水射流切割技术及其应用
高压磨料水射流切割大理石的研究的开题报告
高压磨料水射流切割大理石的研究的开题报告一、研究背景大理石作为一种高档建筑装饰材料，具有天然美观的纹理、色泽、质感等优点，因此被广泛应用于室内地面、墙面、柱子、雕塑等方面。
但是，传统的机械切割技术存在一些弊端，比如切割面粗糙、易损坏石材、产生噪音和污染等。
为了克服这些问题，近年来尝试采用高压磨料水射流切割技术，其能量密度大、切割精度高、切割面平整度好等优点，使得其广泛应用于大理石等天然石材的切割加工。
二、研究目的本研究的目的是探究高压磨料水射流切割大理石的切割参数及切割表现，以优化切割工艺参数，提高切割效率和切割质量。
三、研究内容1. 综述高压磨料水射流切割技术的基本原理及其应用情况。
2. 选取不同硬度大理石样品，确定其性能参数（比如压缩强度、抗拉强度、断裂韧性等）。
3. 设计高压磨料水射流切割实验方案，分别测试不同切割参数下的切割速度、切割精度、切割面质量等指标。
4. 对实验结果进行分析和评价，找出可能存在的问题，提出优化的建议。
5. 撰写论文并进行答辩。
四、研究方法1. 文献综述法：对高压磨料水射流切割技术的基础原理及其应用情况进行深入了解和综述。
2. 试验研究法：采用高压磨料水射流切割仪进行实验，选取符合标准的大理石样品，测试不同切割参数下的切割速度、切割精度、切割面质量等指标。
3. 数据分析法：对实验结果进行数据分析，确定最佳切割参数，找出可能存在的问题，并提出改进建议。
4. 论文撰写法：根据实验结果撰写论文并进行答辩。
五、预期成果通过研究，预期实现以下目标：1. 探究高压磨料水射流切割大理石的适宜参数及其表现；2. 优化高压磨料水射流切割大理石的工艺流程，提高切割效率和质量；3. 为大理石等石材的切割加工提供新思路和新方法。
六、研究计划时间安排：第一阶段：文献综述和实验设计（1-2周）；第二阶段：试验实施和数据收集（3-4周）；第三阶段：数据分析、论文撰写（2-3周）；第四阶段：论文答辩（1周）。
高压水射流切割技术综述
‘＿ ｌ■ 口
高压 水 射 流切 割技 术综 述
达 明艳
（ 南京师范大学电 自学院 江苏 南京 ２ ０ ９ ） １ ０ ７
［ 摘 要］ 章就 高压 水射 流技术 的切割 原理 、特 点 、应用 等方 面进 行 了综述 。 随着 新 型材 料的 不断 出现 ，水射 流切 割作为 一项 新兴 的 文 而 且具有 “ ”加工特性 的绿色切割 工艺 ，必将有 更为广 阔的应用前 景 冷 ［ 关键 词］ 高压 水射 流 切割原理 特点 应用 中图分类 号：Ｔ ６ Ｇ６ 文献标 识码：Ａ 文 章编 号：１ ０ — １ Ｘ（ ０ ８ （ ） ０１ 卜 ０ ０ ９ ９ ４ ２ ０ ）１ ｂ 一 ４ ｌ ｌ
一
、
利用 增压装置将水加压 到几十至数 百兆帕后从喷 嘴中喷 出形成 高 压水射流。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 （ 时可 能为 负值 ） 有 ，因而超高水射流表面上虽然 为圆柱模型 ，而 内部刚性高和刚性低 的部分并存 。刚性 高的部分产 生 的冲 击动压使传播时 间减少，增 大 了冲击 强度 ，宏观上起 快速楔劈作 用 ；而低刚性部分相对 于高刚性部分形 成 了柔性 空间，起 吸屑、排屑 作用 。高速高压水射流 ，对切割靶物进 行冲击 ，使其表层产 生破 碎和 微裂纹 ，水射流进入裂 纹中，如楔 子般 将靶物劈 裂、剥离 ，同时高速 水流 的冲刷将切 下的碎屑带走 ，形成 切缝 。 二 、 高 压 水 射 流 技 术 的 发 展 由于 压力 不能无 限制 的提 高 ，因此 纯水 射流 切割 应用 也受 到一 定 的限制 ，但 通过对工 作介 质的改进 ， 已经发展 出了磨料射流 、气包 射流 、间断射 流 、空化射流 、 电液脉冲射 流等方法 。其 中，磨料 加工 已成 为水 射流 加工 中 的一项 重要 技术 磨料水射流 是将 一定数量 的磨 料与高压水互 相混合而形成 的液 固 两相射流 。磨 料的密度较大 ，可 以使水射 流的切割 能力更为集 中，冲 击力也就更 为集 中， 同时磨料表面锋利 的尖刃可 以对切 割靶物进行微 切 削 。大 大 提 高 了射 流 的 品质 和 工 作 效率 ［ ］ ２。
高压水射流技术
高压水射流技术第一篇：高压水射流技术是一种高效的清洗和切割工艺，它广泛应用于各种领域，如制造业、建筑工程和环保等。
本文将会介绍高压水射流技术的基本概念、分类和应用领域。
一、基本概念高压水射流技术是一种利用高压水射流对物体进行清洗、切割和处理的方法。
利用高压水射流技术，可以将水加压到几千到几万磅的压力，形成一个高速的水柱，具有极强的动能和热能，可以将物体表面的污渍、油污、腐蚀层和砂砾等物质完全清除，同时也可以切割金属、混凝土和石材等硬材料。
高压水射流技术的原理是通过高压泵将水增压，然后将增压后的水通过射流嘴喷出，在低压环境中形成一个高速的水柱，穿过空气和涂层，将表面的物质完全清除或切割。
高压水射流技术可以根据需要调整水的压力和流量，适用于多种清洗和切割工艺。
二、分类按照水的压力和流量，高压水射流技术可以分为多种类型，如下所示：1. 超高压水射流技术：超高压水射流技术是指水压在20,000-40,000磅的范围内，流量在3-8升/分钟的高压水射流技术。
超高压水射流技术可以用于切割钢、复合材料、岩石、石材和混凝土等硬材料。
