现代加工技术-06喷射加工教学讲义
喷射成型
喷射成形（Spray Forming）技术，也有人称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是廿世纪80年代以来，工业发达国家在传统快速凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。
喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。
这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。
采用喷射成形工艺制备的材料与用传统铸造或变形工艺制备的材料相比，由于在制备过程中的快速冷却使显微组织明显细化、析出相细小且均匀分布，从而使材料的化学成分和组织在宏观和微观上得到有效地控制，因此材料的力学性能几乎没有各向异性，使材料的总体性能得到了明显的提高。
这种新工艺与传统的粉末冶金工艺相比，由于从冶炼到坯件成形可在一个工序完成，省去了粉末冶金制粉、混料、压坯和烧结等多道工序，且可有效地控制材料中的氧含量与纯净度，这可使材料坯件的制造成本大幅度地降低。
当今，各工业发达国家利用喷射成形技术在高速钢、高温合金、铝合金、铜合金等先进材料的开发和生产方面已经取得了很大进展，其中高性能铝合金是喷射成形技术领域中最具吸引力的开发方向。
喷射成形技术的开发和应用喷射成形技术作为一种高新技术，其产品可广泛用于航天、航空、国防、汽车、化工、海洋和石油等工业领域。
国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用较少。
目前，已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材，其收得率可高达70%~80%，所生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000，其收得率为80%~90%。
而成形的合金材料主要有：铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。
现代加工技术-06喷射加工教学讲义共79页文档
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
Байду номын сангаас
现代加工技术-06喷射加工教学讲义
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
喷射技术大全(完整版)
气垫导轨和气垫车台
气垫导轨的整体结构及部 分主要配套部件如图1-2所示。 当导轨的喷气小孔喷气时， 在滑块与导轨之间形成一个很 薄的空气层——气垫，滑块就 漂浮在气垫上，可以沿着导轨 自由的滑动。 气垫有厚气垫与薄气垫之 分。厚气垫可做成气垫车，气 垫船等。薄气垫技术在国外已 被广泛用于起重重型物件，短 途水平运输业。 返回
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高压水射流反冲推进
水上摩托车是一种自带动力 装置的滑水板，作为一种竞技和 娱乐的工具，其驱动力是高速喷 射的水射流。 飞驰于水上的水上摩托车与 飞行于空中的喷气式飞机一样， 都是得益于喷出流体所产生的反 推力。由滑水板下吸入的水，经 涡轮后成为旋转的高压水。在稳 流器——静翼的作用下，变成直线运动的高压水流。最后，从尾部 的喷咀中射入大气，对滑水板产生强大的推动力。 高压水射流驱动水上摩托车的工作原理与图2-3所示喷水船基 本相同。喷水船借泵于船前吸水至船尾而运动。 返回
射流泵
射流泵又称喷射器，主 要由喷咀、吸入室、和扩 散器组成。扩散器又有喉 管入口（混合段） 、喉管、 扩散管等三部分组成，如 图2-2所示。 按工作流体的种类不 同，射流泵可分为液体射 流泵和气体射流泵（喷射泵）两种。 射流泵内没有运动部件，因此结构简单，工作可靠，安装方便， 封闭性好，便于综合利用废水、废气等有压能源。用这些能源为工 作流体，可节省能源，提高经济效益。
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热喷涂
