水射流加工
《数控特种加工》3D打印及第7章数控水射流加工
此外，喷嘴的结构、制造、装配、磨料的种类、水 的质量及水压等也对喷嘴的使用寿命有一定影响。
《数控特种加工技术》PPT编写：余 2020-03-26
14
五、管路系统 射流加工的水压高达100～400MPa，如此高的压力对管
射流加工的原理如图7-1所示，运用液体增压原理，通过特定的装置 （增压器或超高压水泵），将过滤后的工业用水加压至100～ 400MPa，再经过直径为0.08～0.5mm的喷嘴孔口后，形成500～ 900m/s的高速细径射流，功率密度高达106W/mm2，对被切割材料 进行切割。
1—喷嘴 2—工件 3—排水口
第7章 数控水射流加工
《数控特种加工技术》PPT编写：余 2020-03-26
1
1. 了解数控射流加工的原理、特点及应用； 2. 了解数控射流加工设备的组成及各部分的功用； 3. 了解数控射流加工的主要工艺指标及其提高途径。
《数控特种加工技术》PPT编写：余 2020-03-26
2
一、射流加工的原理
图7-1 射流加工的原理
《数控特种加工技术》PPT编写：余 2020-03-26
3
二、射流加工的分类 射流切割是一种冷态切割工艺，根据射流介质的不同，射流加工技术
分为纯水射流加工、磨料水射流加工和聚合物水射流加工三类。 1．纯水射流加工 纯水射流加工，因切割力较小，用于切割软质材料，如纸张、橡胶、
为了切割三维复杂形状零件，切割头可以安装在关节式机 器人的手臂上，进行五轴联动，从而写：余 2020-03-26
7
二、射流加工设备的液压原理 射流加工设备的液压原理如图7-3所示。
高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用研究
高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用研究摘要：高压水射流加工技术是一种非传统的加工方法，在精密零件加工领域具有广泛的应用前景。
本文通过对高压水射流加工技术的原理、特点以及在精密零件加工中的应用进行深入研究，探讨了其在精密零件加工中的优势、局限性以及存在的问题，并提出了进一步研究和发展的方向。
1. 引言随着现代制造技术的不断发展，对精密零件加工精度要求的提高，传统的加工方法已经难以满足需求。
高压水射流加工技术作为一种新型的加工方法，以其无热影响区、无机械应力集中、无表面裂纹等特点，在精密零件加工领域引起了广泛的关注。
本研究旨在探讨高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用研究，为提高零件加工质量和效率提供科学依据。
2. 高压水射流加工技术的原理与特点高压水射流加工技术是利用高速注入的水流作为切削工具，通过调节流量和压力来控制切削效果。
其原理主要包括切削力、流态力、热效应和材料去除效应等。
在精密零件加工中，高压水射流加工技术具有以下特点：1) 高效性：高压水射流加工技术可以在短时间内完成零件的加工，提高生产效率；2) 高精度：由于水射流加工过程中无接触切削，避免了机械变形和振动，能够保证零件加工的高精度；3) 环保性：高压水射流加工不产生有害气体和固体废料，对环境友好。
3. 高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用3.1 轴类零件加工高压水射流加工技术在轴类零件加工中发挥了重要的作用。
由于轴类零件通常存在几何形状复杂、尺寸精度要求高等特点，传统的加工方法难以满足要求。
通过对高压水射流加工参数进行优化，可以实现对轴类零件的精密加工，提高加工效率和零件质量。
3.2 零件表面处理高压水射流加工技术在零件表面处理中具有独特的优势。
通过调节水射流的压力和流量，可以控制水射流对零件表面的冲击力和切削效果，实现去除表面污垢、清洁锈蚀、增加表面粗糙度等目的。
同时，由于高压水射流加工不产生热影响区，可以避免零件表面的烧伤和变形，保持零件的精密度。
水喷射加工
水喷射加工机械设计制造及其自动化09—2班李传福0901041115水喷射加工（Water Jet Machining）又称水射流加工、水力加工或水刀加工。
它是利用超高压水射流及混合于其中的磨料对各种材料进行切割、穿孔和表层材料去除等加工。
