磨料水射流讲义加工技术
前混合磨料水射流喷丸强化技术
前混合磨料水射流喷丸强化技术摘要：近年来，前混磨料射流得到了发展。
前混磨料射流是将磨料和水在高压水管路中均匀混合成磨料浆水，然后由磨料喷嘴喷出形成磨料射流，其速度比水射流高75%左右。
因此，预混磨料射流中的磨料动能高，从而达到高效、优质、无污染的喷丸效果。
关键词：喷丸强化技术。
水射流。
供料方式。
针对前混合磨料水射流喷丸强化技术的工作原理及其供料系统,比较出前混合磨料水射流与后混合磨料水射流喷丸技术之间的差异,从而确定了采用该技术的优越性。
一、前混合水射流强化技术的特点传统的喷丸强化工艺因其具有提高金属零构件抗疲劳断裂和抗应力腐蚀断裂能力而得到了广泛的应用,但是还存在以下不足:（1）由于零构件的凹槽部位和粒不能有效撞击,易产生喷丸死角,造成无法实施强化或喷丸强度不足;（2）喷丸强化表面粗糙度达不到要求;（3）气动高强度喷丸效率低,不能达到节省能源的目的;（4）不能达到环保的要求。
与传统喷丸强化工艺相比,高压水射流喷丸强化技术具有以下特点:1）能对存在狭窄部位、深凹槽部位的零件表面以及复杂结构零构件、微小零件表面等进行无死角喷丸强化;2）通过调整射流压力能对不同硬度的材料进行大面积喷丸强化,具有广谱性,尤其适用于超高硬度、超脆材料零构件的表面喷丸改性;3）喷丸表面粗糙度值变化很小,可减少应力集中现象,提高强化增益效果;4）对喷丸装置抗压性要求较低,有利于降低生产和维护成本;5）喷丸表面温度变化较小,不会改变材料的物理性质和化学性质;6）喷头体积小,移动方便,易于实现光控、数控及机械手控制,提高喷丸强化质量;7）整套工装体积不大,可以装在机动车上进行远距离操作和外场作业;8）强化过程中不会产生有害气体及粉尘,有利于环境保护和操作者的健康绿色喷丸强化。
二、前混合水射流强化机理前混合磨料水射流喷丸强化技术是将混合磨料技术引入到喷丸领域,以实现优质、高效、节能、安全、环保的湿式绿色喷丸强化新工艺。
高压水射流喷丸强化机理就是将携带巨大能量的高压水射流以某种特定的方式高速喷射到金属零构件表面上,使零构件表层材料在再结晶温度下产生塑性形变(冷作硬化层),呈现理想的组织结构(组织强化)和残余应力分布(应力强化),从而达到提高零构件周期疲劳强度的目的。
磨料水射流抛光技术及其发展
邵飞等 磨料水射流抛光技术及其发展磨料水射流抛光技术及其发展邵飞,刘洪军,马颖(兰州理工大学有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州730050) [摘 要] 磨料水射流抛光技术是应用于表面抛光加工的新技术。
利用含有细小磨料粒子的抛光液在高压作用下,与工件表面发生冲击、冲蚀而微去除材料,以达到抛光目的。
论述了磨料水射流抛光技术的基本原理和特点,以及影响抛光效果的主要工艺参数,并对其发展趋势进行了展望。
[关键词] 磨料水射流;表面抛光;磨料;工艺参数[中图分类号]TG175;TP69 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2007)03-0064-03Polish i n g Techn i ques and D evelop m en t of Abra si ve W a ter JetSHAO F ei,L I U H ong 2jun,M A Ying(Key lab .of Advanced Non 2ferr ousMaterials,Lanzhou University of Science and Technol ogy,Lanzhou 730050,China )[Abstract] Polishing technique of abrasive water jet (AWJ )is an advance p r ocess which can be app lied t o sur 2face polishing .It makes use of high p ressure liquid which has tiny abrasive t o for m an effect of i m pact and er osi on on work 2p iece for polishing pur pose .The postulate and s pecialty of AWJ were summarized .The mostly technique para meters were illum inated .The tenydency of AWJ was vie wed .[Key words] Abrasive water jet;Surface polishing;Abrasive;Pr ogress para meter0 引 言[收稿日期]2006-11-31[作者简介]邵飞(1976-),男,江苏宜兴人,在读硕士,主要从事S LA 原型表面处理的相关技术研究。
水射流加工技术
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。
高压水射流及磨料射流切割技术介绍ppt下载
④切割面上受力小，即使切割薄板成型材，切口也不会 被破坏；
二、磨料射流基本理论
⑤切缝窄，被切割材料损耗小，切面光滑，无毛边（切 割速度太快会产生少量毛刺）；
⑥切割时几乎无粉尘，也不产生有毒气体，工作条件相 对来说较清洁；
• 靶件参数 – 靶件强度 – 靶件硬度 – 靶件孔隙度 – 靶件渗透率
一、水射流基本概念与原理
9.水射流动力学计算公式
1）基本方程式 （1）伯努利方程
P1 V12 P2 V22
1 2 2 2
其中，P -- 压力，V-- 速度。 （2）连续方程
1V1A1 2V2 A2
2）射流速度 V = C (2P/)1/2
缺点：（1）功率消耗大；
实验压力20MPa，砂比6.