2. 高压水射流技术：高压水射流技术是指水压在5,000-20,000磅的范围内，流量在3-30升/分钟的高压水射流技术。
高压水射流技术可以用于清洗外墙、管道、锅炉和船舶等设备。
3. 中压水射流技术：中压水射流技术是指水压在1,000-5,000磅的范围内，流量在30-100升/分钟的高压水射流技术。
中压水射流技术可以用于清洗地面、墙壁和设备表面等。
4. 低压水射流技术：低压水射流技术是指水压在1,000磅以下范围内，流量在100升/分钟以上的高压水射流技术。
低压水射流技术可以用于清洗各种设备、建筑物、地面和路面等。
三、应用领域高压水射流技术有广泛的应用领域，如下所示：1. 制造业：高压水射流技术可以用于切割和加工各种硬材料，如金属、石材、混凝土、水泥等，以达到精准的加工目的。
2. 建筑工程：高压水射流技术可以用于清洗建筑物外墙、墙壁、玻璃幕墙、天窗、钢结构及各种管路设备等。
水射流切削加工原理及其应用
水射流切削加工原理及其应用——先进制造技术概论学习报告姓名：王升勇班级：10机制一班学号：105302129摘要：水射流虽是很细的喷流，但是，单位面积上的加工能量却是极大的，在水射流中加入相应的磨料，形成水喷砂流，则喷砂切削碎岩的实用性就更强了。
关键词：高压水射流磨料加工原理：利用高压水射流技术加工各种金属和非金属材料的基本原理，冲击切削工件。
工艺特点：可以加工很薄很软的金属和非金属材料，不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。
水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。
概述：一、技术及其比较1、超高压水射流技术利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250-400Mpa压力，然后再通过内孔直径约0.15-0.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流，俗称其为水箭，该水箭具有很高的能量，可用来切割软基性材料。
如果再在水箭中加入适量的磨料则几乎可以用来切割所有的软硬材料。
调整水射流的压力和流量，可以用其清洗各种物体，如除胶、除漆、除锈等，我们还可以利用超高压技术进行高压灭菌、食品保鲜等许多对人类有益的工作。
超高压水切割的特点可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工（除水切割外其它切割方法都会受到材料品种的限制）；切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应（冷态切割），切割后不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。
水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。
2、水切割与激光切割比较激光切割设备的投资较大，目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。
目前人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。
高压水射流在煤炭开采中的作用
在煤炭开采中，高压水射流具有多种作用：
1. 岩层破裂和切割：高压水射流能够通过喷射强大的水流来破裂和切割煤炭附近的固体岩石。
这可以帮助矿工更容易地获得煤炭，并提高开采效率。
2. 清洗煤层：高压水射流可以用来清洗煤炭表面的泥土和杂质。
通过喷射水流清洗煤炭，可以提高煤炭的品质和价值。
3. 煤矸石处理：在煤炭开采过程中，会产生大量的煤矸石。
高压水射流可以用来处理煤矸石，将其冲刷和输送到指定区域。
这可以减少煤矸石的堆放面积，并降低对环境的影响。
4. 预防瓦斯爆炸：高压水射流可用于冷却煤矿中的一些高温区域，从而降低瓦斯爆炸的风险。
喷射冷却的水流可以使瓦斯不易燃烧，保护矿工的安全。
总的来说，高压水射流在煤炭开采中起到了破岩、清洗、处理煤矸石和保护安全等多种作用。
这种技术的应用可以提高开采效率、改善煤炭品质，并减少对环境和人员的影响。
高压水射流加工技术在船舶电镀加工中的应用研究
高压水射流加工技术在船舶电镀加工中的应用研究随着船舶工业的发展，对于船舶电镀加工的要求也越来越高。
而高压水射流加工技术作为一种新兴的加工方法，其在船舶电镀加工中的应用研究具有重要的意义。
本文将从高压水射流加工技术的基本原理、在船舶电镀加工中的应用以及存在的挑战与解决措施等方面展开探讨。
首先，我们来了解一下高压水射流加工技术的基本原理。
高压水射流加工技术是利用高速喷射的水流对工件表面进行加工的一种方法。
通过高压水射流的冲击力和切割力，可以将工件表面的污物、氧化层等物质去除，清洁工作面，从而为电镀提供一个良好的基础。
在船舶电镀加工中，高压水射流可以发挥多种作用。
首先，它可以清洁船体表面，将附着在船体上的污垢、海草等物质彻底清除，保证电镀过程的顺利进行。
其次，高压水射流还可以去除船舶表面的氧化层，为电镀提供一个干净的表面，增强电镀层与基材之间的结合力，提高电镀层的附着力和耐腐蚀性。
此外，高压水射流还可以修整、清理船舶表面的不平整处，减少表面缺陷，提高电镀的质量和外观。