水喷射加工的基本原理是利用液体增压原理，通过特定的装置（增压器或高压泵），将动力源（电动机）的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水再通过小孔喷嘴将压力能转变成动能，从而形成高速射流，喷射到工件表面，从而达到去除材料的目的。
水喷射加工的特点有：l）几适用范围广。
几乎适用于加工所有的材料，除钢铁、铝、铜等金属材料外，还能加工特别硬脆、柔软的非金属材料加工，如：塑料、皮革、纸张、布匹、化纤、木材、胶合板、石棉、水泥制品、玻璃、花岗岩、大理石、陶瓷和复合材料等。
2）加工质量高。
切缝窄，可提高材料利用率；切口平整、无毛边和飞刺。
也可用其去除阀体、燃油装置和医疗器械中的孔缘、沟槽、螺纹、交叉孔和盲孔上的毛刺。
3）切削时无火花，对工件不会产生任何热效应，也不会引起其表层组织的变化。
这种冷加工很适于对易爆易燃物件的加工。
4）加工清洁不产生烟尘或有毒气体，减少空气污染。
提高操作人员的安全性。
5）减少了刀具准备、刃磨和设置刀偏量等工作，井能显著缩短安装调整时间。
水喷射加工在机械领域的应用主要是切割加工、去毛刺、打孔、开槽、清焊根和清除焊接缺陷。
水喷射切割所加工的材料品种很多，主要是一般切割方法不易加工或不能加工的非金属或金属材料，特别是一些新型合成材料，如陶瓷、硬质合金、模具钢、钛合金、钨钼钴合金、复合材料（如以金属为基体的纤维增强金属、纤维增强橡胶等）、不锈钢、高硅铸铁及可锻铸铁等的加工。
用来去毛刺时，各种小型精密零件上交叉孔、内螺纹、窄槽、盲孔等毛刺的去除，用其他一般方法就十分困难甚至于无法完成，而利用水喷射加工技术就十分方便，具有独特的效果。
在打孔方面，水射流可用于在各种材料上打孔以代替钻头钻孔，不仅质量好，而且加工速度快。
超高压水射流技术的应用
指导老师： 汇报人：
水射流加工(Water JetCuting)
：俗称“水刀加
工”。即是利用超高压(达数百MPa)水射流对各种材料进行切 割、穿孔和工件表层材料去除等加工。
超高压水射流应用广泛,在食品加工，机械加工，石油开 采，工业除锈等方面都有涉及。
一、清洁 二、灭菌 三、切割
超高压水射流灭菌方法的延伸：
1）牛奶保鲜：牛奶经 50MPa 处理，其微生物指标优于“巴
氏杀菌、灭菌乳卫生标准” 中巴氏奶的规定，250~300MPa 超高压奶的保质期可在冷链下保存 5 个月(巴氏奶为 3~5 天)。 2）白酒超高压水射流催陈研究：白酒经 50~300MPa 处理后， 香气优雅，酒体醇和，绵柔爽净，尤其空杯留香纯爽、持久，
谢谢！
2、超高压水射流切割技术的主要应用领域：
5）食品工业领域：用于切割松脆食品、菜、肉等，可减少
细胞组织的损坏，增加存放期。切割食品时，“数控水刀”
用数控装置可以控制其切割速度及路线，可以最大限度地保 持被切割物的营养成分，不会造成细菌传播且形状规整。 6）纺织工业领域：用于切割多层布料，提高切割效率，减 少边端损伤。水切割还广泛应用于服装裁剪、制鞋下料等，
一、清洁
4、箱/罐容器清洁。这是工业清洁中比较难的清洗方式，
比如一个反应釜，一个罐体，操作人员不可能带着机器下
到罐里清洁，这样有很大的危险性，必须采用良好的设备
或良好的工具才能够在罐内做到清洗，所有厂家都会选择 三维罐内清洗方式。比如采用超高压水的压力，在罐内进 行良好清洗，可以做到无死点。
三维罐内清洗系统：包括高压清洗机抽液及抽水系统、长
一、清洁
2、表面处理及清洗。沥青、混凝土或金属涂层在浇
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。
水射流加工技术11
水射流加工技术
主讲：杨晓峰
水射流加工技术（以柔克刚的技术）的历史
“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。 20世纪60年代初期的探索实验阶段，主要应用于低压水射 流采矿。 60年代末至70年代初的基础设备研制和攻坚阶段，主要研 制高压泵、增压器和高压管件及推广高压水射流清洗技术。 70年代初至80年代初的工业实验及工业应用阶段，大量的 高压水射流采煤机、切割机和清洗机相继问世并进行工业 实验。 80年代以来是高压水射流迅速发展阶段，主要特点是高压 水射流的研究进一步深化，磨料水射流、磨料射流、空化 射流和自激震荡射流等新型射流技术发展迅速。
水射流加工技术的理论基础：