磨料射流切割系统的纯切割时间为6小时58分钟（压力大于45MPa以上的时间）。
(2)喷嘴的耐磨性好，寿命长；
1）50～60年代：探索和实验阶段
24 Q2 /D5R1/4
（3）高压部件: 泵、密封、喷嘴、管、阀寿命短。
W = PQ
实验套管壁厚11.
当P – Mpa，Q -- cm3 /s，ρ-- g/cm3 时，喷嘴直径为：
8）管路压力损失
ΔP = 71.24 Q2 /D5R1/4 其中，ΔP --管路压力损失，MPa/m；
Q -- 射流流量，cm3/s； D -- 管路内径，mm； R -- 雷诺数，R=21115(Q/D)。 管路压力损失与流量平方成正比，与管路内径5次方成反比。
一、水射流基本概念与原理
10.主要应用
磨料射流切割技术最早出现在上世纪60年代的美国，国际上 对磨料射流大规模的研究和应用始于70年代末，在80年代得到迅 速发展。国内最早开始研究磨料射流技术的单位有：淮南矿业学 院、焦作矿业学院、中国石油大学（华东）、中国矿业大学等等。
磨料水射流加工材料去除机制及影响因素分析
收稿日期：２０２０－１０－１３作者简介：李福来（１９８７—），山东青岛人，助理工程师，主要从事焊接、磨料水射流加工等研究。
磨料水射流加工材料去除机制及影响因素分析李福来１，２，荆正军１，２，马少华１，２，杜明超２（１．石油工业训练中心，山东青岛２６６５８０；２．中国石油大学（华东）机电工程学院，山东青岛 ２６６５８０）摘要：对磨料水射流加工过程材料的去除机制及相关影响因素进行了分析，结果表明：工件表面材料的去除主要取决于磨料粒子的切削、铲削以及压痕成坑等侵蚀行为的综合作用，介质水起到加速粒子以及冷却工件作用，保证加工过程材料无热变形现象发生。
影响工件切割效果的因素有很多，包括射流压力Ｐ、进砂比、进给速率Ｖ以及喷嘴高度ｈ等，其中射流压力Ｐ和进砂比影响工件切割深度和切割效率，进给速率Ｖ影响切面质量及切缝角的大小，喷嘴高度ｈ影响切缝形态及切割深度，ｈ过大时射流束失去聚合性，出现发散现象，无法完成预设切割深度。
关键词：磨料水射流；材料去除机制；射流压力；进给速率；喷嘴高度中图分类号：ＴＨ１７．１；ＴＨ６９１．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）０２－０１２９－０４ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａｔｅｒｉａｌＲｅｍｏｖａｌＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＦａｃｔｏｒｓｉｎＡｂｒａｓｉｖｅＷａｔｅｒＪｅｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＬｉＦｕｌａｉ１，２，ＪｉｎｇＺｈｅｎｇｊｕｎ１，２，ＭａＳｈａｏｈｕａ１，２，ＤｕＭｉｎｇｃｈａｏ２（１．ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｄｕｓｔｒｙＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ；２．ＭｅｃｈａｎｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（ＥａｓｔＣｈｉｎａ），Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｒｅｌａｔｅｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｉｎａｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｊｅｔｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｏｎｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｕｒｆａｃｅｍａｉｎｌｙｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｂｒａｓｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｃｕｔｔｉｎｇ，ｓｌｏｔｔｉｎｇａｎｄｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｐｉｔｔｉｎｇ．Ｔｈｅｍｅｄｉｕｍｗａｔｅｒｃａｎａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｃｏｏｌｄｏｗｎｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｎｏｍａｔｅｒｉａｌｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｊｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅＰ，ｓａｎｄｆｅｅｄｒａｔｉｏ，ｆｅｅｄｒａｔｅＶａｎｄｎｏｚｚｌｅｈｅｉｇｈｔｈ．ＴｈｅｊｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅＰａｎｄｓａｎｄｆｅｅｄｒａｔｉｏａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｅｆｅｅｄｒａｔｅＶａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｋｅｒｆａｎｇｌｅ，ａｎｄｔｈｅｎｏｚｚｌｅｈｅｉｇｈｔｈａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｓｌｉｔｓｈａｐｅａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈ．Ｗｈｅｎｈｉｓｔｏｏｈｉｇｈ，ｔｈｅｊｅｔｂｅａｍｗｉｌｌｌｏｓｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｅｔｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈｃａｎｎｏｔｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｂｒａｓｉｖｅｗａｔｅｒｊｅｔ；Ｍａｔｅｒｉａｌｒｅｍｏｖａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｊｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅ；Ｆｅｅｄｒａｔｅ；Ｎｏｚｚｌｅｈｅｉｇｈｔ 磨料水射流作为一种冷态加工工艺技术，在制造业中有广泛的应用，如管材切割［１］，工件结构物表面除锈［２］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。
磨料水射流抛光技术
ｏｉ ｏｋ ｌ Ｐ ｏ 伴ｓ ｅ ｈ ｂ ａ ｃ ｌ ｈ ｐｌ ｉ ｔ ｓ 气 ｔｙ ｕ ｃ ｗ ｉ ｈ ｏ ｐ ｓ Ｐ ・ ｓ ｇ 困ｒ ｂ ｅ ｏ ａ ｆ ｉｓ ｃｖｏ ｅ ａ ｍ ｘ ｅ ｓ
硕士学位论文
Ｋ ｙ 。 ：５ ｒ ｔ ； ｒ ｌ ｗａ ｒｃ Ｐｌｈ ｇ Ｐ ５．沪 功加： ｕ ｃ ｅ， 川５ １ ｏ ｙ Ａ ａｖ ｔ ｊ ｏｉ ｉ ； ｒ １ ． ｅｔ ｓ司 ｅ 人ｐ ｔ ｐ ｂ ｓ ｅ ｅ ｔ ｏｅ ： ｓｎ 眠 吕 抽
ｈ ａ ｔ ｖ ｂ ｌ ｃ ｒ０ Ｐ ｓ ｆ ｅ ｈ ｅ Ｔ ｅｆｃ ｒ ａ ｕｔ Ｐ ｔ ｙｅ ｒ‘ ｒ ｇ．ｓ胡ｄ ｏ ｅｅｂｌ ｅ ａ ｍ ． ｒ ｅ ｃ ｃ ｏ ｈ ｏ ｔ ｕａ ｏ ｕ ｓ ｕ ｓｍ ｔ ｎ ｕ Ｐ ａ ｅ 招ａ Ｃ ｑ ｒ ｅ