然而，高压水射流加工技术在船舶电镀加工中也面临一些挑战。
首先，高压水射流加工需要高压水射流设备和相关的控制系统，在船舶上的安装与维护成本较高。
其次，高压水射流加工会带来一定的环境污染，如噪音和水射流产生的废水等。
另外，在对船舶大面积进行高压水射流加工时，由于船体的曲面特性和几何形状不一致，可能会出现加工不均匀的情况。
针对这些挑战，我们可以采取以下解决措施。
首先，我们可以优化高压水射流加工设备的设计，使其更加适应船舶表面的加工需求。
例如，可以设计多功能喷头，使水射流能够更好地适应曲面和不平整面的加工需求。
同时，还可以改进控制系统，实现对水射流压力、流量等参数的精确控制，使加工效果更加均匀。
其次，我们可以研究开发环保型的高压水射流加工技术。
例如，可以采用低噪音、高效率的高压水射流设备，减少噪音对环境和工人健康的影响。
同时，可以研究回收和处理废水的技术，实现废水的净化和循环利用，减少对环境的污染。
磨料水射流切割技术在机械检修中的应用研究
危 险环境 是安 全 的 。该技 术 具有无 粉 尘 、 无火花 、 无
图 ２ 横 移 速 度 对 割 深 度 与 横 移 速 度 成 反 比。然而 ， 随着 贯穿 速度 的增 加 ， 切削 效率 首先 迅速 增加 ， 然后 再 降低 。在 考 虑切 削深 度 和切 削 效 率这 两 个 因素 后 ， 优化后 的横移速 度在实验 中约为 ８ ０ ｍ ｍ／ ｍｉ ｎ 。图 ３ 表 明靶 距 为 １ ０ ｍｍ时切割 深度 最佳 。
加
Ⅲ／
热效 应等 优点 ， 已在煤矿 成 功应用 。例如 ， 高压 水射 流装 置 用 于 抽放 瓦 斯 ； 水 射 流用 于辅 助 隧道 产 生 裂
沈 娟
（ 徐 州矿 务 集 团有 限公 司 技术 中心 ， 江苏 徐州 ２ ２ １ ０ ０ ６ ）
摘
要： 磨料水射流切割技术作为唯一一种冷切割技术 ， 非常适用于煤矿危 险环境的机械检修
及切割作业。针对磨料水射流切割技术在煤矿机械检修 中磨料流量、 工作压力、 切割速度等对 工作效率的影响进行 了实验研究。通过对一些煤矿常用 的典型材料（ 如钢板、 螺栓和链环） 进行
横 移速 度 对切 削 深 度 和切 削效 率 的影 响如 图 ２ 所示 。切割 条件是 磨料流 量 ３ ． ２ ｋ ￣ ｍｉ ｎ ， 靶距 １ ０ ｍ ｍ，
压力 ３ ５ ＭＰ ａ 。
横 移 速 度／ （ ｍ ｍ・ ａｉ ｒ ｎ ）
需要进行切割的作业 。在高瓦斯等危 险环境中 ， 采
注水 封 孔 器 封孔 。 高压 注 水 时 间不 小 于 ３ ０ ｈ ， 后 改
水射流切割技术及其应用
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。
应用超高压水射流切割技术拆除焦化分馏塔内构件
（２ １ ）现场 施工 安全 警示 标志 １ ， 全联 络 套 安
绳两 根 ；
纤维 、 、 、 布 纸 复合 材料 等 的加 工 ， 可直 接制成 结 并 构零 件或 焊接件 ， 因而 超 高 压水 射 流 切 割技 术 已
成 为航 空航 天 、 工 ， 道 交 通 、 舶 、 车 、 程 军 轨 船 汽 工
的 自来 水加 压 到 １ ０ ０ ａ 然后 再通 过 内孔 ０ ￣４ ０ＭＰ ，
图 １ 分馏 塔底 部 汽 提段 人 字 形 挡 板拆 除示 意
直 径 约 ０ ３ｍｍ 的宝 石 喷 嘴 喷 射 形 成 速度 约为 ．
８ ０ １０ ０ｍ／ 的高 速射 流 ， 称 为水 箭 。该 水 ０ ０ ｓ 俗 装置 停工 吹 扫 合格 后 打 开 分 馏塔 检查 发 现 ，
下部 人字 形挡 板 结焦 十分 严 重 ， 其 是 挡板 下 部 尤 人字 形夹 角 内几乎结 满 焦炭 ， 清理 非常 困难 ， 根本 无法 达到 安全 动火 条件 （ 图 ２ 。 见 ） 箭 具有 很高 的能 量 ， 可用 来 切 割 软基 性 材 料 。调
整 水射 流 的压 力 和 流量 ， 可用 超 高 压水 清 洗各 即 种 物体 结构及 表 面 ， 除胶 、 如 除漆 、 除垢 、 除锈等 。 超 高压 水射 流切割 是基 于超 高压水 射流应用 的冷 态切割技 术 ， 工 作 原 理是 在 水 箭 中加 入适 其 量 的磨 料 （ 天 然石 榴 石 ） 这样 形 成 的水 箭 几乎 如 ，
若干米 ， ｎ麻绳若 干米 ； １ｉ （ ）５ ０ｍｍ×５ ０ｍｍ 保 护 衬 里 层 护 板 一 ９ ０ ０ 块， 底边 ９ 开 口； ０。
高压水射流切割原理
高压水射流切割的原理是将水增至超高压100～420MPa，经节流小孔（φ0.15～φ0.5mm），使水压热能转变为射流动能（流速高达 800-1000mm/s）。
用这种高速密集的水射流进行切割。
磨料水射流切割则是再往水射流中混入磨料粒子，经混沙管形成磨料射流进行切割。
在挣料射流中，水射流作为载体使磨料粒子加速，由于磨料质量大、硬度高，磨料水射流较之水射流其射流动能更大，切割效能更强。
磨料水射流切割设备的组成和流程如下：1、供水系统：是将水质软化，使PH值达到6～8，并精滤到0.5μm以下。
蓝宝石水喷嘴的工作寿命取决于水质，直接用自来水时寿命仅为三四小时，用软化水寿命为十几小时，用混合层软水寿合高于50小时。
2、增压系统：增压系统是设备的关键部分，其核心是增压器。
增压比一般选10:1～20:1。
比在420MPa时将被压缩12％。