当高速水滴(Water Slugs)冲击固体表面时， 击点的滞止压力(Stagnation Pressure)Ps为： Ps=1/2ρv2 式中：v—水滴的速度； ρ —水的密度。 从上式可以看出，水射流的打击力(或穿透力) 与射流速度的平方成正比。这意味着通过提高 射流的速度，水射流的打击力(或穿透力)可以 成倍提高。
龙门式数控水切割机
悬臂式数控水切割机
水射流加工的优点:
多功能、高效能 没有热反应区 投资成本低、效益好 绿色环保
水射流加工的缺点:
设备功率大 喷嘴磨损快 不适合于大型零件及去除超大的毛刺加工 缺乏适用与水射流加工的软件
不锈钢
其它铁合金
其他材料
玻璃，大理石，复合材料等
影响水射流加工性能的参数：
系统参数：水射流系统压力； 喷嘴结构参数：喷嘴直径、倒角半径和混合管长 度、混合管直径 ； 磨料参数：磨料材料、颗粒直径、磨料流量、颗 粒形状； 混合方式：压力驱动或负压吸入； 磨料混合状态：干粉或浆液； 切割参数：进给速度、靶距、走刀次数、射流角 度； 工件材料参数：强度、硬度、致密度等；
高压水射流技术
高压水射流技术高压水射流技术是一种应用广泛的高精度、高效率的机械加工方法。
该技术利用高压水射流对工件进行切割、清洗、冲击等操作，可广泛应用于金属加工、矿山开采、建筑工程、环境保护等领域。
高压水射流技术的原理是利用泵体将水加压至特定压力，再通过喷嘴将水强力喷射出来。
水在高速流动过程中，因其动能和压力的共同作用，可以实现对各类物体的切割、清洗和冲击。
高压水射流技术具有以下几个特点。
首先，高压水射流技术是一种非接触式加工方法，不会对工件表面造成机械损伤。
传统的机械加工方法往往需要使用刀具或磨料来对工件进行加工，容易导致工件表面出现划痕、凹凸不平等问题。
而高压水射流技术利用高速流动的水流对工件进行处理，不会对工件表面造成机械损伤，保证了工件的平整度和光洁度。
其次，高压水射流技术具有较高的加工效率。
高压水射流在喷射出来的瞬间具有极高的冲击力，可以迅速切割各类材料。
与传统的机械加工方法相比，高压水射流技术的加工速度更快，能够大幅提高生产效率。
同时，高压水射流技术可以实现对复杂曲面的加工，减少了传统加工方法所需要的模具制造工序，降低了生产成本。
再次，高压水射流技术的加工质量较高。
高压水射流技术可以实现对细微部位的加工，精度高，加工质量极佳。
例如在汽车零部件加工中，高压水射流可以将工件切割成各种形状，而不损坏工件的材料特性和性能。
此外，高压水射流技术对环境友好。
与传统的机械加工方法相比，高压水射流技术不需要使用油润滑剂或冷却液等化学物质，减少了对环境的污染。
同时，高压水射流技术能够将切割产生的废料清洗出来，实现废料的回收利用。
高压水射流技术在各个领域都得到了广泛应用。
在金属加工领域，高压水射流技术可以将钢铁、铝合金等材料进行切割、冲孔等操作。
在矿山开采领域，高压水射流技术可以清理矿石表面，提高矿石的回收率。
在建筑工程领域，高压水射流技术可以对建筑物外墙进行清洗，去除污渍和附着物。
在环境保护领域，高压水射流技术可以用于清洗污水管道、疏通下水道等操作。
水射流加工的主要原理及应用
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。
水射流加工
水射流加工摘要：水射流加工是利用高压高速水流对工件的冲击作用来去除材料的，有时简称为水切割，或俗称为水刀。
水射流加工技术具有生产效率高、加工质量好、加工清浩环保等优点，但水射流加工的一次性初期投资较高。
目前己广泛用于汽车制造、航空航天、国防军工、石油采矿、机械加工等领域。
，水射流切割配合数控执行机构可精确切割加工任意复杂形状工件。
Water jet machining is the use of high speed water flow effect on the impact of the workpiece to remove material, sometimes referred to as water cut, or commonly known as water knife. Water jet machining technology with high efficiency, good quality, environmental advantages, such as processing qing hao, but the water jet machining one-time initial investment is higher. Has been widely used in automotive, aerospace, national defense, petroleum mining, machinery processing etc. , water jet cutting with numerical control actuator can be precisely cut arbitrarily complex shape workpiece.