼯艺,其发展相当迅速。
⽂章阐述了⾼压⽔射流加⼯技术的起源、切割机理及其分类,以及磨料⽔射流切削加⼯的优越性和其在⼯业中的应⽤。
关键词:⾼压⽔射流切割机理⼀、⽔射流加⼯技术起源“⽔滴⽯穿”体现了在⼈们眼中秉性柔弱的⽔本⾝潜在的威⼒,然⽽,作为⼀项独⽴⽽完整的加⼯技术,⾼压⽔射流(WJ)、磨料⽔射流(AWJ)的产⽣却是最近三⼗年的事,利⽤⾼压⽔为⼈们的⽣产服务始于⼗九世纪七⼗年代左右,⽤来开采⾦矿,剥落树⽪,直到⼆战期间,飞机运⾏中“⾬蚀”使雷达舱破坏这⼀现象启发了⼈们思维。
直到本世纪五⼗年代,⾼压⽔射流切割的可能性才源于苏联,但第⼀项切割技术专利却在美国产⽣,即1968年由美国密苏⾥⼤学林学教授诺曼·弗兰兹博⼠获得。
在最近⼗多年⾥,⽔射流(WJ、AWJ切割技术和设备有了长⾜进步,其应⽤遍及⼯业⽣产和⼈们⽣活各个⽅⾯。
许多⼤学、公司和⼯⼚竞相研究开发,新思维、新理论、新技术不断涌现,形成了⼀种你追我赶的势头。
⽬前已有3000多套⽔射流切割设备在数⼗个国家⼏⼗个⾏业应⽤,尤其是在航空航天、舰船、军⼯、核能等⾼、尖、难技术上更显优势。
已可切割500余种材料,其设备年增长率超过20%。
2、我国⽔射流技术发展概述随着我国经济的迅猛发展,各⾏各业对切割技术的需求越来越⼤,对切割质量的要求也越来越⾼.激光束、电⼦束、等离⼦体和⽔射流等都已成为新型的切割加⼯⽅法。
其中激光束、电⼦束和等离⼦体都属于热切割加⼯,⽽⽔射流是唯⼀的冷切割加⼯技术。
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,⽔射流的冷切割性能是⽆与伦⽐的。
超高压水射流在机械加工中的应用研究随着科技的不断进步,超高压水射流技术作为一种新兴的加工方式,逐渐引起了人们的关注。
它以其独特的优势,在机械加工领域展示出了广阔的应用前景。
本文将对超高压水射流在机械加工中的应用进行探究和研究。
一、超高压水射流技术简介超高压水射流技术是指通过将水经过超高压泵提升到很高的压力,然后通过喷嘴将水流以极高的速度喷射到加工对象表面以达到加工目的的技术。
超高压水射流技术具有以下几个特点:一是加工过程中无化学污染,对环境友好;二是加工时无热影响,不会导致材料变质;三是操作简便,无需大量的设备和大量人力物力投入。
因此,超高压水射流技术得到了广泛的应用和研究。
二、超高压水射流在金属加工中的应用1. 切割超高压水射流切割是指通过将超高压水射流集中到一个细小的水流束上,以高速冲击金属表面并进行切割。
与传统切割方法相比,超高压水射流切割具有速度快、精度高、不产生热影响、不会导致材料变质等优势。
尤其在对薄板、复杂的曲面等进行切割时,超高压水射流切割技术能够发挥出其独特的优势。
2. 表面处理超高压水射流在金属表面处理方面也有广泛的应用。
通过调节超高压水射流的压力和速度等参数,可以达到不同的表面处理效果。
例如,通过控制水射流的压力和角度,可以实现金属表面的去毛刺、清洗、打磨等效果。
超高压水射流表面处理技术具有速度快、精度高、成本低等特点,有着广泛的应用前景。
三、超高压水射流在非金属材料加工中的应用超高压水射流技术不仅在金属加工中有广泛应用,而且在非金属材料加工中也大显身手。
1. 玻璃切割传统的玻璃切割通常需要用到高速旋转的切割工具,容易导致玻璃破碎或者产生裂纹。
而超高压水射流切割技术通过将高压水射流聚焦在狭窄的一点上,以高速冲击玻璃表面,可以实现精确的切割效果,避免了传统切割方法的弊端。
2. 塑料加工超高压水射流在塑料加工中的应用也十分广泛。