为使水压稳定在上5％之内，需在增压器与喷嘴之间设置蓄压器。
增压缸和蓄压缸都是超高压压力容器，因此要有足够的疲劳强度和工作寿命。
3、高压水路系统：高压水路连接增压系统和切割头装置。
要采用超高压钢管和旋转接头，钢管要有挠钩性，各类接头要小巧、可靠、灵活，旋转接头要有多种旋向型式和一定的工作寿命。
4、磨料供给系统包括料仓、磨料、流量和输送管。
料他形状和料内的网筛要保证磨料供给通畅、不至堵塞。
流量阀应能控制磨料流量的通断和大小，还应能排除输送管中的水分。
5、切割头装置：切割头包括高压水开关阀和宝石喷嘴、水/磨料混合室和混沙管。
混沙管是易损件，用硬质合金做成，精切割时使用寿命约100小时，粗切割寿命约150小时。
6、接收装置：置于切割头和工件的下方，用来收集切割剩余射流。
具有消能、降噪、防溅和安全等功能。
射流暴露会产生高达420dB（A）的噪声。
设置接收装置后，使噪声被控制在80～90dB（A）以内。
7、运动控制系统：高压水射流切割是一种高精度的切割工艺方法，必须由高精度的切割设备来实现。
水射流切割加工
应用领域
汽车工业 航天工业 石材及陶瓷业 造纸业 食品业
应用领域
(续)
应用领域
(续)应用领域Fra bibliotek(续)应用领域
(续)
应用领域
(续)
应用领域
(续)
性能
加工精度：0.002mm～0.2mm 切缝宽度：0.1mm～1mm （WJ） 1mm～2mm （AWJ）
切割速度 (mm/min) 切割材质 切割材质厚度 10 mm 20 mm 1,650 2,600 5,500 ...1,070 740 1,170 480
3.8 水射流切割加工 一、水射流切割原理
水射流切割是利用高速、高压的 液流对工件的冲击作用来去除材料的。 使水获得压力能的方式有两种： 一种是直接采用高压水泵供水，压力 可达35～60MPa;一种是采用水泵和增 压器，可获得100～1000MPa的超高压 和0.5～25L/min的小流量的水流。
二、水射流切割的特点 ① 常温切割，材料无结构变形和热变形。 ② 切割力强，可切割180mm厚的钢板和250mm厚的钛板等。 ③ 切口质量较高，切口表面平整光滑，无毛刺，切口公差可 达±0.25～ ±0.06mm，切口宽度可达0.015mm，节省材料。 ④ 操作灵活方便，可在任何部位进行切割，特别适宜复杂工 件的切割。 ⑤ 属湿性切割，无屑沫飞溅，工作环境清洁卫生。
276.86 187.45 183.38
169.92 115.06 112.52
117.3 251.2
198.1 423.41
263.14 562.35
161.54 345.18
⑥ 设备价格昂贵，水射流喷嘴磨损严重，需经常更换。
三、水射流切割的应用 ① 广泛用于汽车、造船、航空航天等行业切割钢板、塑料、 石棉、橡胶及各种复合材料等。 ② 用于铸造厂、锻造厂清理毛坯表层的型砂和氧化皮。 ③ 还可对高硬的金属材料及非金属材料进行车削、铣削和钻 削等。
水射流技术简述(最终版)
水射流技术简述作者：谌礼健指导教师：邱兵西南大学工程技术学院2009级机械设计制造及其自动化国防班摘要：本文通过对高压水射流技术的简述及对其基本应用的简要介绍，阐述了这种新型技术的原理及在加工和生活中的用处，说明了新型技术正在改变着人们的生活生产，总结出由科学技术的发展人类的工业技术水平也随之迅猛发展，只有更好地学习和掌握新型科学技术，才能更好地为社会进步做出贡献。
关键词：高压水射流，切割，清洗1.前言水射流是近几十年来得以迅速发展的一项新技术，作为清洗、切割、破碎工具，水射流具有其独特的优越性。
近年来，随着大型化、智能化、专用化的高压水射流装备的迅速发展，该技术已渗透到众多应用领域：从一般机械零件、建筑物的清洗到以管道、管束、容器为主的工业清洗，从机场跑道除胶到船舶除锈，从金属、非金属板材切割到曲面仿形切割，从水力采煤到开采岩石，从喷射注浆到破碎路面，从无刀手术到水幕电影、降尘、喷泉……林林总总。
2.正文2.1水射流加工技术的概述2.1.1高压水射流的概念高压水射流是以水为工作介质，通过增压设备和特定形状的喷嘴产生高速射流束，具有极高的能级密度。
一些新型射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现，大大提高了其切割、剥离、破碎能力，更进一步拓宽了水射流技术的应用范围，可用于清洗、清理、切割、注水钻孔、喷雾、破碎、研磨等作业，具有清洁、无热效应、能量集中、易于控制、效率高、成本低、操作安全方便等特点，广泛应用在轻工、机械、建筑、采矿、石油、化工、核能、军工、航天、航空、汽车、铁道、船舶、海洋、冶金、市政工程以及医学等部门。
特别适宜于自然环境恶劣、工作危险等场合作业，能大大减轻劳动强度、改善劳动环境、降低和防止危险事故的发生。
所谓高压水射流，是将普通自来水通过高压泵加压到数百乃至数千大气压力，然后通过特殊的喷嘴（孔径只有1-2毫米），以极高的速度（200-500米/秒）喷出的一股能量高度集中的水流。
水刀的原理
水刀的原理
水刀是一种利用高压水流进行切割的工具，其原理主要是利用高压水流对物体
进行高速冲击，从而达到切割的效果。
水刀切割技术是一种先进的切割方法，具有环保、高效、精准等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
首先，水刀切割的原理是利用高压水泵将水压提高到数千至数万PSI（磅力/平