关键词：水射流发展原理应用1.前言水射流加工作为一种较新的特种加工方法，己越来越广泛地应用于我们的实际生活中，如汽车制造、航空航天、石油采矿等诸多领域。
水喷射加工技术
如陶瓷、硬质合金、模具钢、钛合金、钨钼钴 合金、复合材料，如以金属为基体的纤维增 强金属（FRM）、纤维增强橡胶（FRR）等、 不锈钢、高硅铸铁及可锻铸铁等的加工。
以汽车制造业为例，其中汽车内部装饰材 料的加工占水射流加工的40%，此外，还用 于汽车后架、车轮罩和隔热材料等的切割。
•
2.去毛刺各种小型精密零件上交叉孔、内螺 纹、窄槽、盲孔等毛刺的去除，用其他一般加 工方法就十分困难甚至于无法完成，而利用水 喷射加工技术（稍降低压力或增大喷距等）， 就十分方便且质量好，具有独特的效果。
2. 切割系统 喷嘴是切割系统最重要的零件。喷嘴应具 有良好的射流特性和较长的使用寿命。喷嘴的 结构取决于加工要求、常用的喷嘴有单孔和分 叉两种。 3. 控制系统 可根据具体情况选择机械、气压和液压控 制。工作台应能纵、横向灵活移动，适应大面 积和各种型面加工的需要。当采用程序控制和 数字控制系统是理想的。目前，已出现程序控 制液体加工机，其工作台尺寸1.2m×1.5m， 移动速度为380mm/s。
5. 机床床身
机床床身结构通常采用龙门式或悬臂式机 架结构，一般都是固定不动的。为了保证喷嘴 与工件距离的恒定，以保证加工质量，因此要 在切削头上安装一只传感器。为了实现加工三 维复杂形状零件，切削头和关节式机器人手臂 或三轴的数控系统控制结合，可以加工出复杂 的立体形状。
超高压水射流加工的工作参数及其对加工的影响 (1) 流速与流量。水喷射加工采用高速水流，速 度可高达每秒数百米，是声速的2～3倍。超高 压水射流加工的流量可达7.5L/min。流速和流 量越大对，加工效率越大。 (2) 水压。加工时，在由喷嘴喷射到工件加工面 之前，水的压力经增压器作用变为超高压，可 高达700MPa。提高水压，将有利于提高切割 深度和切割速度。但会增加超高压水发生装置 及超高压密封的技术难度，增加设备成本。目 前，常用超高压水射流切割设备的最高压力一 般控制在400MPa以内。
第七章 水射流加工
7.2
数控射流加工设备
数控射流加工设备俗称“水刀”，其主要组 成 部分有增压器、喷嘴、管路系统、执行机构、 控制系统等。 一、机床运动 二、射流加工设备的液压原理 三、增压器 四、喷嘴 五、管路系统 六、工作介质
三、增压器
增压器用来提高水压，是水刀的设备的核心。 其多采用往复式，主要由活塞、液压油缸和 高压水缸组成。活塞由大、小两部分组成，靠油压 作用在大活塞上使活塞运动，小活塞则完成对水的 的增压工作。 P出水=A大/A小XP油
7.3射流加工的主要工艺指标
一、切割速度、厚度及其影响因素 工作介质：有磨料的切割力高于纯水射 流。 射流压力：提高该项，有利于提高切割 厚度和速度，但增加设备的 成本。 合适的靶距可获得最大的切割速度。
二、加工精度及其影响因素
工件切割形状及尺寸精度主要受喷嘴运动轨 迹精度及喷嘴内径直径的影响。喷嘴运动轨迹由 CNC数控系统控制。喷嘴内径直径越小，加工精 度越高。 切边质量受材料性质的影响很大。软质材料 可获得光滑表面，塑形好的材料可以切出高质量 的切边，对于复合材料易引起材料离层或起鳞， 切割较大厚度工件时，断面质量随切割深度发生 变化。
电子枪系统
聚焦系统
抽真 空系 统
电子束
工件 电源 及控 制系 统
的材料达到几千摄氏度， 致使材料局部熔化或蒸 发，来去除材料。
电子束加工原理
作业：P112 2、3；电子束加工原理
二、射流加工的分类 根据射流介质的不同，分为纯水射流加工、磨 料水射流加工和聚合物水射流加工3类。 1、纯水射流加工 使用工业用水作为工作介 质。因切割力较小，用于切割软质材料，如纸、 橡胶、塑料、毛毯、玻璃钢、石棉板、木材和 纤维制品等。
水刀切割汽车地毯
磨料水射流加工技术课件.