通过调节超高压水射流的压力和速度等参数,可以实现对塑料件的高效切割、减薄、整形等加工。
简述水射流加工技术发展与应用摘要:本文旨在介绍水射流加工技术的形成、发展史。
明确水射流加工工艺的主要流程,了解其发展趋势。
关键词:冷加工高压水射流切割磨料一、水射流加工技术发展史人们认识水射流应该说还是从水的冲刷作用开始的。
大雨能把田地冲出一道水沟,能剥落山岩,甚至能造成泥石流。
河道出口久而久之便冲积成了三角洲。
水对大自然的鬼斧神工表现在3个方面:使材料破裂、流动、去除。
水射流的应用起源于采矿业。
早期利用水射流冲洗矿石中的泥土,蓄水运送并筛选矿石和直接周水射流冲刷煤层。
由冲刷到破碎实际上是水射流的一个质变,前者是低压大流量,后者则是高压小流量。
本世纪30年代已开始用水射流采煤。
开始是用lOMPa以下的水射流冲采中硬以下煤层,至70年代已发展到用20~30MPa水射流慢速切割煤体,再后来就是高压至lOOMPa、超高压大于200MPa的水射流辅助采煤机、掘进机用于破碎落煤和破岩。
只有提高水射流工作压力才能使其广泛应用于大工业部门,这已成为人们的共识。
20世纪70年代,高压水清洗和超高压水切割在同步发展。
80年代,高压清洗已日趋完善,普及应用。
超高压水射流切割工艺一直是水射流行业研究、追踪的热点。
尤其在80年代末、90年代初期这类所谓“水刀”设备已经批量化、商品化,而且以机械于控制切割头为代表的产品已迅速达到了全自动、智能化的高水平。
水射流技术在向高压方向发展的同时,70年代末期国际水射流领域出现了一个引人注目的新动向,即从单一提高水射流压力,的观点开始转向研究如何提高和发挥水射流的潜力这方面来了。
这就有了脉冲射流(水炮)、高温射流、磨料射流和摆振射流。
这些射流与同等压力下的普通连续射流相比,显然大大提高了作业效率。
80年代以来,磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流的进一步发展,将高压水射流技术推向一个新的阶段。
水射流领域已经形成了一个以压力、功率为纵坐标、以射流形式为横坐标的技术与产品的甲而型谱。
高压水射流切割加工技术及其应用摘 要:高压水射流是一项在工业上应用广泛的技术。
文中介绍了高压水射流技术加工特点 及应用,分析了高压水射流切割加工机理,介绍了其特点和应用范围,简单介绍了该技术的应用状况及技术发展方向。
关键词: 冷加工 高压水射流技术 切割高压水射流技术是近几十年发展起来的技术,其应用日益广泛。
目前,在煤炭、石油、冶金、航空、建筑、交通、化工、机械、建材、市政工程、水利及轻工破碎和清洗。
高压水射流业已成为新型的切割工具,与激光束、电子束、等离子体等热切割加工相比,高压水射流是唯一一种冷切割加工方法。
在对许多材料的切割、破碎及表面预加工中,高压水射流具有独特的优越性。
1.1高压水射流技术系统组成 高压水射流切割系统如图1 所示, 主要包括增压系统、磨料供应系统、控制系统及辅助系统等, 通常还要配置一钢筋混凝土工作台。
增压系统的关键部分是高压泵或增压器。
往复压缩式增压器在液压系统提供的高压油作用下往复运动, 把水压增大到300~ 1 000M Pa 。
在增压器与高压水路之间装有蓄能器。
磨料供应系统(图略) 主要由磨料流量调节系统和磨料切割头构成, 其中磨料切割头是超高压射流切割的核心, 其工作原理是: 高压水经过高压管和水喷嘴至混合腔, 与此同时, 磨料在高速射流形成的真空作用下吸入混合腔与水混合, 再经磨料喷嘴喷射形成两相磨料射流, 即把超高压水变成高压的切割流。
在人工或计算机控制下, 控制系统移动工件或切割头, 完成所要求的切割过程。