方英寸），然后通过高压软管将高压水输送到切割头。
在切割头中，高压水流经过一个小孔，形成高速射流，这个射流的速度可以达到数倍音速。
高速水流对物体进行冲击时，具有极大的冲击力，能够穿透各种硬度的材料，实现高效的切割作业。
其次，水刀切割的原理还包括在高压水流中添加磨料，形成磨料水射流。
通过
在水流中添加磨料，可以提高切割的效率和精度，适用于一些硬度较高的材料，如金属、石材等。
磨料水射流的切割原理是利用高速水流将磨料颗粒冲击到物体表面，产生磨损和切割作用，从而实现对硬质材料的切割。
另外，水刀切割的原理还涉及到切割头的设计和控制系统。
切割头通常包括一
个高压水流出口和一个磨料箱，通过控制切割头的运动轨迹和水流的压力，可以实现对物体进行精准的切割。
控制系统则负责控制高压水泵、切割头和其他相关设备的运行，保证切割作业的安全和稳定进行。
总的来说，水刀切割的原理是利用高压水流对物体进行高速冲击，实现切割作业。
通过添加磨料和优化切割头设计，可以实现对各种材料的高效切割，广泛应用于金属加工、石材加工、玻璃加工等领域。
水刀切割技术具有高效、环保、精准的特点，是现代工业生产中不可或缺的重要工具。
水射流加工
水射流加工技术及其应用水射流加工（Water Jet Machining ）又称为液力加工、水喷射加工或液体喷射加工，俗称“水刀”，主要靠液流能和机械能实现材料加工。
水射流加工是20世纪70年代发展起来的一门高新技术，开始时只是用在大理石、玻璃等非金属材料的加工，现在已发展成为切割复杂三维形状的工艺方法，在国内外得到了广泛的应用。
目前在机械、建筑、国防、轻工、纺织等领域，正发挥着日益重要的作用。
1. 加工原理及其特点（1）加工原理水射流加工是利用高速水流对工件的冲击来侵蚀材料的，如图1所示。
储存在水箱中的水或加入添加剂的水液体，经过过滤器处理后，由水泵抽出送至蓄能器中，使高压液体流动平稳。
液压机构驱动增压器，使水压增高到70～400MPa 。
高压水经控制器、阀门和喷嘴喷射到工件上的加工部分，进行切割。
切割工程中产生的切屑和水混合在一起，排入水槽。
（2）主要特点水射流加工使用水作为工作介质，是一种冷态切割新工艺，属于“绿色”加工范畴，它可以加工各种金属、非金属材料，各种硬、脆、韧件材料，无法且具图1 水射流加工装置示意图工件有其他工艺方法比拟的技术优势：①切割时工件材料不会受热变形，切边质量较好：切口平整，无毛刺、切缝窄、宽度为0.075～0.40mm。
材料利用率高，使用水量也不多（液体可循环使用），降低了成本。
②加工过程中，作为“刀具”的高速水流不会变“钝”，各个方向都有切削作用，因而切削过程稳定。
③切割加工过程中，温度较低，无热变形、烟尘、渣土等，加工产物随液体排出，故可以用来切割加工木材、纸张、弹药等易燃、易爆材料及制品，这是其它加工方法无法取代的。
④由于切割加工温度低，不会造成火灾。
“切屑”混在水中一起流出，加工过程中不会产生粉尘污染，因而有利于满足安全和环保的要求。
⑤加工材料范围广，既可以用来加工非金属材料，也可以用来加工金属材料，而且更适宜于加工切割薄的和软的材料。
⑥加工开始时不需要退刀槽、孔，工件上的任何位置都可以作为加工开始和结束的位置，与数控加工系统相结合，可以进行复杂形状的自动加工。
高压水射流切割技术原理及其应用研究
高 压水射 流切 割技术 是近 几年发 展起 那么这 些设备 是如何 运作实 现切 割 的 这就要说道高压水射流切割技术的工作 来 的一 种高 科技 、 新型切 割技 术 ， 凭借 清洁 呢？ 安全 、 高效 、 强劲等特点 ， 在中国的采矿业 、 原理 ： 首先 ， 要有一 个发 动机 ， 这个 发 动机 可 机械 制造业 、 航天 业 、 军 工等行 业 占据一席 之地 。 以是 电机 、 内燃机 ， 或者是 油料机 ， 通过一 些 ｌ水射流技术和高压水射流技术 高 压泵或 增压 器等转 能设备 （ 注： 当压力 小 中国古代 就有 “ 天下 莫柔于 水 ， 驰 骋天 于 ７ ０ Ｍ Ｐ时 ， 用多级离 心泵或者 柱塞泵 都是 当压力大于 ７ ０ ＭＰ 时， 就要用增压器 下 之 至坚“ 的名 句及 “ 水滴 石穿 “ 的成语 ， 这 可以的 ； ， 将发动机的机械能转变 些都包含有以柔克刚的观念。 水射流切割技 或者动压 式水炮 。） 术和高 压水射 流切 割技术 就是 这一 观念 的 成为压力能。 延伸和实践。 第二 ， 利 用带 有开关 的喷 嘴 ， 喷射 出高 水射流切割技术 ， 顾名思 义就是利用水 速射流 ， 将压力 能转化 为动 能。 来切割某些物 质的技术 。这 一技术 的实 现 ， 最后 ，材料被高压水射 流冲击切割后 ， 通常情况下要 靠一 些装置或设 备来完成 ， 主 动能 直接转 变为 作用 于被切 割的材料 表 面 要设备有发 动机 、 增压器 或者水泵 、 喷嘴、 开 的压力能 。 实际上 ， 高压水射流切 割技术 就是利用 关等 。通过 这几个 装置 之间 动能 的相互转 ０ ． ８ －１ ０ ． ５ ０ ｍ ｍ ） ，通过压力发生装 化， 最终使 水具有 强大 冲击 力 ， 之后 便可 对 水 的射流 （ 特定物质进行切割 。 置， 使得水 聚集 ， 通常情况下 ， 喷射速度可 以 高压水射 流切害 ４ 技术 ， 就是利用高 压发 达到 ６ ０ －８ ０ ０ ０ ｍ ／ ｓ ， 已经大于 ２ 马赫 。