1.简介
1.简介
磨料： 一般分为矿物系、金属系和人造系三类。
选用原则： （1）切割效果好； （2）价格低廉，货源头:
由水射流喷嘴、混合室和磨料射流喷嘴组成。
分类：
（1）按水射流的股数：单股射流喷头、多股射流 喷头 （2）按磨料输入方式：磨料侧进式射流喷头、磨 料中进式射流喷头、磨料切向进给式射流喷头
磨料水射流加工技术
目录
1. 简 介
2.磨料水射流的切割机理及切割规律
3. 磨料水射流加工技术研究现状
4.磨料水射流加工技术的特点、应用领域和发展
1.简介
水射流技术是近20多年发展起 来的新技术，其应用日益广泛。目 前已在煤炭、机械、石油、冶金、 航空、建筑、水利及轻工业等部门 应用，主要用来对物料进行切割、 破碎和清洗。尤其近年来随着高科 技的迅速发展，激光束、电子束、 等离子体和水射流，业已成为新型 的切割工具。其中激光束、电子束 和等离子体属于热切割加工，而水 射流是唯一一种冷加工手段。在对 许多材料的切割、破碎及表面预加 工中，水射流有其独特的优越性。
1.简介
水射流发展的四个阶段
第四阶段
第三阶段 第二阶段 第一阶段
迅速发展阶段
工业应用阶段
设备研制阶段
试验探索阶段
1.简介
磨料水射流的概念：
磨料水射流是以水为介质，通过高压发生装置获 得巨大能量，然后通过供料和混合装置把磨料加入到 高压水束中，形成液固两相混合射流，依靠磨料和高 压水束的高速冲击和冲刷，实现材料去除的一种特种 加工方法。
1.简介
磨料水射流的加工原理：
磨料水射流加工是运用液压增压原理，通过增压器或高压泵将水
增压至超高压，将电动机的机械性能转换成压力能，具有巨大压力能 的水再通过小孔喷嘴将压力能转变成动能，从而形成高速水射流并在 混合室内产生一定的真空度，磨料在自重和压力差的作用下被吸入混 合室，与水射流产生剧烈紊动扩散和混合，形成了高速磨料水射流， 并以极高的速度经磨料喷嘴冲击工件。磨料水射流冲击工件后，材料 上局部应力场高速集中，并快速变化，因而产生冲蚀、剪切，直至材 料失效而被切除。 在磨料水射流加工过程中，起加工作用的主要是磨料粒子，水射 流作为载体使磨料粒子加速，由于磨料质量大，硬度高，所以磨料水 射流与纯水射流比较，其射流动能更大，加工效果更强。
磨料水射流的原理
磨料水射流的原理
磨料水射流是一种利用水流带动磨料颗粒进行高速喷射来加工材料的方法。
其原理如下：
1. 水泵供水：通过水泵将水从水源中抽取出来，然后送至磨料喷射系统中。
2. 磨料供给：磨料颗粒通常被存放在一个磨料仓中，通过给料装置将磨料颗粒送入水射流系统。
3. 压力增加：水从水泵进入磨料喷射系统后，经过多级增压泵逐步增加压力，通常可以达到几千巴的高压。
4. 水射流形成：压力增加后的高速水流通过喷嘴射出，形成一个高速的水射流。
5. 磨料混合：磨料颗粒通过给料装置进入喷嘴，在高速水流的冲击下与水流混合，形成磨料水射流。
6. 磨削作用：高速水射流中的磨料颗粒对被加工材料表面产生冲击和磨削作用，从而去除材料表面的粗糙层或者实现特定的加工目的。
总的来说，磨料水射流原理是利用高速水流带动磨料颗粒的冲击力和磨削作用，实现对材料的加工和处理。
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。
《高压水射流加工》课件
高压水射流清洗技术使用水作为清洗 介质，安全可靠，对环境和人体无害 。
适用范围广
该技术适用于各种材料的清洗，如金 属、玻璃、陶瓷、塑料等，广泛应用 于表面处理、化工、食品加工等领域 。
高压水射流表面处理技术
提高表面质量
高压水射流表面处理技术利用高 压水流对材料表面的冲击力，能 够改善材料表面的粗糙度、平整 度和光洁度，从而提高表面质量
的切割效率和精度。
适用范围广
该技术适用于各种材料的切割，如 金属、玻璃、陶瓷、复合材料等， 广泛应用于机械制造、航空航天、 汽车制造等领域。
环保节能
与传统的切割技术相比，高压水射 流切割技术不产生有害物质，噪音 和振动较小，有利于环保和节能。
高压水射流清洗技术
表面清洗效果好
安全可靠
高压水射流清洗技术利用高压水流对 物体表面的冲击力，能够有效地清除 各种污垢和杂质，具有较好的清洗效 果。
特点
高压水射流加工具有高效、环保 、低成本等优点，被广泛应用于 工业生产、建筑、采矿等领域。
高压水射流加工的原理
原理
通过高压泵将水或其他液体加压，形成高速水流，再通过喷嘴或切割刀具将水 流以极高的速度喷出，从而产生强大的冲击力和切割力，实现对材料的加工。
影响因素