简单的手动控制装置是一个安装在手动机构上的固定切割头。
现已采用5 轴或6 轴等复杂的多轴数控系统, 使用一个以上的切割头同时切割复杂的外形。
大多数高压水射流切割系统都装有接收器, 既可消除高速射流穿透材料后的射流能量, 同时可降低噪声。
另外还附有一些安全装置, 以防高压水管与各种接头的破裂等。
2.2高压水射流技术切割加工机理高速射流具有一定的动能,作用在静止的物体上,肯定会产生一个力。
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。
水射流发展过程
水射流是一种通过将水加速并喷射出来产生高速水流的工艺。
随着技术的进步和应用的不断发展,水射流技术经历了以下几个主要的发展过程:
1.早期水射流应用(1950s-1960s):最早水射流技术的应用
可以追溯到20世纪50年代和60年代。
当时主要用于矿山和采石场的岩石切割,通过将高压水喷射到岩石表面,利用水流的高速和压力来破碎和切割岩石。
2.高压水射流应用(1970s-1980s):在20世纪70年代和80
年代,高压水射流技术得到了更广泛的应用。
通过增加水射流的压力和速度,可以提高它的切割和清洗效果。
这种技术开始应用于各种切割、清洗和除锈等领域,如航空航天、汽车制造、建筑和卫生等。
3.综合水射流技术(1990s-2000s):随着计算机控制技术和
自动化系统的发展,水射流技术得到了进一步的发展和应用。
自动化控制系统使得水射流操作更加精确和可靠,能够实现复杂的切割、清洗和表面处理等任务。
还出现了一些新的水射流设备和技术,如水射流切割机、水射流清洗机和水射流加工中心等。
4.现代水射流技术(2010s至今):近年来,水射流技术得到
了更多领域的应用。
除了传统的切割和清洗,水射流技术还被广泛应用于喷涂、加工、模具孔洞加工、水压心脏支
架制造等领域。
高速水射流技术在航空航天、船舶建造和
冶金等行业也得到了广泛应用。
总体来说,水射流技术在不同领域的应用不断发展和演变,从最早的岩石切割到现代的多功能应用,使得水射流成为一种高效、环保的工艺技术。
随着科学技术的进步和创新的不断推动,我们可以期待水射流技术的更广泛和深入的应用。
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简述水射流加工技术发展与应用摘要:本文旨在介绍水射流加工技术的形成、发展史。
明确水射流加工工艺的主要流程,了解其发展趋势。
关键词:冷加工高压水射流切割磨料一、水射流加工技术发展史人们认识水射流应该说还是从水的冲刷作用开始的。
大雨能把田地冲出一道水沟,能剥落山岩,甚至能造成泥石流。
河道出口久而久之便冲积成了三角洲。
水对大自然的鬼斧神工表现在3个方面:使材料破裂、流动、去除。
水射流的应用起源于采矿业。
早期利用水射流冲洗矿石中的泥土,蓄水运送并筛选矿石和直接周水射流冲刷煤层。
由冲刷到破碎实际上是水射流的一个质变,前者是低压大流量,后者则是高压小流量。
本世纪30年代已开始用水射流采煤。
开始是用lOMPa以下的水射流冲采中硬以下煤层,至70年代已发展到用20~30MPa水射流慢速切割煤体,再后来就是高压至lOOMPa、超高压大于200MPa的水射流辅助采煤机、掘进机用于破碎落煤和破岩。
只有提高水射流工作压力才能使其广泛应用于大工业部门,这已成为人们的共识。
20世纪70年代,高压水清洗和超高压水切割在同步发展。
80年代,高压清洗已日趋完善,普及应用。
超高压水射流切割工艺一直是水射流行业研究、追踪的热点。