使金属、合金 、金属陶瓷及陶瓷材料熔融或部分熔融，并获得 高的动能，成为雾化微粒，喷向工件表面，构成附着牢固的保护 层的方法，成为热喷涂。 常用的热喷涂方法有：电弧喷涂，火焰喷涂，等离子弧喷涂， 爆涂。 热喷涂在机械制造中的应用主要是： 提高基本材料的抗蚀性。钢、铁喷锌或喷铝，可提高抗大气腐 蚀或在高温下抗腐蚀及氧化能力。喷涂镍硼硅自熔合金，能够抵 抗强烈化学介质腐蚀。 热喷涂不但能改善机体的一些功能，还可用于修复。对于难加 工材料的工件或形状复杂的特殊工件，又是一种制造工艺。
机械零件特种加工 喷射加工介绍
喷射加工又叫做喷砂，是将磨料或其他固体颗粒以很高的速度喷射到零件表面上，利用磨粒的高速动能清理零件表面、去除加工余量以及进行光饰加工等。
其应用范围有：锻件、铸件、热处理后零件的表面清理；钢板除锈、去涂层；油漆或电镀表面的预加工；玻璃、水晶、宝石等脆性材料的切削、光饰或喷刻图案、花纹等。
在生产中，常见的喷射加工有两种：压力喷射加工与离心式磨料抛射加工。
一、压力喷射1、喷射方式喷射方式有三种，分别为：直接喷射式、吸入喷射式和重力式干式喷砂，粉尘较大，污染严重。
因此，普遍采用的是湿式喷砂。
2、工艺参数（1）磨料：天然磨料如河砂、石英砂价格便宜，但磨粒易碎，且对人体有害，现在使用较少。
人造磨料如刚玉、碳化硅价格较高，多用于玻璃、水晶、宝石等脆性材料的加工。
碳化硅磨料的金属切除率较高。
（2）运载流体：磨粒运载速度总是比携带它的流体速度低，用液体运载比用气体运载能使磨粒获得较高的速度与动能，从而获得较高的加工效率。
另一方面，液体会散布在工件表面，形成液膜阻碍磨粒冲击，又使加工效率下降，但却可使表面粗糙度降低。
（3）喷射压力：喷射压力越高金属切除率越高，但从技术上看，难度也相应提高，而且设备费用也会上升。
（4）喷射角度：喷射角度是喷嘴中心线与工件表面切线之间的夹角。
通常取30°—60°，零件材料硬度大、脆性高，喷射角度取大值。
（5）喷射长度：喷射长度是指从喷射出口沿喷嘴中心线至加工表面的距离，其值通常为喷射口直径的6倍至8倍。
二、离心式磨料抛射加工利用叶轮旋转的离心力抛射磨料对零件进行加工，其抛射面广，抛射力分布比较均匀，单位功率的金属切除率高，但不能获得较高的磨粒速度，不适用于加工内凹曲面、复杂形面以及只需局部加工的零件，主要用于表面喷丸清理和喷丸强化处理。
03-喷射加工-2017
新 方 法
优势2：大面积加工和喷射力均匀性
传 统 方 法
新 方 法
优势3：微沟槽部位清洗
磨粒粒度对表面质量的影响
实际应用例
喷丸处理 清洗 去毛刺
3.3 弹性磨粒喷射加工新方法
采用直径为数百μm的橡胶状弹性体工作介质 内含微米级SiC、金刚石等磨粒
传统的磨料喷射加工 弹性磨粒喷射加工
地中障害物
地盤改良材が完了
AWJ (100MPa)
AJMによって障害物を除去
3.16 水射流推进技术
前進
船底に突起物がないので、浅瀬航行が可能
後退 高速域での推進効率・性能が優れている
エンジンの逆転機構が不要
小回り・その場旋回ができます
水射流去毛刺
水射流去毛刺
3.10 高压冰粒喷射加工
利用含冰粒的高速射流进行清洗、去毛刺和剥离 冰粒易于回收并重复使用，节能环保。
3.11 磨料水射流抛光
磨粒：1200 # Al2O3 表面粗糙度：Ra=0.05～0.07m
3.12 磨料水射流喷丸处理（Shot Ｐeening）
石榴石砂（天然金钢砂） 摩氏硬度：7.5~7.9 粒度：60目--90目
磨料水射流用喷枪
金属材料的切割
Steel t= 50mm
复杂形状零件的切割
钛 恐龙
电子器件拆解
复合材料的切割
电木
ＣＦＲＰ（碳纤维复合材料）
复合材料（樹脂+石）
Epoxy Glass
玻璃的切割
玻璃 t=40mm
1968年，在美国产生第一项切割技术专利
高压水射流设备的组成
400Mpa
0.4Mpa
磨料喷射加工技术
喷嘴通常由硬质合金材料制造，其寿命取决于所使用的 磨料和工作压力。采用碳化硅磨料时，喷嘴的寿命一般为 8—15h。采用氧化铝磨料时，喷嘴的寿命一般为20—35h。
磨料必须清洁、干燥，并且经过仔细的筛选分类。磨料 通常不能重复使用。因为磨损的或混杂的磨料会使加工性能 降低。用于磨料喷射加工的磨料必须是无毒的，并且需要安 装和使用完善的粉尘控制装置。因为在磨料喷射加工过程中 有可能产生硅尘，对健康有害。工厂中的压缩空气如果没有 经过充分的过滤以去除湿气和油．不能作为运载气体。氧气 不能用作运载气体，这是因为氧气与工件材料碎屑或磨料混 合可能产生强烈的化学反喷射加工主要用于： ①玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、镓、云母、钨和钛 合金等脆硬金属材料的切割，或开窄槽、打小孔和 刻蚀等。 ②小型精密零件，例如液压阀、航空发动机的燃料 系统零件、医疗器械上的交叉孔、窄槽等。 ③可以跟随工件的轮廓形状，清理不规则的工件表 面，例如螺纹孔等，从零件表面去除脏物、杂质、 氧化层、绝缘层或其他涂层和镀层，以及去除毛刺 等。 ④玻璃表面毛化。 ⑤对集成电路的电阻、电容进行微调。