ｖ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｌ ｐ 面ｎ ｅ ｎ ｕ ａ ｔｓ ａ ｂｎ ａ ｎ ｙ ｇ ｅ．ｂ 加ｔｒ ｉ ｇ ｔ ｂｉ ｐ ａ ｅｒｈ ｅ ｅ ｇｉ ｂ ｕ吨 Ｏｂｇｎ ｅ ｓ ｒｏｏ ａ ｔ ｌ
拍ｕ ｎｓ 沙 ｃ
兰州理工大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明： 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均 己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
原型的过程１ １ ３ 。 快速成型制造思想的初始思路如图１１ ． 所示， 将三维实体截成一系列连续薄切片的
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２ 、不保密团。
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） ’ （ 请在以上相应方框内打 “矿，
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飞机复合材料磨料水射流加工
复合材料 世界飞机复合材料磨料水射流加工用于复合材料修边的A W J工艺自20世纪80年代引入以来，取得了很大的进展，现在已成为一种飞机工业广泛接受的主流工艺，如今，几乎所有的飞机制造商都采用AWJ技术对复合材料进行修边。
但仍需提高夹具、AWJ工具切割头以及端部受动器技术，以满足更多零件外形和尺寸需求。
新软件和离线编程对于飞机工业接受AWJ系统也至关重要。
Machining Airframe Composite With Abrasive Waterjet碳纤维复合材料作为商用飞机的结构材料，其应用得到了引人瞩目的增长。
这种材料在波音787飞机的用量占飞机结构重量的50%，在空客350XWB飞机中的用量占飞机结构重量的52%。
由于技术、环境和成本的原因，磨料水射流（A W J）已成为碳纤维复合材料修边和切割的一项重要的技术。
AWJ的切割速度比传统的刨削快，同时采用A W J切割可获得良好的表面光洁度和高的整体性。
近年来，A W J在硬件、软件、工艺可靠性、机动性和生产率等方面取得了重要进展，已成为飞机制造商及其子公司承包商的主要工具。
本文简要介绍了A W J技术的硬件、软件和常规应用加工工艺（如碳纤维复合材料的修边和钻孔）。
复合材料系统飞机喷气式发动机和飞机机体组件上用的复合材料主要包括有机复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。
例如，喷气式发动机的冷端部位可包含有机复合材料、金属基复合材料以及金属间化合物。
其中有机复合材料组件主要包括风扇结构、风扇叶片、进气口和出气口导向叶片、定子叶片以及控制罩。
Graphite-PMR-15结构部件在诸如GE F110、F104、PW-1120和1130发动机上应用。
热端部位（如燃烧室和涡轮排气）则需要一些金属间化合物、单晶超合金、陶瓷基复合材料或碳/碳复合材料，以满足高温性能的要求。
有机复合材料尤其是航空结构用碳纤维复合材料，最初仅在军用飞机上应用。
现在，碳纤维复合材料已广泛应用到商用飞机的部件中，如机翼部件（蒙皮、翼梁、前缘、副翼），机身部件（面板、长桁、机身梁、舱门），尾翼部件（垂尾/平尾、蒙皮、方向舵、副翼），龙骨梁，中央翼盒或腹部整流罩。
微细磨料水射流切割技术研究
微细磨料水射流切割技术研究发布时间：2022-10-19T07:31:30.800Z 来源：《中国建设信息化》2022年第11期第6月作者：龙伟崔志刚[导读] 微细磨料水射流切割技术时基于常规的高压磨料水射流切割技术而发展起来的新型精密加工技术。
本文探讨了龙伟崔志刚四川新川航空仪器有限责任公司 618300摘要：微细磨料水射流切割技术时基于常规的高压磨料水射流切割技术而发展起来的新型精密加工技术。
