高压水射流切割技术研究讲解学习

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。

高压水射流切割技术原理及其应用研究作者：葛军来源：《中国新技术新产品》2013年第06期摘要：本文主要介绍了高压水射流切割技术的发展概况、工作原理和在一些行业的应用，同时期待中国的高压水射流切割技术能够进一步发展，最终能够实现自主研发。

关键词：高压水射流切割技术；发展概况；工作原理；在行业的应用中图分类号：TG356.25 文献标识码：A高压水射流切割技术是近几年发展起来的一种高科技、新型切割技术，凭借清洁安全、高效、强劲等特点，在中国的采矿业、机械制造业、航天业、军工等行业占据一席之地。

1 水射流技术和高压水射流技术中国古代就有“天下莫柔于水，驰骋天下之至坚“的名句及“水滴石穿“的成语，这些都包含有以柔克刚的观念。

水射流切割技术和高压水射流切割技术就是这一观念的延伸和实践。

水射流切割技术，顾名思义就是利用水来切割某些物质的技术。

这一技术的实现，通常情况下要靠一些装置或设备来完成，主要设备有发动机、增压器或者水泵、喷嘴、开关等。

通过这几个装置之间动能的相互转化，最终使水具有强大冲击力，之后便可对特定物质进行切割。

高压水射流切割技术，就是利用高压发生装置及恒压系统，来进行水射流切割，这种技术一般要增压器的增压能力要相当强大，设备功率相对也就大，同时为提高切割质量，在高压水中添加了固体磨料，达到了提高切割速度和质量的目的。

2 高压水射流切割技术的发展概况采矿业是高压水射流切割技术的源头。

在19世纪中叶，高压水射流技术第一次被北美人用来开采质地较为疏松的矿床。

而中国应用高压水射流切割技术来开采矿石，要追溯到20世纪50年代，当时前苏联和中国的专家们利用水射流的冲击和输送作用，进行矿石的开发，这些技术都大大提高了采矿业的工作效率。

然而，这一时期的水射流技术仍旧属于低压水射流。

20世纪60-70年代，人们渐渐开始利用增压装置，如增压器、高压泵、高压管件等，来完成水射流技术由低压向高压的过渡。

当然这一时期的水射流技术还是普遍在采矿业中使用。

百度文库- 让每个人平等地提升自我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。

水射流切割技术及其应用
水射流切割技术是一种高压水液体侵啮切削技术，它是在低压（0.001-0.07MPa）的
射流的基础上，在高压（0.1-100MPa）的高压下，使用水或者水混合物联合非常细小的金
属粉末作为加工介质，以减少金属物体加工过程中产生的余料，提高精度，节约材料使用。

水射流切割技术主要由切割头、水射流发生系统和高压泵组成，该技术可以切割各种
金属材料，如钢材、不锈钢、铝合金、锌合金和铜合金。

在实际应用中，该技术的主要优
势是切割速度快，精度高，板厚薄，无变形，它可以有效地切割多种中厚金属板材，最多
可以切割厚度为6毫米的金属板材。

水射流切割技术可以应用在切割船舶板材、飞机零部件、飞机翅膀、电梯抑制罐、汽
车玻璃附件等行业，这是一种环保技术，它能有效减少行业污染。

此外，它也会被发挥到
在工业容器制造中，比如水箱、油衣衣罐和冷冻罐等工业容器，以及卫生设备附件的制造中，例如高纯水的制造中，楼宇建设中，比如楼宇钢结构、钢筋施工和重型桥梁施工等。