通过 这 生装 置及恒压 系统 ， 来 进行水射 流切割 ， 这 些 数据 ，我们能够想 象到当水经过 加工后 ， 种 技术 一般要增 压 器的增 压能力 要相 当强 喷射 出来 时 的冲击力 完全 可以对 任何 材料 大， 设备 功率 相对也 就大 ， 同时 为提高切 割 完成切割。 质量 ， 在 高压水 中添 加 了固体磨 料 ， 达到了 ４高压水射流切割技术的应用 提高切割速度和质量的 目的 。 １高压水射流技术在 机械制造业方面 ２高压水射流切割技术 的发展概况 的应用。 随着高压水射流切割系统的不断更 采矿业是高压水射 流切割技术的源 头。 新发展 ， 经过 增压装 置加 工后 ， 从 喷嘴处 射 在１ ９ 世纪 中叶 ，高压 水射流技术 第一次被 出的水速度相当快 ， 甚 至可以达到音速 的 ３ 北美人用来 开采质地较为疏松的矿床。 而 中 倍。 这种高速 的冲击力完全可 以切割各种各 国应用高压水射 流切割技术来 开采矿石 ， 要 样的材料 ， 比如 大理石 、 陶瓷 、 还有 一些质地 追溯到 ２ Ｏ 世纪 ５ Ｏ 年代 ， 当时前 苏联和 中国 较好的金属 等硬质材料 ； 泡沫、 塑料 、 橡胶等 的专家们利用 水射 流的 冲击 和输送作用 ， 进 软质材料， 还有玻璃等脆质材料。经过高压 行矿石 的开发 ， 这些技 术都大 大提高 了采矿 水射流切割后 ， 切 口处的材料结构 组织性能 业的工作效率 。然 而 ， 这一时期 的水射流技 不会改变 。同时 ， 由于高压水射 流是一种具 术仍 旧属于低压水射流 。 备“ 冷、 软“ 等加工 性能 的技术 ， 所 以在 切割 ２ ０ 世纪 ６ ０ － ７ ０ 年代 ， 人们渐渐开始利用 的过程 中 ， 没有 传统切 割机 的热能 高 ， 故 而 增 压装置 ， 如增 压器 、 高压泵 、 高压 管件 等 ， 被切割 的材料也不会发生热变形 。 在机械制 来完成水射 流技术 由低压 向高压 的过渡 。 当 造 业 中 ，经常需 要切 割各种不 同质 地 的材 然 这一 时期 的水 射流 技术还 是普 遍在采 矿 料 ， 并且 因为行业本身对 于切割标准 的高要 业 中使 用。 求， 高压水射流切割技术在机械制造业被广 到了 ７ －８ ０ ０ 年代 ， 高压水射流技 术才逐 泛使用 。 渐向清洗 、 切割等行业 发展 。随着人 们研究 ４ ． ２高压水射流切割技术在 医学领域的 的逐渐深入和科技 的不断发展 ， ２ ０ 世纪 ８ ０ ＿ 应 用。当前在医学领 域 ， 高压水射流技 术应 ９ ０ 年代 ，水射 流技术 已经发 展成为 一种产 用还不太普遍 ， 但 已经有 了一定成果 。在这 品， 并且 有各种方式 ， 主要包括磨 料射流 、 自 些成果 中， 最突出 的应该 是临床 医学 中的水 激振动射流 、 空化射 流等 。水射流 技术成为 射流手术刀和水 射流元针注射 器。 这两项技 种可以面向市场直接销售的商品。 术， 能够提高 医院的＿ Ｔ作效率 。比如 在注射 ３高压水射流切割技术的工作原理 预防针类 的药水 时 ， 水射流注射器在 一个小 高压水射 流切 割技术 很大 程度 上是靠 时 内， 就可 以完成 ５ ０ ０ 多人 的注射 工作 。并 各种 物理动 能 的相互作 用和 相互转 化来 完 且不需要更换 针头 ， 大大节省 了患者和 医生 成 。所 以就应该有 相应 的设 备 ， 这些设备 主 的时间。同时 ， 这 种注射器 与注射者不会有 要有 ： 发动机 、 转能设备、 开关 、 喷嘴等。 任何 接触 ， 所 以更 加安 全卫 生 ， 降低 了疾病
高压水射流技术的发展现状及应用
摘要高压水射流是近20年来发展起来的新技术和新工艺。
已在世界几十个国家的许多工业部门获得广泛的应用，作为一种高能束加工新技术,高压水射流以其高效、节能、清洁、机动灵活的特点,在各行各业中的应用越来越广泛。
本文简要介绍了高压纯水射流、脉冲射流、空化射流及磨料射流的发展、特点及其在清洗、切割和其它方面的应用。
本文综述了该技术的基本原理，系统组成，在工业中的应用、国外最新发展动向，并对如何发展我国的水射流割技术，提出几点认识。
关键词高压水射流高效射流清洗切割ABSTRACTBeing a new type of technology for high energy density beam process, high pressure water jet has been applied to all kinds of industry for its high efficiency, clean, flexible and simple operating. This paper describes briefly the development, characteristic, and application for high pressure pure water jet, pulsed jet, cavitating jet and abrasive jet. This paper summarized the basic principle, system composition, in industrial application, the latest trends and abroad on how to develop China's water jet cutting technology, and puts forward some Suggestions about.Keyword High pressure water jet High efficiency water jet Cleaning Cutting目录引言 (4)第一章高压水射流技术的发展现状 (5)1．