本文探讨了微磨料水射流切割加工的原理、相关技术，阐述其技术应用。
随着微磨料水射流切割技术的研究不断深入，其应用范围也将不断扩展，具有巨大的市场空间。
关键字：微细磨料；水射流；切割1、引言水射流技术最早在煤矿开采中使用，随着技术发展进入加工制造业，在切割加工领域得到广泛应用。
当水流经由微小口径的喷嘴以高压喷射的方式冲击到工件材料上，工件材料会由于水流的动能而产生割裂、剥落等变化。
当高速水射流中含有少量细小磨料颗粒并作用于加工工件表面时，可以借助高速磨粒的动能及其锋利的菱角刮擦工件表面，达到去除工件材料表面的目的。
和常规高压磨料水射流技术相比，微磨料水射流的射流压力更低，射流速直径和磨料粒径均较小，既保持了常规磨料水射流技术的有点，又提高了加工效率，可用于精密切割。
2、微磨料水射流加工基本原理微磨料水射流加工技术是通过供料系统提供微细磨料，将高压水与微细磨料混合加速，经过微细喷嘴形成微细射流，通过微细磨料对被加工材料的冲蚀实现材料的微量去除。
目前国内外的微磨料水射流加工主要有前混合式射流和后混合式射流两种。
前混合式射流预先将水、磨料、添加剂放入磨料罐，增压泵将水加压后进入磨料罐顶部将磨料从底部压出，经喷嘴形成磨料水射流对工件进行加工。
这种方式可以保证水和磨料混合均匀，系统压力较低，射流密集性好，能量利用率高；缺点是系统较为复杂，喷嘴由于极易磨损而寿命不长。
该技术适合精加工。
后混合式射流是先将低压水加压后经过切割头中的水喷嘴形成高速水射流，高速水射流在加速管内与磨料混合加速后经磨料喷嘴形成磨料水射流对工件进行加工。
磨料水射流加工技术的研究现状
了提高加工表面质量， 许多学者进行了大量研究 !"$’!"。 ()*+,- !."、 /0 1234,5 !6"、 70 89-: !""以氧化铝陶瓷作为试 样， 研究了射流入射角 （射流束中心线与水平面之间的夹 角） 对加工质量的影响， (0*+,- 发现当入射角为 6#%6;’ 时， 切割深度最大， 因此他们提出用喷嘴摆动技术来提高 光滑区切割深度， 结果发现， 采用喷嘴摆动技术可使光滑 区切割深度增加 <#=， 最佳的摆动角度为 ’;%>#(， 最佳的 !"! 磨料水射流工艺参数对切割性能和切割质量的影响 （!） 影响磨料水射流切割性能的因素 由于磨料水射流切割是一个非常复杂的过程，因此 影响磨料水射流切割性能的参数很多 !"!#"""， 包括动力学参 数 （水喷嘴直径、 水压力） 、 磨料参数 （磨料材料、 尺寸大 小、 流量） 、 磨料喷嘴参数 （磨料喷嘴直径、 长度、 材料） 、 切 割参数 （切割速度、 靶距、 冲击角度、 切割次数） 、 工件参数 （硬度） 等。 但易于控制的工艺参数主要有水压力、 磨料参 数、 切割速度和靶距等。 评价切割性能的指标主要包括切穿深度、切口形状 （切口上、 下部的宽度和切口锥角） 、 加工表面质量 （粗糙 度和波纹度） 等。 工艺参数对切割深度的影响 （"） 切割深度是评价磨料水射流切割性能的一个重要指 标，为此许多学者试验研究了工艺参数对不同材料的切 无论是韧性材料、 脆性材料 割深度的影响 !!$%"。结果表明， 还是复合材料， 工艺参数对切割深度的影响是一致的。 水压力的影响： 水压力增大时， 切割深度几乎呈线性 增加， 这是由于水压越大， 水射流的速度就越高， 其动能 也越大， 磨料所获得的动能也越大， 射流的切割能力就增 加， 因此能够达到的切割深度就越大。 磨料因素的影响： 在磨料水射流加工中， 磨料对材料 的切割作用达到 "#$ 以上，磨料耗费占切割总耗费的 磨料流量、 磨料的粒度和硬度是主要的因素。 !#$%&#$， 磨料流量增加，切割深度增加，但不随磨料流量线性增 加， 而是减小了增加率， 这是因为磨料流量增加， 会使磨 料间相互碰撞的几率增加， 消耗了部分能量， 因此减小了 每个磨粒的切割效率。磨料硬度越高， 切割深度越大， 最 佳粒度为 &# 目， 这是由于大颗粒磨料质量大， 不易加速， 小颗粒磨料质量小， 加速后动能达不到较强的切割能力。 