超高压水射流切割及其应用

超高压水射流切割及其应用主要内容一·简介二·切割原理三·分类四·特点五·应用六·不足简介超高压水射流切割是20世纪70年代发展起来的，它是利用高压、高速的细径液流作为工作介质，对工件表面进行喷射，依靠液流产生的冲击作用去除材料，实现对工件的切割。也可进行高压清洗、破碎、表面毛化、去毛刺及强化处理，同激光、离子束、电子束一样，同属于高能束加工的技术范畴。简介世界第一台纯水高压水切割设备诞生于1974年，第一台磨料高压水切割设备诞生于1979年。我国自1980年末自主开发成功了各类超高压水射流切割设备。目前该项技术在国内外得到了广泛应用，在机械、建材、建筑、国防、轻工、纺织等领域正发挥着日益重要的作用。切割原理切割原理超高压水射流本身具有较高的刚性，在与工件发生碰撞时，会产生极高的冲击动压和涡流。从微观上看，相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区（有时可能为负值），因而超高压水射流表面虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分。刚性高的部分产生冲击动压使传播时间减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用；而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、切割原理排屑作用。两者的结合，正好像使其在切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工一样。超高压水射流破坏材料的过程是一个动态断裂的过程。对于脆性材料（如石材），主要以裂纹破坏及扩散为主；而对于塑性材料（如钢板），遵循最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某一点的法向拉应力达到或超过某一临界值时，该点即发生断裂。分类根据高压射流工作介质的不同分为：纯水高压水切割WJ（Water-JetCutting）；磨料高压水切割AWJ(AbrasiveWater-JetCutting).1·纯水高压水切割WJ（Water-JetCutting）纯水高压水切割使用经过处理的工业用水，最好用去离子水（去除以离子型式存在的杂质的水）作为工作介质，经过精细过滤，不掺杂任何固体颗粒物料，用于切割软质材料，如纸张、纸板、玻璃纤维制品、食品等。分类2·磨料高压水切割AWJ(AbrasiveWater-JetCutting).磨料高压水切割是在液流中掺加了一定比例的细粒度磨料，磨料比例最高可达20%（质量），目的在于增加射流的能量密度，提高切割效率，用于切割脆性材料，如各种金属材料、石材、玻璃、塑性、陶瓷灯。特点超高压水射流使用廉价的水作为工作介质，是一种冷态切割新工艺，属于绿色加工范畴。与传统的火焰切割工艺相比，超高压水射流切割具有切缝窄（0.8-1.2mm）,切口平整，无热变形，无边缘毛刺，切割速度快，效率高，加工成本低，无尘，无味，无毒，无火花，振动小，噪声低等特点，尤其适合于恶劣的工作环境和有防爆要求的危险环境（核工业、军工、石油）下加工。特点与机械切削（如锯切、铣削等）相比，可以方便地获得复杂形状的二维切割轨迹，并且高压射流永不边钝，无刀具损耗。与冲压工艺相比，加工柔性高，可节省模具设计及制造的费用。应用在建材及建筑装潢业，切割大理石、花岗岩、陶瓷、玻璃纤维、石棉等材料，可切割出复杂的石材拼花，如精美的花鸟虫鱼、生肖艺术图案等。应用在汽车制造业中，用于切割仪表盘、内饰及外饰件、门板、车窗玻璃，不需要模具，可提高生产线的加工柔性。应用应用在航空航天工业，用于切割硼纤维，碳纤维等复合材料，切割时不产生分层，无热聚集，工件切割边缘质量高；切割铝合金、不锈钢、钛合金、耐热合金等金属材料时，无金相变化，无热影响区，无热应力，切缝窄，切口质量高，材料利用率高。应用应用在食品工业，用于切割松脆食品、菜、肉等，可减少细胞组织的破坏，增加存放期。在造纸工业，用于牛皮纸、波纹箱板等的分卷切条，无粉尘污染，切速高达1828m/min。在电子工业中，用于印制电路板的轮廓切割。在纺织工业，用于切割多层布料，可提高切割效率，减少边端损伤。不足喷嘴的成本较高，使用寿命、切割速度和精度仍有待进一步提高。在切割工件时，喷嘴受到极大的液体内压力，以及磨料的高速磨削作用，要求制造喷嘴的材料应具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和较高的综合力学性能。目前，通常采用蓝宝石，红宝石，硬质合金和金刚石等材料。参考文献1张建华主编.精密与特种加工技术.北京：机械工业出版社,20112陈光明.数控超高压水射流切割技术的特点及其应用.机床与液压,20073李强.超高压磨料水射流切割喷嘴的结构研究.20114王永伟.磨料水射流切割钛合金的实验研究.2013PPT模板下载：谢谢大家