1 军用方面 (5)第二章高压水射流技术的应用 (10)2.1汽车工业的应用 (10)2.2石油工程中的应用 (10)2.3军事领域及消防中的应用 (11)2.4 在切割方面的应用 (11)2.5工业清洗方面的应用 (11)2.6其他方面的应用 (12)结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)引言高压水射流是最近几十年来得以迅速发展的一项行技术，作为清洗、切割、破碎工具，水射流具有其独特的优越性。
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目录摘要 (2)1. 前言 (2)2. 水射流技术的发展 (2)2.1 水射流切割的起源 (2)2.2 我国的水射流切割技术发展状况 (3)3. 水射流切割技术的原理 (4)4. 水射流切割技术特点 (5)4.1 水射流切割的优势 (5)4.2 水射流切割的缺陷 (5)5. 水射流技术在生产生活中的应用 (6)5.1 切割方面 (6)5.2 工业清洗 (6)5.3 食品保鲜 (7)6. 水射流切割技术的前景 (7)参考文献 (7)水射流切割技术及其应用西南大学工程技术学院，重庆 400716摘要水射流切割用途广泛且易于操作，现已成为世界上发展最快的机床加工技术之一。
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就可以完成切割，无需加热区域，没有热变形或者其他切削方法导致的机械变形，还能够加工狭窄的缺口。
关键词：水射流切割；超高压水；应用1.前言水在人们的概念里往往是“柔”和“软”的代表，但是水的确又拥有无与伦比的力量，“水滴石穿”就体现了在我们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力。
现代人依靠科技，将水刚毅的一面发掘出来，使它可以在采煤、钻井和切割等各种工作中发挥自身的威力，无论是坚硬的地下岩石还是合金，当水流达到一定压力和频率的时候，这些可以被切割、破碎。
作为一项独立而完整的加工技术，水射流切割技术的产生是最近几十年的事。
水射流技术诞生以来，应用日益广泛，目前已经在煤炭、石油、冶金、化工、机械、水利等部门应用，主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。
2.水射流技术的发展2.1水射流切割的起源十九世纪七十年代左右，人们开始将高压水用于生产中，比如用于开采金矿、剥落树皮等。
19世纪中叶，在北美洲，人类第一次使用水射流开采非固结矿床。
直到20世纪50年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联。
20世纪60年代以前，人们主要研究低压水射流采矿，水射流技术还处于探索试验阶段。
随着水力采煤技术的推广，人们认识到，提高水的压力、适当减小喷嘴直径，可以显著提高水射流的击穿效果。
于是人们开始研究较高压力的压力源(高压泵和增压器)及高压脉冲射流。
20世纪70年代初，主要研究制高压泵、增压器、高压管件，推广水射流清洗技术，处在设备研制阶段。
1968年美国密苏里大学林学教授诺曼·弗兰兹博士获得水射流切割的第一项专利技术。
20世纪80年代，水射流技术的应用领域从采矿发展到其他领域，大量的水射流采煤机、切割机、清洗机相继问世，并进行了广泛的推广应用。
磨料射流、空化射流、气水射流和自振射流的发展，把水射流技术推向一个新的发展阶段。
同时，各国学者也开始对各种射流的基础理论和切割机理等进行研究。
水射流技术的应用范围也由采矿工业扩大到航空、建筑、市政建设、化工、机械、医学等领域。
水射流作为一种良好的切割、破碎和清洗除垢工具，逐步被人们认可。
一大批水射流切割机、采煤机、打桩机和不同用途、不同形式的清洗机被陆续投放市场。
1972年，英国流体力学研究协会(BHRA)组织了第一次国际水射流切割技术会；1981年，美国水射流技术协会成立，此次技术会议也是国际性的；1983年日本水射流协会成立，定期召开水射流技术研讨会和展览会，邀请国外水射流专家参会；1987年，国际水射流协会成立，定期出版《国际水射流》杂志，多次召开环太平洋国际水射流会议，大大推动了世界各国水射流技术的发展。
2.2我国的水射流切割技术发展状况我国的水射流技术研究从20世纪70年代开始，最初主要是在煤炭部门研究和应用，以后逐渐发展到石油、冶金、航空等领域。
经过多年的研究实践，取得很大进展，开发出了一批新技术和新产品，有的在国际上还处于先进水平。
我国从1979年开始，每两年召开一次全国水射流技术研讨会，并出版了《高压水射流》杂志。
3.水射流切割技术的原理超高压水刀的基本技术既简单又极为复杂。