总之，水射流切割技术是一种非常成熟的切削技术，它能够很好地应用在船舶板材、
飞机零部件、工业容器制造、卫生设备附件、楼宇建设等多个领域。

它不仅具有切削速度快，精度高，板厚薄，无变形等优势，而且能有效减少行业污染，是行业开发的可靠技术
支持。

高压水射流技术在煤矿爆破作业中的应用研究煤矿爆破作业是煤矿开采过程中必不可少的环节之一。

传统的爆破方法存在一些问题，如噪音、震动、煤尘等环境污染问题。

为了解决这些问题，高压水射流技术应运而生。

高压水射流技术是一种利用高压水流对煤矿进行切割、破碎的方法。

它通过将水流加压到很高的压力，然后通过喷嘴将水流喷射到煤矿上，产生巨大的冲击力和切割力，从而实现煤矿的破碎和破裂。

高压水射流技术具有许多优点。

首先，它是一种无噪音、无震动的方法，可以有效地减少环境污染。

传统的爆破方法会产生巨大的噪音和震动，对周围居民和环境造成严重影响。

而高压水射流技术可以在不产生噪音和震动的情况下完成煤矿的破碎作业，大大降低了对环境的影响。

其次，高压水射流技术具有高效、节能的特点。

传统的爆破方法需要使用大量的炸药和爆破器材，不仅造成资源的浪费，还存在安全隐患。

而高压水射流技术只需要使用高压水泵和喷嘴等简单设备，不仅节约了能源和材料，而且提高了工作效率。

此外，高压水射流技术还具有灵活性和精确性。

传统的爆破方法往往无法精确控制爆破效果，容易造成煤矿的过度破碎或者不完全破碎。

而高压水射流技术可以根据具体需要调整水流的压力和流量，从而实现对煤矿的精确切割和破碎。

高压水射流技术在煤矿爆破作业中的应用研究也取得了一些成果。

研究人员通过实验和模拟分析，探索了高压水射流技术在不同煤层和煤岩中的适用性和效果。

他们发现，高压水射流技术可以有效地切割和破碎不同类型的煤矿，具有广泛的应用前景。

然而，高压水射流技术在煤矿爆破作业中仍面临一些挑战。

首先，高压水射流技术需要消耗大量的水资源。

在水资源紧缺的地区，这可能会成为一个问题。

其次，高压水射流技术的设备和操作成本较高，需要投入大量的资金和人力。

这对于一些小型煤矿来说可能不太实际。

为了解决这些问题，研究人员正在努力改进高压水射流技术。

他们正在研发新型的高效节能设备，以减少水资源的消耗。

同时，他们还在研究如何降低设备和操作成本，使高压水射流技术更加普及和可行。

什么是水射流技术？水射流技术的定义与原理水射流技术是一种利用高速水流冲击和磨蚀物体表面的加工技术。

它通过将高压水流和磨料混合后喷射到目标物体上，产生极高的冲击力和磨蚀力，从而实现切割、清洗、去除表面涂层和精密加工等目的。

水射流技术的原理主要包括两个方面：水流的动能转化和磨蚀作用。

首先，高压水源通过泵体积增加系统产生高压水流，然后经过适当的喷嘴喷射出来。

高速水流具有较高的动能，当水流喷射到物体表面时，通过冲击与磨蚀作用，将物体表面的材料剥离或改变其结构。

同时，当水流中加入磨料时，磨料颗粒会与物体表面发生摩擦和冲击作用，加强了磨蚀效果。

水射流技术的应用领域水射流技术被广泛应用于各种领域，包括工业、建筑、冶金、化工等。

下面列举了几个典型的应用领域。

1. 金属切割与加工水射流技术在金属切割与加工领域有着重要的应用。

通过调整水流的喷射速度和加入适当的磨料，可以实现对各种金属材料的快速切割和精确加工。

与传统的切割方法相比，水射流切割不会产生热变形、氧化和机械应力，因此适合切割复杂的形状和敏感的材料。

2. 石材雕刻与清洗水射流技术在石材雕刻与清洗领域也得到了广泛应用。

通过控制水流和磨料的喷射条件，可以在石材表面进行精细雕刻，创作出各种精美的图案和纹理。

此外，水射流技术还可以用于清洗石材表面，去除污垢和附着物，恢复石材的原貌。

3. 建筑混凝土破碎与修复水射流技术在建筑领域的应用也十分广泛。

对于需要进行拆除与修复的混凝土结构，水射流技术可以快速、高效地进行破碎与清理工作。

相比传统的机械拆除方法，水射流技术不会产生大量噪音和振动，对周边环境和结构安全性的影响较小。

4. 化学品清洗与防腐水射流技术在化工行业中也有较为重要的应用。