切割速度的影响： 切割速度增加， 切割深度减小， 这 是由于切割速度增加时，磨料对工件的重复切割运动减 少， 使较少的磨粒冲击工件表面， 因此切割深度减小。 靶距的影响： 随着喷嘴靶距的增大， 磨料水射流的集 束性逐渐降低， 并且使磨料的动能减弱， 冲蚀能力下降， 使切割深度减小。 （&） 工艺参数对切割质量的影响 虽然水射流加工有很多优点， 但它也存在不少问题， 例如波纹区的产生会影响加工质量，要想获得理想加工 表面， 只有当工件厚度小于光滑区深度才可以。因此， 为 摆动频率视切割速度而定。70 89-: 认为采用喷嘴摆动方 法可使锥度减小 ;!=， 同时还可大大降低表面粗糙度。 /0 (,??9 !’#"研究了用喷嘴摆动技术加工低碳钢和铝时对表 面粗糙度的影响， 结果表明， 采用喷嘴摆动技术可使表面 粗糙度值减小 <#=， 并得出结论： 对比较薄的材料可采用 喷嘴摆动技术来提高表面质量，对于较厚的材料可采用 切割速度大的喷嘴摆动技术， 切割低碳钢时， 摆动角度应 大一些， 而摆动频率小一些， 切割铝时， 大摆动角度可提 高加工质量。 @0 A95+25+ !’’"、 70 89-: 为了提高切削质量，
磨料水射流加工结构陶瓷及陶瓷基复合材料的研究
图7避免打磨过渡表面气孔等缺陷。
②根据《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》RCCM2000版+2002补遗J册要求对于换料水箱所有对接焊口焊后均需进行100%液体渗透和射线检验，任何裂未熔合、蜂窝状缺陷、未焊透或咬边，任何长度大于或e/3两值中较小者的气孔（e：壁厚），都应拒收，于管壁薄，稍微大一点的缺陷都有可能超标。
③经过后期的射线检验，5号机换料水箱的一次检验合格率由刚开始的83%到最后的96.5%，表4为工艺方法使用前和使用后透视对比。
表4工艺方法使用前和使用后透视结果对比类型未熔气孔夹渣合计/总数使用前使用后231241126/1455/1456结论从射线检验的结果表明，所采用的焊接工艺方法是可行的，焊接一次合格率从起初的83%到96.5%满足合同要焊接质量优良，变形量小，得到了广核业主的一致好同时也为广东火电在核电建设中创下了良好的口碑。
参考文献:[1]压水堆核岛机械设备设计和建造规则.RCCM2000图6焊接顺序焊接示意图图1磨料水射流设备的示意图[6]通过增压系统，可将水压提高至700MPa，甚至以上。
高压水通过水路系统进入喷头，主要在真空卷吸作用下，磨料与高压水在喷头内的混合腔内混合后，从仅有数十微米到几毫米的混合喷嘴中喷出，其速度可以达到音速的两、三倍。
根据动能方程（式1），动能与速度的平方成正比，因此磨料水射流具有极高的动能。
（其中E磨料-磨料的动能的质量（kg）；P-压力（Pa）；ρ（m/s2）；Q-流量（m3/s）。
遇到陶瓷靶材后，巨大的磨料水射流的动能造成陶瓷磨料水射流切割陶瓷基复合材料的研究报道较少，磨料水射流是否适用于加工陶瓷基复合材料仍没有定论。
这也限制了使用磨料水射流加工陶瓷基复合材料。
参考文献:[1]CARTER C B,NORTON M G.Ceramic materials:engineering [M].New York:Springer,2013.[2]KRENKEL W.Ceramic matrix composites:fiber reinforced ceramics and their applications [M].Darmstadt John Wiley [3]LOW I -M.Advances in ceramic matrix composites Cambridge:Woodhead Publishing,2014.[4]FOLKES J.Waterjet —An innovative tool for manufacturing （a ）磨料水射流喷射方向平行于复合材料内的纤维轴线时，材料钻孔出口处的形貌（b ）磨料水射流喷射方向垂直于复合材料内的纤维轴线时，材料钻孔内的形貌图2。