当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴小开孔(其直径为0.1mm至0.5mm)通过时，可产生一道每秒达近千公尺(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、纸尿片、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，所产生之加砂水射流，实际上可切割任何硬质材料包括金属，复合材料，石材及玻璃。
超高压水的形成关键在于高压泵。
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蓄能器然后再流到喷嘴，从而达到稳定压的目的，水压越高，水射流速度越快，对高压部份的制造要求也越严格。
在各水射流厂家中，美国FLOW公司率先采用使用陶瓷制柱塞的高压增压器，可大幅度降低磨损和延长1倍以上超高压部件和水封的寿命。
经过高压所产生之高压水经由高压过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。
喷嘴一般采用人造(或天然)红宝石或蓝宝石，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。
由于纯水切割普遍适用于切割较软的材料，针对切割硬质材料，如玻璃、石材、金属等，80年代初，发展出了一种加砂水刀。
所谓加砂水刀即在高压水中加入石榴砂或金刚砂等磨料，此时，大部份的切割工作由磨料的冲蚀和磨削作用来完成，以达到增强切割能力、加工硬质材料的目的。
4.水射流切割技术特点4.1水射流切割的优势(一)工作介质成本低廉。
水射流工作介质是水，不仅易取而且成本低廉。
如果用于切割加工，由于喷嘴小(直径一般在0．5毫米以下)，用水量很少，而且对水一般无污染。
(二)磨料水射流切割具有“冷”、“软”加工特性，无机械切削力，切割时工件温度较低，无热影响区和热变形。
水射流用在煤矿采掘机上，除参与切割提高采掘能力外，还可以冷却和润滑截齿，减少磨损，提高截齿寿命。
同时，还能降低采掘工作面的粉尘，实现无火花切割，从而为煤矿采掘工作提供一个安全、卫生的环境。
(三)切割时切口窄且整齐。
用水射流切割物料时，水射流对切割物的作用力集中在射流喷射方向上，其横向分力很小。
因此，水射流切割切口窄而整齐，可以对物料进行精密切割和成形加工。
(四)工作机件易于实现自动控制。
由于水射流机构具有喷头体积小、后坐力小、移动方便，便于实现光控、数控或机械手控制。
利用机械手可以在人不能靠近的危险环境下工作。
如拆除废核反应堆的混凝土掩体和清洗有毒、易爆的容器等。
(五)切割灵活，应用广泛。
水切割最终执行机构是切割头，利用高压软管将切割头和辅助设备分开，可以实现远距离独立操作，并可根据材料性能调整压力，灵活使用。
(六)设备体积小。
水射流整套装置体积小，方便运输、安装和拆卸。
4.2水射流切割的缺陷(一)水射流在切割厚的材料时需要消耗功率，由于功率是恒定的，材料厚度加大就会产生锥度。
尽管降低加工速度可以控制锥度，但会增加部件的造价并牺牲了切割效率。
(二)磨料水射流切割受材料耐磨性的限制，材料的耐磨性越强，其精度越低，产生的锥度越大，水喷射拖尾也更多。
(三)切割精度和效率与机械加工、电加工相比稍差，且速度较慢。
(四)机床比普通机械昂贵，设备成本和加工成本都较高，磨料水射流切割产生的废液需进行处理等。
5.水射流技术在生产生活中的应用5.1切割方面纯水水射流切割应用于造纸业、橡胶业等，而加砂水刀则可应用于石材业、陶瓷业、航天航空业、汽车制造业、金属加工业。
尤其值得一提的是汽车制造业，随着近几我国汽车工业的迅猛发展，国内外各大汽车生产厂商产量地极剧扩大，车型地不断更新，生产周期地缩短，对配套的汽车内饰件(如汽车地毯、仪表板、顶蓬等)厂家来说，早期手工加工汽车内饰件的切边及打孔的方法，由于效率低下、产品精度差、劳动强度大，显然已不能满足当前汽车业发展的需求。
此时，与机器人相结合的水射流设备脱颖而出。
高压水管以螺旋形绕在机器人手臂上，利用机器的手臂和手腕可使水切割头的喷嘴快速沿直线或弧线运行，达到3维加工内饰件的目的。
此种加工方式的优点在于高效率、高质量、精度高、柔性好。
目前国内包括上海大众、上海通用、一汽大众、天津丰田、广州本田、神龙富康、南京南亚等众多车型的内饰件配套厂商已使用高压水射流设备进行内饰件的加工。
5.2工业清洗水射流可应用于汽车业之喷漆房清洗、石化业之热交换器内外管清洗、飞机跑道之橡胶清洗、工业上之除锈及防蚀工程表面处理、航天工业引擎零件之清洗、核能发电厂之清除辐射污染等行业。
近年来这类业务发展迅速，各种清洗机和清洗设施相继问世，并大量投放市场，各种清洗公司和服务公司也相继成立，为用户提供服务。
5.3食品保鲜除了以上所介绍的应用领域以外，近几年，国外已有公司通过超高压技术，将水射流技术应用于食品杀菌达到食品保鲜的目的，并已成功打入食品保鲜行业(如美国著名的HEMELL公司已使用超高压设备进行食品保鲜)，取得了良好的口碑。
6.水射流切割技术的前景在最近十多年里，水射流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％。
目前影响水射流切割被广泛采用的主要原因是一次性初期投资较高。
但是随着装备制造技术的发展，小型化、便捷化的水射流切割设备必然越来越多，一次性初期投资成本也会逐渐降低，水射流的应用汇越来越广泛。
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