影响高压水射流加工效果的因素包括压力、喷嘴直径、水流速度、加工距离等 。
绿色制造与可持续发展
在环保要求日益严格的背景下，研究 和发展绿色、环保的高压水射流加工 技术，以实现可持续发展。
05
高压水射流加工的实际应用案例
高压水射流加工在金属切割中的应用案例
总结词
高效、环保、低成本
详细描述
高压水射流加工利用高速水流对金属进行切割，相比传统机械切割具有更高的效 率和精度，同时减少了对周围环境的污染和噪音。此外，由于水流的冲击力可以 调节，因此切割成本相对较低，适用于各种金属03
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。
水射流知识点总结
水射流知识点总结一、水射流的基本原理水射流是一种利用水作为驱动介质，高速出口的水流形成高压射流，通过增压泵将水加压，形成流速高于音速的射流，再通过喷嘴和加速管将高速射流喷射到工件表面进行加工的一种先进切削工艺。
1.水射流加速原理水射流系统由增压泵、高压软管、进口阀、加速管和喷嘴等组成。
增压泵将水加压至300-400MPa,使其成为流速高达1000-2000m/s的射流。
通过喷嘴和加速管将高速射流喷射到工件表面进行切割。
由于喷射出的流速非常高，因此水射流能够在短时间内将工件切割成所需要的形状。
2.水射流磨料混合原理水射流磨料切割技术是在水射流技术的基础上，通过添加磨料到高速射流中，利用磨料的抛射作用来增加水射流的切割能力。
添加磨料可以有效提高切割效率和精度，对于硬质和耐磨材料的切割效果尤为明显。
3.水射流清洗原理水射流清洗技术是利用高速水射流对工件表面进行清洗，通过高速水射流的冲刷作用，可以有效去除表面的污垢和氧化物，达到清洗和除锈的目的。
相比传统清洗方法，水射流清洗技术更加节能环保，清洗效果更好，适用于各种材料的清洗。
二、水射流的应用领域水射流技术因其高效、环保、精确、无污染等优点，在众多领域得到了广泛应用。
1.航空航天在航空航天领域，水射流技术可用于切割和清洗飞机零部件、发动机零部件等，能够实现高速、精确的切割，保证零部件的质量和精度。
2.汽车制造汽车制造领域，水射流技术可用于切割车身板、切割车轮、清洗发动机和底盘等，具有高效、精准的切割能力，可以有效提高汽车生产效率和产品质量。
3.船舶制造在船舶制造领域，水射流技术可以用于切割船体板、清洗船体表面、清理船体内部等，具有高效、环保的优点，可以有效避免对海洋环境的污染。
在矿山开采领域，水射流技术可用于切割硬岩石和煤矿等，具有高效、无污染、安全可靠等优点，可以有效提高矿山开采的效率和安全性。
5.建筑工程在建筑工程领域，水射流技术可用于切割混凝土、清洗建筑物表面、除污等，具有高效、环保、无污染等优点，可以提高施工效率和质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水射流加工姓名： 王劲雄 专业： 08级机械设计制造及其自动化1班摘要水射流加工技术是近三十年来迅速发展起来的一门新技术。
水射流切割工作原理是首先通过转能装置(泵或增压器)，将发动机(电机或内燃机)的机械能转变成低速水的高压能；接着通过喷嘴小孔喷出高速射流，将压力能转换成高速水射流的动能；最后当高速水射流冲击加工工件时，动能又重新变成作用于材料表面的压力能，当该压力能超过材料的断裂强度时材料就被切割。
水射流切割有以下一些优点：切割中无粉尘与烟雾污染；不会产生热变型；不需刃磨刀具，不需调整更换刀具；容易实现自动化；可加工热切削无法加工的材料，且不受材料厚度的限制；切缝小，切割质量好，成本低等。
由于水射流切割技术有如上所述的优点，所以受到工程技术界广泛重视。
在工业中推广应用，它与激光束、电子束和等离子切割，合称现代工业切割的四大高新技术。
水射流除用于切割之外，还可用于除锈、清洗等方面，涉及到医学、国防、机械、城建等许多领域。
本文重点讨论水射流加工的设备组成及应用方向，发展趋势，以及对水射流相关工艺参数的分析讨论等。
关键词 水射流加工 优点点 加工应用 工艺参数第一章 工作原理及其基本机构1.1工作原理水喷射加工的基本原理是利用液体增压原理， 通过特定的装置 （增压器或高压泵） ， 将动力源 （电动机）的机械能转换成压力能， 具有巨大压力能的水再通过小孔喷嘴将压力能转变成动能， 从而形成高速射流， 喷射到工件表面， 达到去除材料的加工目的。
如图1.1所示， 贮存在水箱中的水经过滤器 1 处理后， 由水泵抽出送至由液压机构驱动的增压器增压， 水压增高。