尤其在80年代末、90年代初期这类所谓“水刀”设备已经批量化、商品化,而且以机械于控制切割头为代表的产品已迅速达到了全自动、智能化的高水平。
水射流技术在向高压方向发展的同时,70年代末期国际水射流领域出现了一个引人注目的新动向,即从单一提高水射流压力,的观点开始转向研究如何提高和发挥水射流的潜力这方面来了。
这就有了脉冲射流(水炮)、高温射流、磨料射流和摆振射流。
这些射流与同等压力下的普通连续射流相比,显然大大提高了作业效率。
80年代以来,磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流的进一步发展,将高压水射流技术推向一个新的阶段。
水射流领域已经形成了一个以压力、功率为纵坐标、以射流形式为横坐标的技术与产品的甲而型谱。
高压水射流技术的应用范围也由单纯的采矿业扩大到石油、化工、轻工、航空、建筑、冶金、市政工程和医学等领域。
高压水射流技术的发展大致可分为4个阶段:60年代处于以低压水射流采矿为主的初朝阶段,同时以静压试验和化工流程为主要目的的高压泵、增压器和高压管件(统称高压设备)的研制取得了许多商品化成果(它们的介质主要不是水),这为高压水射流技术的到来奠定了基础;70年代主要针对采煤机、清洗机开展了水射流工业试验,这时期的主攻方向是提高以水为介质的高压动设备的压力和可靠性,同时开发多种形式的射流,尤其自1972年开始两年一届的英国流体机械研究集团(BHRG)主办的国际承射流技术会议、自1981年开始两年一届的美国水射流技术协会( WJTA)主办的美国水射流技术会议和自1990年开始两年一届的国际水射流协会(ISWJT)和日本水射流协会(JSWJT)主办的亚太国际水射流技术会议等,极大地推动了国际水射流界的交流与发展。
80年代是高压水射流技术迅速发展阶段,突出体现在高压、超高压、大型化、成套化、专用化和新型水射流形式都已产品化、规模化、商品化,尤其是清洗、除锈、切割应用的可靠性、安全性,迅速拓展至各工业部门。
上世纪90年代,一些高难度研究,诸如机器人多维水切割、水下切割、井喷管I 1切割、干冰切割等的问世,国际会议的主题基本上嗣绕着水切割展开,丰富、完善承切割研究与应用已经成为国际水射流界的焦点与热点,同时这一领域的标准与技术专著也时有出现。
近年来许多标新立异的成果表明:一个能根据实际需要自如地控制各种类型高压水射流技术特性、造福人类的新时代已经到来。
喷射技术已经成为一门独立的综合性的新学科。
二、水射流加工技术原理(一)水射流加工技术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300~1000 MPa (动能转变为压力能) ,然后使高压水通过直径为0. 1~ 0. 6 mm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,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度,这导致能量的浪费。
磨料通常采用粒度为80~ 150目的二氧化硅、氧化铝、柘榴石等,磨料的状态有干式和湿式两种,其供给方式分自吸式和动力机械(压缩空气和泵)输送式,大多数使用干式磨料,供给方式采用自吸式。
(二)磨料水射流切割磨料水射流切割是利用水能和磨料来工作的。
工作原理同前述, 只是在喷嘴区通过蓝宝石小孔把射流集中到混合室, 再把最细的研磨介质加到成束的流体中, 形成磨料射流。
浓化的混合物在离开混合室时, 通过第二个小孔重新成束, 形成磨料射流。
高速射流流向待切材料, 进行切割。