一、基本原理
压缩气体和磨料粉末混合后，从喷嘴小孔中高速喷出，利用磨料的冲击破坏 作用去除工件上的材料。
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二、加工设备
磨料喷射加工的设备主要包括四部分： ①储藏、混合和载运磨料装置； ②工作室； ③粉尘集收器； ④干燥气体供应装置——气源。
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粉尘集收器的功率约需500W．它带有过滤器，可以 控制粉末微粒在1μm以内。气体压力不小于600～900kPa。 气体应经过干燥处理，湿度应小于十万分之五。可以采用用 瓶装二氧化碳或氮作为干燥气体。工作地点应有充足的照明。
四、特点
1. 能够加工截面细、薄的脆性材料，特别是其他方法难 以达到的部位。 2. 由于工具没有接触工件，而且是在金属切除量极微小 的情况下逐步切除的，因此很少或不产生热量，故不 产生显著的表面损伤。 3. 这种方法具有成本低和功率消耗低的特点。 4. 切除韧性材料时，材料切除速率比较低。 5. 用这种方法加工的零件必须进行一道附加的清洗工序， 因为磨粒有可能粘附在表面上。 6. 加工的精度差，而喷嘴的磨损率高。 7. 加工过程中产生大量粉尘，会污染环境。
第二章喷射成型技术材料制备技术ppt课件
2.2喷射成型的雾化过程
1.气体雾化
在气体雾化中，高速气体射流的动能将连续金属液流分散成 熔滴。空气或水也可作用雾化介质，但因过度的氧化，在喷射成 型技术中很少采用。雾化介质的选择主要考虑以下因素：金属 粉末成分（是否发生不良反应）；所需的冷却速度（同最终坯 件的显微组织密切相关）；成本。
目前用于喷射成型的气体雾化方法主要包括以下几种。 （1）亚音速气体雾化 （2）超声气体雾化 常用的雾化器结构有两种基本类型： （1）限制性（闭）雾化器 （2）自由降落（开）雾化器
(a) 垂直单固定 (b) 倾斜单扫描 (c) 倾斜双扫描 图2-7 雾化喷嘴及沉积温度场示意图
装置
真空熔炼 雾化喷嘴系统 液压传动沉积器 抽真空系统 送料系统 收粉除尘 真空排气及压力控制 冷却水
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第2章 喷射成型技术 成型材料特性
晶粒组织 气体含量 宏观偏析 致密度 热塑性 力学性能
图2-21 瑞士Swissmetall Boillat公司生产的 喷射成形铜合金坯锭
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第2章 喷射成型技术
图2-22 国内采用喷射成形工艺制备的CuCr50合金触头材料
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喷射成型铜合金
汽车工业中大量使用的焊接电极头，要求有好的电导性、高的硬度和
足够高的高温强度，以保证产品的使用寿命，降低维护费用。德国Wieland 工厂1991年进入这一领域从事开发，他们利用喷射成型技术制备的Cu-CrZr电极头，具有均匀细小的显微组织，其寿命 是连珠电极头的2倍；开发的 氧化铝颗粒增强Cu-Cr-Zr复合材料电极头，以用于汽车工业中镀锌钢板的 焊接。该公司利用喷射成型技术制备了长达2500mm的铜合金棒坯，如图221所示。如图2-22所示为我国的白净有色金属研究总院和北京科技大学利 用喷射成型技术开发出了高熔点的CuCr50和CuCr25合金触头材料棒坯， 材料中的Cu基体呈网格状分布，而类似球形的Cr相均匀分布在Cu基体上， 其中Cr相颗粒尺寸平均值为15ｕｍ
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。
表面处理技术概论-第6章 热喷涂及技术PPT课件
o 下面介绍几种热喷涂设备及其相关工艺
1 等离子喷涂