然后高压水通过蓄能器， 使脉动水流平滑化。
高压水与磨料在混合腔内混合后， 由具有精细小孔的喷嘴 （一般由蓝宝石制成） 喷射到由工作台固定的工件表面上， 射流速度可达300-900m/s （约为音速的1-3 倍） ， 可产生如头发丝细的射流， 从而对工件进行切割、 打孔等。
水喷射加工系统主要由增压、 供水、 增压恒压、 喷嘴管路、 数控工作台、 集水和水循环处理等系统构成。
如果是磨料射流加工装置， 则还有磨料与水的混合系统。
其中增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分， 增压器获得高压是利用大活塞与水活塞面积之差来实现的。
增压器的工作原理图见图1.2。
小大油出水／ＡＡP P （Ｐ —压力；Ａ—活塞面积） ， 增压比即大活塞与小活塞面积之比， 通常为 （１０-２５）：１，因此增压器输出高压水压力可达１００-７５０ＭＰａ。
集水器的作用主要是回收喷射水和磨料， 通过水循环处理系统处理后， 供水箱重复利用。
一般在集水器内放入金属球， 从工件背面喷出的水射流， 经金属球的旋转对其产生缓冲作用， 从而使水射流的能量快速消减。
图1.1图1.21．2磨料水射流设备的研究现状磨料水射流切割系统有如下部分组成：1．2．1液压系统液压系统主要由油压部分、水压部分以及辅助设备等组成，其主要作用是提供稳定的高压水[21。
以PH值为6．8、精滤且压力为O．4．0．9MPa的软化水或反渗水、混合层软水供给增压系统。
水质将影响喷嘴的使用寿命和整个机器的工作质量。
水在400MPa下会产生大约12％的收缩，蓄能器的功能是补充其收缩，使水压变化保持在±5％之内，以维持输送连续、稳定的流体到喷嘴。
1.2．2喷头喷头的主要部件是喷嘴，纯水切割头包括高压水开关阀，水喷嘴。
磨料水射流还包括使磨料与水相混合的混合室，以及混合后的喷嘴，如图1.3所示。
喷嘴是磨料水射流的关键部件之一，喷嘴材料必须具有高硬度、高耐磨性，按原理可分为机械加工和特种加工两大类。
迄今为止，喷嘴的设计和使用寿命仍未达到满意的程度。
图1.3喷嘴内部几何形状和尺寸是影响磨料水射流结构和动力特性的主要因素之一。
尤其是在系统基本参数一定情况下，改变喷嘴的内部形状和尺寸是调整和优化射流结构，加速磨料颗粒速度，提高射流冲蚀性能，获得最佳切割效果的主要手段。
常用喷嘴内部基本结构如图1．4所示，分为圆锥收敛型喷嘴、圆锥带圆柱段型喷嘴和流线型喷嘴。
]通过大量的实验发现圆锥带圆柱段型喷嘴收缩角，圆柱段长径比为l／d=2．5．3，收缩段与入口和出口圆柱段采取平滑过渡的倒角的时候，喷嘴的加速性能和收敛性能最佳。
证明收敛型喷嘴和喷管型喷嘴使试样产生的质量损失差别很小，但是喷管型喷嘴获得最大质量损失的靶距要远远小于收敛型喷嘴。
比较合适的喷嘴形状为：对于收敛型喷嘴。
对于喷管型喷嘴，≥2d。
出口扩散角大于30。
时对水射流的形成没有影响，如图1．5所示。
利用有限的实验数据建立数学模型，并对其进行优化，可以在一定的压力条件下，使喷嘴的输出功率达到最大值，从而达到提高水射流效率及降低耗的目的。
图1.4图1.51.2．3辅助剂供给及控制系统其作用是向射流中加入一定量的磨料或化学添加剂以提高射流性能、切割效率o1．2．4数控系统数控系统控制工件与喷头的相对运动，使切割运动按给定的轨迹进行1． 2．5废液回收处理系统主要负责回收废液，使磨料、化学添加剂循环使用，不至于污染环境。
第二章加工特点应用及新技术2.1水切割加工技术的特点水射流加工有两种类型：纯水射流，磨料水射流。
纯水射流顾名思义就是利用高压高速水流对工件冲击作用来去除材料的，是最早的水切割方法。
第一次商业应用始于20世纪70年代中期，用于切割瓦楞纸板。
磨料水射流是高速水射流束与磨料粒子相混合形成的液固两相介质流，利用高速射流带动磨料粒子，通过水蚀冲击和磨料粒子锋利的棱角进行切割。
与纯水射流相比，磨料水射流主要是通过磨料颗粒侵蚀材料，切割能力强大成百上千倍。
二者都有其用武之地。
纯水射流可切割软质材料，而磨料水射流则切割硬质材料，如钢材、石材、复合材料和陶瓷。
最常用的磨料是石榴石。
高压水射流切割技术之所以能够迅速地在实践中得到应用和关注，是与其具备鲜明的技术特点，能够满足日益增长的社会生产需求分不开的，与其他诸如机械切割、火焰切割、激光切割、等离子切割相比，高压水射流切割具有其独特的优点：(1)加工范围广。
可以加工不同材质的工件，可以加工某些难以用传统加工方法切割的材料，几乎不受被切割材料的限制：(2)加工能力强。
