机械加工-磨料水射流技术PPT

磨料冲蚀加工原理及过程Leabharlann Baidu
磨料水射流是固体磨料与高速流动 的水互相混合而形成的固液两相介质射 流。高压水的动能大部分传递给磨料， 被加速的磨粒以很大的能量冲击、磨削 材料。大量磨料粒子的微切割的作用累 积，使材料渐进破坏。
加工机床
1．磨料 2．磨料储存容器 3．供应水 5．控制单元 6．喷嘴
4．泵
磨料
水射流微细加工技术
水射流(Water Jet)是20世纪70年代发展起 来的一门新技术。七十年代末，高压柱塞泵和 增压器的问世，极大地促进了高压水射流技术 的研究和发展。八十年代后，为提高水射流对 物料的冲蚀效果，世界各国相继研究开发出磨 料水射流(Abrasive Water Jet)、脉冲射流 (Pulse Water Jet)、自激振荡脉冲射流(Selfexcited Water Jet)和空化射流(Cavitation Water Jet)等新型射流。
磨料水射流的优点
1、没有热影响区； 2、高精度几何形状刻蚀(直线或曲线)，切缝 宽50um～500um； 3、不择材料，既可切脆性材料，韧性材料， 又可切复合(层)材料以及涂层材料； 4、切割速度快，高达160mm／s； 5、无切向力存在，器件定位容易，加工轮廓 精度高。 6、泵压低(70MPa)，机器尺寸小，噪声低。
磨料有锋利的棱角而且 几何尺寸要小（几十纳米到 几百纳米）以免阻塞喷嘴。 石榴石是广泛应用的磨 科材料；氧化铝做磨料同样 可行，它比石榴石更昂贵， 具有更高的强度，所以喷嘴 的磨损率更高。 试验数据证明，在切 割更硬的材料时氧化铝是更 好的磨料，例如，陶瓷。
扫描电镜下SiC的图像
喷嘴
微加工磨料水射流 使用的是宝石喷嘴。喷 嘴口径有以下几种规格： 12、76、 127um。而更 大的口径尺寸将导致极 快的切割速率，磨料消 耗、喷嘴强度变得成为 很大的问题。
适用范围
磨料水射流是水射流技术的一种形式，一 般说来，大多数的柔软材料和一些薄的硬材料， 例如泡沫塑料、纸张、纤维板、地毯、玻璃纤 维、食品、合成材料、电路板、丙烯片等，都 可以用纯水射流切割，磨料水射流则几乎可切 割任何材料。通常，钛、铝合金，高强度钢、 石墨、陶瓷、花岗岩、玻璃和复合材料，均可 使用磨料水射流切割方法。
加工局限
应用前景
当前工业革命的一个重要特征是产品的小型化。 随着设备和器件的越来越小，以及大量新材料的开发 和应用，使得微细加工技术要求越来越高。磨料水射 流能加工更宽范围的材料并且产生更令人满意的切割 边缘质量，不产生热影响区。对半导体行业来说，水 射流技术无疑会在未来发挥巨大的作用。