等离子喷涂技术在耐磨、耐蚀涂 层应用已较为广泛,从50年代至 今,其应用领域由航空、航天扩 展到了汽车制造、石油化工、纺 织机械、船舶等领域,应用市场 规模也随之不断增长。近年来, 高温等离子喷涂在金刚石膜、生 物陶瓷涂层,超细微材料、红外 涂层等方面的应用研究也获得较 大进展,显示了良好应用前景。
➢真空等离子喷涂
温度： 10000K-30000K 粒子速度：240-610m/s 适应材料：易氧化的金属和合金粉末 涂层基体结合：高，50-70MPa 涂层孔隙率：小于1% 涂层氧化物含量：最低 耗用功率：50-100kW 操作性能：只能在特定的真空舱中进行 厚度限制：小于2.0mm 一次性投资成本：一次投资成本特高，综合成本很高
➢ 气稳等离子喷涂
温度： 10000K-20000K 粒子速度：240m/s 适应材料：金属及合金粉末，陶瓷，金属陶瓷粉末，塑
料粉末 涂层基体结合：较高20-50MPa 涂层孔隙率：2-5% 涂层氧化物含量：0.5-1% 耗用功率：30-80kW 操作性能：噪声125dB，需要在隔音车间工作 厚度限制：小于1mm 一次性投资成本：一次投资成本高，综合成本高
✓ (3)粒子的飞行阶段熔化或软化的微细颗粒首 先被气流或射流加速，当飞行一定距离后速度 又减小。
✓ (4)粒子的喷涂阶段具有一定速度和温度的微 细粒子到达基材表面，发生强烈的碰撞。
➢ 涂层的形成
粒子在碰撞基体表面或撞击已经形成的涂层的 瞬间，把动能转化为热能后传给基体，同时粒 子在凹凸不乎的表面发生变形，形成扁平状粒 子，并且迅速凝固成涂层。喷涂的粒子不断飞 向基材表面，产生碰撞一变形．冷凝的过程， 变形粒子与基材之问及粒子与粒子之问相互交 叠在一起，形成涂层，涂层形成如图所示。
第二章 喷射成型技术
五、产品性能
与用传统铸造或变形工艺制备的材 料相比：采用喷射成形工艺制备的材料 在制备过程中的快速冷却使显微组织明 显细化、析出相细小且均匀分布，从而 使材料的化学成分和组织在宏观和微观 上得到有效地控制，因此材料的力学性 能几乎没有各向异性，使材料的总体性 能得到了明显的提高。
与传统的粉末冶金工艺相比
也有这样的说法
• 喷射成形技术是继铸造冶金和粉末冶金方 法之后发展起来的第三类金属材料制备新 方法。该技术人为地控制金属熔体从液态 到固态的凝固过程，包含了金属液的雾化、 液滴在飞行过程中的冷却凝固及到达沉积 器后的融合与后续的凝固。喷射成形组织 是金属熔体分散、分步、分时凝固的综合 结果。
课本上的定义
• 美国国防部又资助进行了材料性能的全面 测试，包括材料的非破坏性评价、力学性 能、疲劳性能、爆炸试验、可焊性试验及 耐腐蚀试验等。目前制备的管材从直径 100mm到800mm，壁厚为2~3mm，主要 用于潜艇、鱼雷管、轴封、轴套及轴承、 炮管、飞机发动机盖等。美国还将喷射成 形铝合金用于鱼雷壳、MK46的燃料箱、装 甲板、导弹和航天飞机等零部件上。此外， 德国、英国和前苏联均有该技术在军事装 备上应用的报道。
第二章 喷射成型技术
主要内容
• • • • • • • 一，喷射成型概述 二，喷射成型工艺的基本原理 三，喷射成型工艺 四，喷射成型工艺特点 五，产品性能 六，发展状况与发展趋势 七，结束语
一、喷射成型概述
• 喷射成形（Spray Forming）技术，也有人 称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射 铸造（Spray casting）技术，这是二十世 纪80年代以来，工业发达国家在传统快速 凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发 展起来的一种全新的先进材料制备与成形 技术。
第十三章喷气加工技术
网络生成的原理与网络器的结构和要求网络加工的产品称网络丝，叉称交络丝，是利用压缩空气气流对丝束进行喷射、冲击和碰撞，使丝束中的各根单丝间产生不规则的交络，形成具有良好抱合性能的结点丝条。
预取向丝(POY)若经网络加工，可增加POY单丝间的抱合力，改善它的后加工性能，使它具有较好的退绕性能，在拉伸变形时不易产生毛丝、断头和松圈丝等。
而将拉伸丝和变形丝经网络加工，则可在织造过程中省去并丝、加捻、上浆等工序，可直接将网络丝上机织造，且可降低断头率，提高劳动生产率10％～20％，其织物有一定的毛感，不易起毛球，没有合纤长丝那样的亮光。
现将简要介绍网络加工的原理、网络器的结构和设计要求、网络加工的工艺条件及网络丝的主要性能。