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；
水射流基本理论讲解课件
目录
• 水射流概述 • 水射流形成机制 • 水射流动力学特性 • 水射流切割性能 • 水射流清洗性能 • 水射流案例分析
01
水射流概述
水射流定义
01
02
03
高速水流
水射流是以水为工作介质 ，通过加压设备或重力作 用，形成高速水流。
连续或脉冲
水射流可以是连续的水流 ，也可以是脉冲的水流， 这取决于使用的喷嘴类型 和操作条件。
水射流切割应用
工业制造
水射流切割广泛应用于汽车、航 空航天、船舶、电子等工业制造 领域，用于切割金属、非金属、
复合材料等各类材料。
建筑行业
水射流切割可用于混凝土、岩石等 建筑材料的切割，具有切割精度高 、损伤小等优点。
医疗领域
水射流切割在医疗领域也有广泛应 用，如手术中的组织切割、牙齿治 疗中的龋齿去除等。
水射流形成原理
液体压力与流量关系
当液体受到压力时，它会形成一条直 线射流。压力越大，射流越快，流量 也越大。
射流的形成与扩散
当液体的压力足够大时，它会以极快 的速度向外扩散，形成射流。随着射 流扩散，压力逐渐降低，速度也逐渐 减慢。
水射流形成过程
喷嘴设计
喷嘴是形成水射流的关键部件。 根据不同的需要，喷嘴可以有不 同的形状和尺寸。
2. 机身表面清洗：水射 流可用于飞机和航天器 机身表面的清洗，去除 附着的尘埃和污垢，提 高飞行器的气动性能。
3. 流体动力学研究：水 射流在航空航天领域中 还被用于流体动力学研 究，以了解流体与飞行 器表面的相互作用。
水射流在环保领域中的应用案例
总结词：水射流在环 保领域中应用广泛， 能够有效地处理环境 污染问题，提高环境 质量。
2014-03-水射流加工讲解
磨料水射流切割
一套完整的水切割设备由超高压系统、水刀切割头装置、水刀
切割平台、CNC控制器及CAD/CAM切割软件可以用来切割任何物质，如：钢材、钛、 合金、复合材料、大理石、陶瓷、防弹玻璃、玻璃钢、钢筋混凝土 制品、玉石、核原料、炸药及各种易燃易爆物质。 广泛应用于建筑、装饰、机械、航空航天、船舶、汽车、石
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。
磨料水射流切割
磨料水射流切割：
磨料水射流是普通水射流的发展，其实质就是在高压水射流中添
加一定数量、具有一定质量和硬度的磨料颗粒而形成液固两相射流。 由于在水中混入磨料颗粒，从而改变了水射流的流动特性和对物 体的作用方式。 将连续水射流的等速和对物体的静压作用改变为高速运动的磨
料颗粒对物体的高频冲蚀和磨削作用。
磨料水射流切割
磨料水射流的切割机理 磨料水射流的切割过程是射流与材料之间的相互作用过程在一
定的切割进给速度下，磨料射流的一部分以恒定的速度射向材料；
另一部分则随着射人深度增加切割效力减弱，于是切割面沿进 给方向出现弯曲。 由于磨粒自身惯性较大，并不随水射流载体偏转，因而导致磨 粒与水射流分离和磨粒在局部过分集中冲蚀。磨粒加速度越大，分
离折射角越大，集中冲蚀就越剧烈。
磨料水射流切割
磨料水射流的分类 根据磨料加入位置的不同，可以将其分为： 后混式磨料水射流 前混式磨料水射流。
磨料水射流切割
后混合磨料高压水射流切割技术原理：
后混合磨料水射流
是指高压水经水喷嘴形
成水射流后与磨料颗粒
进行混合的，它的混合
机理如图所示。
磨料水射流切割
前混合磨料高压水射流切割技术原理： 前混合磨料高压水射流切割是指为了提高水射流的切割效果，在 压力达到数十至数百兆帕的高压水中加入磨料颗粒，进而通过特殊 设计的孔径很小的喷嘴以数百米每秒(通常为2～3倍音速)的高速度
大厚度材料磨料水射流切割工艺及关键技术
５ Ｄ为超厚 板 ， 中厚 和 超 厚板 均 视 为 大厚 度 ０ｍｉ ＿ 而
发挥 其优 越性 。例 如 对 碳 素结 构钢 、 锈 钢 等 塑 性 不