可切断180Inm厚的钢板．250IIlm厚的钛板，470层每层厚达65n埘的石墨环氧树脂合成板等；(3)无接触切割。
水射流属于点切割，切割反作用力极小，不会产生附加应力变形，对于薄壁零件的切割十分有利：(4)冷加工方式。
由于水本身就是切割工具和最佳冷却液，因此切割过程中所产生的热量绝大部分被迅速带走，不产生热变形和金相组织变化，因此可以有效地进行热敏材料、易燃易爆材料和易变性材料的切割，如军事和消防中的水射流切割排爆；(5)便于实现一机多能和自动化、数控化。
高压水射流是全方位点切割器，无须打孔，可以在任一点切割出复杂形状，因此程序化和数控操作十分便利。
另外采用CAD／CAM控制加工，可以达到高精度，重复加工能力强；(6)材料利用率高。
切割缝隙(纯水切割的切口约为.1-1.1mm，磨料水射流的切口约为O．8～1．8mm)及切割边缘都很小，切割可以精确控制，因此样板可以嵌套或者相切排列，充分利用每一块材料，减少废料；(7)应用灵活、适用广泛。
高压水射流的最终执行机构是切割头，其余均为辅助单元。
因此，利用高压软管将切割头和辅助设备分开，可以远距离、独立、灵活地使用。
国外商业应用中已经有缘壁切割机、机器人除锈、清洗等设备，从高空到水下都可以应用：(8)卫生、环保。
因为是湿切割，比较清洁卫生，可以切食品、药物、器官等，也可以避免某些粉末材料产生灰尘，如石膏、石棉、纤维、纸张等，尤其适用于有防火要求的作业场合；(9)切口质量好。
切口表面平整光滑，棱边无毛刺，切割速度快。
在切割过程中，完全可以作为某些工件的最终工序。
水切割加工优点甚多，但也有局限之处，目前有待克服、改进或解决的问题主要有：(1)切割进给速度相对较慢。
比火焰切割慢10-100倍，因而成本较高；(2)固定投资大。
进口一台比较复杂完善的系统约需l0-60万美元不等，国产设备亦需30-40万元；(3)喷嘴磨损严重。
一般的碳化钨喷嘴其寿命只有2-4h，蓝宝石5-100h，红宝石50-lO0h，钻石800-2000h，因而加工成本较高；2.2加工应用众多的切割手段中，只有水射流切割属于冷态切割，直接利用加磨料水射流的动能对金属进行切削而达到切割目的，切割过程中无化学变化，具有对切割材质理化性能无影响，无热变形，切口窄，精度高，切面光滑，清洁无污染等优点，可加工传统加工及其它加工方法无法或难于加工的材料，如特种钢板(图1)、玻璃、陶瓷、复合材料(图2)、反光材料、化纤、热敏感材料。
随着人们对水射流切割技术了解的进一步加深，市场逐渐认识到水切割技术在金属切割行业的独特优势。
以激光切割为例进行比较，激光虽然在切割速度方面要远远优于水切割，但一般而言激光无法切割大于16 mm的金属板，而且激光切割材料的周边仍有一定的热影响区，水射流切割金属材料厚度一般可达50 mm以上，并且对材料无任何影响，再加上水射流对切割材料没有限制。
综合这些因素，很多原先选择激光或其它切割手段的用户转而选用水射流切割机。
图2.1水射流切割圆锥齿轮图2.2水射流切割厚钢板其典型应用如下：(1)切割金属的粗糙度达1．6um，切割精度达±0．10 mm，可用于精密成形切割；(2)专用于有色金属和不锈钢的切割中有着独到之处，无反光影响和边缘损失；(3)复合材料、复合的金属、不同熔点的金属复合体与非金属的一次成形切割；(4)低熔点及易燃材料的切割，如纸、皮革、橡胶(图5)尼龙、毛毡、木材、炸药等材料；(5)特殊的场地和环境下切割：水下、有可燃气体环境；(6)高硬度和不可溶的材料切割：石材、玻璃、陶瓷、硬质合金、金刚石等。
2.3新技术在水射流应用在金属切割行业中，追求高质量，高效率的直接成形加工，是目前国际上的发展趋势，“水射流切割机正是针对这种需求而在相关的技术应用上不断创新。
2.3.1 高精度的数控机床随着包括精密滚珠丝杆，伺服电机，谐振减速单元等技术的出现，机床可以达到更高的位置精度，反向间隙补偿，重复定位精度的提高，机床制造厂商将更大的精力投入到分析机床几何误差产生的原因，通过采用球杆测量仪和激光干涉仪等高精度测量器具检测机床几何精度并建立误差映射表来给予精度修正，以此制造高精度机床。
2.3.2大功率超高压系统提高水切割的能量，将提高切割能力。
水射流能量越大，切割效果越好，所以水切割机的压力和最大输出流量成为影响切割能力的主要参数。
目前，国际上对此也在做进一步地研究和试验，试验证明，当压力达到700 MPa以上时，也可以用清水切割薄钢板和较硬的复合材料，这样进一步提高增压器的压力，可大大提高水切割机的切割能力。