一、网络生成的原理如图1所示，当丝条通过网络器的丝道时，受到与丝条垂直的喷射气流的横向撞击，产生与丝条平行的涡流，使各单丝产生高频率振动，丝束被开松，而折向气流使每根单丝不同程度地被捆扎和加速，丝道中间的单丝得到气流所给予的最大加速度，丝道侧壁的单丝进入边缘较弱的气流回流。
当这两股气流所携带的单丝在丝道内相汇时，便发生交络、缠结，产生沿丝条轴线方向的缠结点，即形成合纤长丝的网络点。
由于不同区域涡流的流体速度不同，从而形成周期性的网络间距和结点。
反映网络丝网络效果的主要指标网络度(指单位长度内的网络结点数)主要取决于喷射气流对丝条产生的高频振动频率，而振动频率取决于喷射气流的强弱(压缩空气压力)、丝条的质量(线密度和密度)、丝条的张力、速度以及两端的夹持点距离(网络器丝道孔长度和丝条进出网络器的转向角)等。
这些工艺条件是决定网络丝网络度和网络牢度的主要因素。
二、网络器的结构和要求网络器是网络加工的关键设备，其结构和几何尺寸对网络效果和加工丝的质量影响很大。
1．网络器的类型和结构网络器的结构形式很多，主要有封闭式单孔和双孔网络器、开启式单孔和双孔网络器等四种。
单孔型网络器是基本型；双孔型网络器是在单孔式的基础上改造而成的，其内芯比单孔式多两个环形凹槽，可增大喷射气流对丝条的作用，从而增大网络度的加工范围，但结构复杂，较少采用。
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供水器
蓄能器 控制器
阀
过滤器 泵
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增压器
液压装置
高压水射流切割设备原理图
喷嘴 射流
工件
排水器
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系统组成
▪超高压泵 ▪水刀切割头装置 ▪X-Y平面工作台 ▪CNC控制器 ▪CAD/CAM软件包
高压水喷射流切割机
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二、设备组成
水喷射加工系统主要由增压系统、供水系统、增压 恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统 和水循环处理系统等构成。 1. 增压系统
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三、加工速度、加工质量及影响因素
水中加入添加 剂能改善切割性能 和减少切割宽度。 喷射距离、切口斜 度、射束流中夹杂 空气将增加噪声， 噪声随喷射距离的 增加而增加。在液 体中加入添加剂或 调整刀合适的前角 ，可以降低噪声。
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三、加工速度、加工质量及影响因素
(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。 (3) 能量密度。即高压水从喷嘴喷射到工件单位面积上的 功率，也称功率密度，可达1010W/m2。
0.1~0.5mm的人造蓝宝
石喷嘴喷出，直接压
射在工件加工部位上
， 以 500~900m/s 的 高 速冲击工件进行加工 。被水束流冲刷下来 的“切屑”随着液流 排出，入口处束流的
1-带过滤器的水箱 2-水泵 3-储液蓄能器 4-控制器 5-阀 6-蓝宝石喷嘴 7-工件 8-喷射距离
功率密度可达到
9-液压机构 10-增压器
要 求 增 压 器 使 液 体 的 工 作 压 力 达 到 100~400MPa ， 以保证加工的需要。高出普通液压传动装置液体工作压 力的10倍以上，因此系统中的管路和密封要可靠，以保 障切割过程的稳定性、安全性。对于增压水管采用高强 度不锈钢厚壁无缝管或双层不锈钢管，接头处采用金属 弹性密封结构。
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水喷射加工工艺参数
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某些材料水射流加工的切割速度
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四、特点