通过调整水射流的喷射条件，可以对化学设备和管道进行清洗，去除附着的污垢和化学物质残留物。

此外，水射流技术还可以用于化学品的防腐处理，通过喷射适当的溶剂和表面活性剂，形成保护膜，延长设备和管道的使用寿命。

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至1.8mm。

高压水射流加工机床在冶金领域的应用研究摘要高压水射流加工技术是一种高效、环保、灵活的加工方法，近年来在冶金领域得到了广泛应用。

本文主要研究了高压水射流加工机床在冶金领域的应用，并探讨了其优势、挑战及发展前景。

通过对相关文献资料的收集与分析，总结出高压水射流加工机床在冶金领域的应用现状，并对其未来的发展方向提出了建议。

一、引言高压水射流加工技术是一种利用高压水流对材料进行加工的新兴技术。

相对于传统的机械加工方法，高压水射流加工具有能耗低、环保、灵活性高等优势。

因此，它在冶金领域的应用前景十分广阔。

本文将重点研究高压水射流加工机床在冶金领域的应用，并介绍其在冶金加工中的优势和挑战。

二、高压水射流加工机床在冶金加工中的应用优势1. 高效能：高压水射流加工机床的主要优势之一是其加工效率高。

高压水射流能够迅速切割各种金属材料，尤其对于硬度较高的材料有着较好的加工效果。

2. 环保性：与传统的切割方法相比，高压水射流加工机床具有显著的环保优势。

其加工过程中不产生大量粉尘和废气，不会对周围环境和操作人员的健康造成危害。

3. 灵活性：高压水射流加工机床可以根据不同的加工要求调整水流的压力和速度，实现对材料的精确切割、打孔和雕刻等操作。

同时，由于水流是软性的，可以实现对复杂曲线和不规则形状的加工。

三、高压水射流加工机床在冶金领域的应用案例1. 切割与刨削：高压水射流加工机床可以用于切割和刨削金属材料，如钢板、铝板等。

其切割精度高、速度快、表面光滑，并且不会产生热变形。

2. 雕刻与打孔：高压水射流加工机床能够实现对金属材料的微细雕刻和精确打孔，可用于制作冶金器件的零部件。

3. 清洗与去除污染：高压水射流加工机床的高压水流能够彻底清洗金属表面，并能够有效去除附着在金属上的污垢、油漆等污染物。

4. 焊接和修复：高压水射流加工机床可以实现对金属材料的焊接和修复。

它可以快速清除金属表面的氧化层和污垢，提供良好的焊接和修补接合面。

高压水切割原理高压水切割是一种利用高速流体射流对工件进行切割加工的先进技术，它具有无热影响区、无毛刺、精度高等优点，被广泛应用于金属、石材、橡胶、塑料等材料的切割加工领域。

高压水切割原理主要是利用高压水流对工件进行冲击和切割，其切割过程受到多种因素的影响。

首先，高压水切割的原理是利用水泵将普通自来水增压至高压状态，然后通过高压软管输送至切割头，切割头内部有一个小孔，水流经过小孔时速度急剧增加，形成高速射流。

这个高速射流对工件进行冲击和切割，从而实现切割加工的目的。

其次，高压水切割原理中，水流的速度和压力是影响切割效果的重要因素。

水流速度越高，对工件冲击力越大，切割效果越好。

而水流的压力则决定了水流的速度，因此高压水切割系统通常采用高压泵将水压增至几千大气压，以确保水流的速度和冲击力。

另外，高压水切割原理中，还包括了磨料混合切割技术。

在一些需要对硬质材料进行切割时，单纯的高压水流可能效果不佳，这时可以在水流中添加磨料，形成磨料水射流，利用磨料的硬度对工件进行切割，提高了切割效率和质量。

此外，高压水切割还受到切割头结构、切割参数、工件材料等因素的影响。

切割头的设计和制造直接影响了水流的稳定性和切割精度，切割参数的选择则影响了切割速度和质量，而工件材料的不同也会对切割效果产生影响。

总的来说，高压水切割原理是利用高速高压水流对工件进行冲击和切割，其切割效果受到多种因素的影响。

通过合理控制切割参数、优化切割头结构、选择合适的工件材料等方法，可以实现高效、精确、无热影响区的切割加工，满足不同材料的加工需求。

高压水切割技术的不断发展和应用将为切割加工领域带来更多的可能性和机遇。