切割时把水增压到140至350MPa磨料通常为刚玉、金刚石、石榴石、氧化硅等硬度很高的材料,粒度为40至100目, 射流直径为0.25至1mm。
增加长链聚合物可使水分子粘结, 从而明显地减少水射流的消耗。
该法在切割材料时, 割缝明显地减少。
这种方法目前能切割80 m m 厚钢板和难加工的玻璃、陶瓷、碳纤维、芳纶纤维、复合材料, 如硼/铝蜂窝结构、碳化硼/铝、石墨复合材料, 铝、锌、铅、钦及其它特殊合金,718铬镍钢、不锈钢、钨铜合金, 以及钛铝金属互化物。
由于切割时, 水射流带走了大部分热量,因此零件不会产生热变形、热感应氧化; 不会影响材料的金相组织; 不会引起应力集中。
因此该法特别适合薄壁零件及热敏感材料的切割。
三、水射流加工技术主要应用汽车工业加工各种非金属材料,如仪表板、地毯、石棉刹车衬垫、门框、车顶玻璃、汽车内装饰板、橡胶、塑料燃气箱等,以及其他内外组件的成形切割。
航空工业可切割特种材料,如钛合金、蜂窝状结构、碳纤维复合材料及层叠金属或增强塑料玻璃等。
如用水射流切割飞机叶片,叶片的切割边缘无热影响区和加工硬化现象,省去了后序加工。
铸造工业铸造工厂可用水射流切割技术去除工件外部的氧化铝、铸件上的型砂及陶瓷涂层等。
同时,可切割常规方法难以切割的灰铸铁件。
电子及电脑工业可以进行印刷电路板及薄膜形状的成形切割。
其他工业水射流和磨料射流切割技术还可在其他工业加工中应用,如用于建筑业中切割大理石、花岗岩、陶瓷等,造纸业中加工成品纸卷、瓦楞纸、卫生纸等,木材业中加工胶合板、木板等。
四、水射流加工工艺发展趋势作为一种新技术,高压水射流切割有着十分广阔的应用前景。
我国的高压水射流切割技术虽然有了很大的发展,与世界先进水平相比,在向商品转化方面仍有较大差距。
发展方向主要有以下几点。
第一,提高功率。
我国的高压水射流机组功率多在55~130 kW之间,压力在100MPa以内。
一些欧美同类产品机组功率多在100~300kW,压力为100~200MPa,典型参数可达功率500kW,压力150~200MPa。
大功率多为柴油机组,除了机动、方便、易于调节外,分动力驱动液压系统可以作为周边设备的动力源。
第二,提高可靠性。
我国的增压器功率小(<15kW),以变压器油作为工质,而水切割要求大功率(>30kW) ,以清水作工质,且连续运行,对增压器的要求极高。
要保证系统的可靠性,必须确保超高压往复精密封和进、出水阀组运行可靠,同时应满足所有承压件材料的选用、检测和工艺的高要求。
第三,提高喷嘴寿命。
水射流切割喷嘴的研究一直是个热点,水喷嘴多采用蓝宝石,而寿命问题突出反映在磨料喷嘴上。
我国材料很难过关,寿命往往很低。
加之小规模试制,更难以保证两个喷嘴的形状和尺寸。
第四,提高智能化水平。
国外的水射流切割机在产品商品化后已转向智能化水平,依赖相关专业的协作,如数控切割平台CNC程序设计,三维仿形切割,六轴机器人,利用这些技术保证了水切割机的可靠运行。
我国生产的二维平面运动工作台是由微机控制的,而美国是数控的。
我们应首先使二维水切割机达到国外同类产品水平,再谋求更高的智能化技术水平。
五、参考文献[1]刘丽萍王祝炜《高压水射流切割技术及应用》《农业机械学报》 2000年9月 31卷 5期[2]赵春红秦现生《高压水射流切割技术及其应用》《机床与液压》 2006 No.2[3]荣烈润《水射流加工技术的现状及其发展趋势》《航空精密制造技术》 2002年8月 38卷 4期[4]朱派龙周锦进范晓光刘翠华《高压水射流切割技术原理和应用前景》[5]周桂罗小玲《高压水射流技术的应用和发展》。