1.适用范围广。可以说, 它对被切材料无选择性，几乎 可以加工所有的材料，因而能做到一机多用。可在水中 或几百米深的水下切割。加工缝隙窄，可节约材料和降 低加工成本。 2.加工精度质量高。切口质量好且窄，切口宽只有0.075 ～0.4mm，公差可达到0.06mm-0.25mm；几乎无飞边、 毛刺，粗糙度可达Ra2~7um，切割面垂直、平整, 不必 二次修整, 可节省材料和工时。 3. 生产效率高。切割速度高，如切割厚度为 6.4mm胶 合板的切割速度达1.7m/s。一套系统可配置多喷嘴同时 作业, 工件可一次达到尺寸要求。水刀在加工过程中不 会变钝，减少了刀具准备、刃磨等时间。
对工业用水进行处理和过滤，延长增压系统密封装置、 宝石喷嘴等的寿命，提高切割质量，提高运行的可靠性。液 体经过过滤以后，可以减少对喷嘴的腐蚀。切削时摩擦阻尼 很小，夹具简单。当配有多个喷嘴时，还可以采用多路切削 ，提高切削速度。
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二、设备组成
5. 机床床身 机床床身结构通常采用龙门式、悬臂式或动梁式机架结
切割精度主要受喷嘴轨迹精度影响，切缝大约比 采用的喷嘴孔径大0.025mm，加工复合材料时，采用射 流速度要高，喷嘴直径要小，并且有小的前角，喷嘴紧 靠着工件，喷射距离要小。喷嘴越小，加工精度越高， 但材料去除速度降低。
切边质量受材料性质的影响很大，软材料可以获得 光滑表面，塑性好的材料可以切割出高质量的切边。液 压过低将降低切边质量，尤其对复合材料，容易引起材 料离层或起鳞。降低进给速度可以改善切割质量。
♥1第二章第八节 水射流加工
♥3第二章第八节 磨料水射流加工 ♥3第二章第七节 气压磨料喷射加工
3
2.81高压水射流加工(Water Jet Machining)
20世纪50年代末开始应用。 水射流切割（流畅）.flv
4
一、原理
水经泵后，通过增压
器增压，储液蓄能器
使脉动的液流平稳。
水束流从孔径为
喷射加工
Jet Machining
JTM
1
课程内容大纲
♥1绪论
♥2电火花加工
♥3电火花线切割加工
♥4电化学加工
♥5超声波加工
♥6磨料与水喷射加工
♥7激光加工
♥8快速原型制造
♥9电子束、离子束加工
♥10化学、等离子体、磁性磨料加工、挤压珩磨
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2.7~2.8喷射加工
利用从喷嘴中高速喷出的液体或固体微粒的冲击力破碎 和去除工件材料的特种加工。喷射加工一般分为液体喷射加 工和磨料喷射加工。
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二、设备组成
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二、设备组成
3. 控制系统 可根据具体情况选择机械、数字、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。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。 4. 过滤设备
构。为了保证喷嘴与工件距离的恒定，以保证加工质量，要在 喷嘴头上安装一只传感器。为了实现加工三维复杂形状零件， 喷嘴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。 6.喷嘴
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液压系统图
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液压系统图
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三、加工速度、加工质量及影响因素
切除速度取决于工件材料，并与所用功率大小成正 比、和材料厚度成反比，不同材料的切割速度如表所示 。
喷射距离。指从喷嘴到加工工件的距离，根据不同的 加工条件，喷射距离有一个最佳值。一般范围为 2.5~50mm，常用范围为3mm。 (5) 喷射角度。喷射角度可用正前角来表示。水喷射加工 时喷嘴喷射方向与工件加工面的垂线之间的夹角称为正 前角。超高压水喷射加工时一般正前角为0~30°。喷射 距离与切割深度有密切关系，在具体加工条件下，喷射 距离有一个最佳值，可经过试验来寻求。 (6) 喷嘴直径。用于加工的喷嘴直径一般小于1mm，常 用的直径为0.05~0.38mm。增大喷嘴直径可以提高加工 速度。