材料 ， 割有 效 深 度 平 均 在 ８ Ｆｍ 左 右 ， 度 为 １ 切 ｉ ｌ 厚 Ｏ ｍｉ 的 １ ｒ８ ９ 不 锈 钢 板 切割 时 断 面呈 明 显 坡 Ｄ ＿ Ｃ １ ＮｉＴｉ 度； 对硬 质 合 金 、 理 石 等 脆 性 材 料 ， 度 超 过 ２ 大 厚 Ｏ ｍｉ ， 口断 面有 明显 坡 度和 波纹 。 Ｔ切 ｔ
磨 料水 射流 （ ＡＷＪ 切 割技 术 是进 入 ２ ） ０世 纪 ９ Ｏ 年代 以来 迅 速 发 展 起 来 的 特 种 工 艺 ， 以其 独 特 的 “ 、 ” 工特 性及 环保 、 效 、 冷 软 加 高 适应 性广 等 特点 ， 在 机械 制造 业 占有 越来 越 重要 的地 位 ， 对各 类 热敏 、 硬 脆材 料 的切 割更 具无 与 伦 比的优 越性 【 。 】 』 我 国磨 料水 射 流 加 工 技 术起 步 晚 ， 别 是 在 应 特 用研 究方 面 基 础 十 分 薄 弱 。 国产 机 床 自动 化 程 度
ａ ｖａ ａ ｅ ｏ ｐ ｒ ｄ ｔ ｔ ｒｃ ｔｎ ｒ ｃ ｓ ｃ ｏｒ ｎｇ ｔ ｌ ｎ ｈｅ ｍ ａ ｎｄ ｈａ ｄ ｂｒｔｌ ａ ｅ ｉｌ ｓｇｏ ｏｓ ｅ ｔ ｄ ｎｔ ｇ ｓ ｃ ｍ ａ ｅ ｏ ｏ ｈｅ ｕｔｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓａ ｃ ｄｉ ｏ ａ ｌｋｉ ｄｓｏｆｔ ｒ ｌａ ｒ ｉｔｅ ｍ ｔ ｒａ ｓｈａ ｏｄ ｐｒ ｐ ｃ ｓ
ｆｒｆ ｔ ｒ ｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ Ｂ ｔｂ ｃ ｕ ｅｏ ｔ ｗｎ ｆｅ ｉｌ ｅ ｈ ｒｃｅ ｉｔ ｓ ｓ ｅ ｉｌｙｉ ｕ ｔ ｇ ｂｇ ｔ ｉｋ ｅ ｓｍａｅ ｉｌ ，ｉ ｏ ｕ ｕ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ． ｕ ｅ ａ ｓ ｆｉｓｏ ｌｘｂｅｊｔｃ ａａ ｔｒｓｉ ，ｅ ｐ ｃａｌ ｎ ｃ ｔｉ ｉ ｈｃ ｎ ｓ ｔｒａｓ ｔ ｃ ｎ
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。
前混式磨料水射流切割技术黑龙.
于 ８０年 代 初研 究 出 了类 似 于水 力喷 砂的 后混 式 磨料 ７８ｎｍ ａ
水射 流技 术 该技 术 一经 形成就 以 它独特 的优 点 （例
３）切 割 大 理 石 板
如 加 工点 温 度低 、 无粉 尘 无 公 害 等 特 点 ） 迅 速 以
试 验 条 件 ： 压 力 ７５ 巴 ； 磨 料 供 给 量
利 用 ＡＪＣ一１型 高 速 磨 料 水 射 流 切 割 装 置 切 割 铸 铝 镁铝 合金 硬 质 合盒 玄武 岩 ，复
４１切割 铝扳
合材 料 、厚 玻 璃 钢 化玻璃 等取 得 了 良好 的效 果 但
试 验 条 件 ： 压 力 ７５ 巴 ； 磨 料 供 给 量
油 泵 站 组 成 。
范 围犬 ，切割 速度 快 ，切 口质 量好 ，均可 以与 其它 无
２ 切割 物 料的性 能 试验
刀具 切割 工艺 相媲 美
各项 切 割 试验 均 采 用 一次 切割 法 ，磨料 均 为 ２４＃
２ 与 其 它 切 割 方 法相 比， 前 混 合 式磨 料水 射 流
（ｄ ＝Ｏ ｇｒｎｍ ） 河 涉 ．喷 嘴 苴径 ３ｒ ａｍ
展 而被 广泛 用 于加工 金属 、非 金属 复合 材料 、难 加 ６．５ｋｇ／ｒ ａｉｎ； 靶 距 ８ｒ ａｍ； 横 移 速 度 ０ １５ｍｍ ／ｒａｉｎ；
工材 料及 脆性 材料 ；成 都 飞机公 司和 长沙 矿 山研究 院 大 理 石 板 抗 压 强 度 １０００ｋｇｆｃｍ ； 厚 度 ２０ｍｍ 试 验
油 缸 ； ６－油 泵 站
１ 前 混 合式磨 料 水射流 的 切割 试验装 置 前混 合式 磨料 水射 流供料 系统 如 图 １所 示 该 系 统 由水 象站 高 压磨 料 容 器 、喷 嘴 、 试验 台 油 缸