水力切割

①与传统火焰切割方式的比较
• 传统切割方式主要有两种，一种是机械刀具切割，一 种是乙炔、氧等气焰切割。机械切割有成本上的优势， 工艺简单，易于维护，在切割效果上可以满足一般要 求，但是切割精度不高，切割后产品毛刺大，往往需 要二次加工。对于易碎材料，机械切割也不理想。传 统的气焰切割一般只做粗加工，用于金属加工，精度 很低，热效应明显。
激光切割
• 激光切割是利用高功 率密度的激光束扫描 过材料表面，在极短 时间内将材料加热到 几千至上万摄氏度， 使材料熔化或气化， 再用高压气体将熔化 或气化物质从切缝中 吹走，达到切割材料 的目的 。
与激光切割的比较
• 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；另外对反光、复合、不热溶、易燃等材料 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。设备投资、维护保养和运行消耗 等成本也很可观。水刀是一种冷切割技术，不会 产生热效应，对厚的材料，只要压力足够，就能 切割。水刀切割投资小,运行成本低,切割材料范围 广,效率高，操作维修方便。
• 除此之外，水刀与上述切割方法相比，有着很多 特殊用途，比如： • 在美国的一些食品企业甚至使用水刀对大规模冷 冻食品进行加工，水刀不产生污染，安全卫生， 是最佳的方式。 • 水刀在石材加工方面有着独特的优势。由于石材 的易碎性，一般的机械切割难以达到高精度和复 杂图形的切割，高温方法更是无法应用。而水刀 却可以轻松胜任。目前，水刀拼花在建筑装饰领 域应用广泛，水刀不仅美观，更有艺术性。
• 看下几个特殊的实例吧！
切割弧形玻璃
• 我们都知道切割玻璃 要用金刚刀 • 但是对于弧形玻璃如： 啤酒瓶，却束手无策 • 对于水切割刀却易如 反掌。（且整齐划一）
切割轮胎
• 无污染 • 右图是电锯的效果，时常 伴有黑烟和臭味。
切割汽油桶，航空炮弹
意义：
• 炮弹，子弹，不能通过其他热效应较高的切割方 法。一般为安全起见，采用野外引爆方式。 • 由于它的热效应极低，对于一些易燃易爆物特安 全。这是其他切割方式不能不比拟的。
即：1000m/s以上。
• 故能达到“以水为刀，削钢如泥”的效 果。
我说行，那不是真的行！
还是让它与它同胞的来PK一下，争个我高你 低！
先看一下切割刀种类：
• • • • • • • • • 石材切割 光纤切割 气动切割 超声波切割 传统火焰切割 等离子Hale Waihona Puke Baidu割 线切割 激光切割 高压水切割
传统式水切割图组传统式
② 与等离子切割的比较
• 等离子切割的根本原理也是通过高温使材料融化，多 用于不锈钢薄板的切割，切割速度快。但是有明显的 热效应，切缝宽，精度低，切割表面氧化，不容易再 进行二次加工。应用领域也十分有限，对于熔点低、 易变形，燃烧的材料以及石材都无法应用。此外，对 于高精度加工，也无法满足。水刀切割属于冷态切割, 无热变形,切割面质量好,无须二次加工，如需要也很容 易进行二次加工。
⑤ 与其它切割方式的比较
• 对一些金属零件可采取冲压的工艺方法，效率高、 速度快，但需要特定的模具和刀具，水刀与该切 割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的 切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲 剪工艺将很难或无法实现，而用水刀方法则较为 理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺， 切割的厚度范围非常大，但与水刀相比其热效应 明显、切割表面质量和精度较差，另外水刀能很 好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材 料的切割加工。
之：以“水”为刀
今天我要讲的是：
• 相信水滴水穿石吗？ • 如果你是一个有毅力的人，你一定会相信的！ • 不过滴水穿石太慢了，我们得让他加快速度。今 天讲的问题就这么简单，加快水速，并集中水流。 • 这便是我要讲的高压水切割技术
先看看水切割刀的“帅帅”图组吧！
水刀不“水”
• 切割普通无锈钢刀不 到1min;
总结水射流切割优势：
• 切割品质优异：加工本身无热量产生，加工表面不会出 现热影响，自然切口处材料的组织结构不发生变化，几 乎不存在机械应力与应变，切割缝隙（纯水切口约为 0.1mm至1.1mm，砂水混流切口约为0.8mm至1.8mm。 无需二次加工，无裂缝、无毛边、无浮渣，因此切割品 质优良。 • 几乎没有材料和厚度的限制：无论是金属类如普通钢板、 不锈钢、铜、钛、铝合金等，或是非金属类如石材、陶 瓷、玻璃、橡胶、纸张及复合材料，皆可适用。 • 节约成本：水切割所产生横向及纵向的作用力极小，不 会产生热效应或变形或细微的裂缝，不需二次加工，既 可钻孔亦可切割，降低了切割时间及制造成本。Q(流 量）<=15L/min ,较理想。
总结水射流切割优势：
在切割过程中采用水和沙，不产生弧光、灰尘及 有毒气体，操作环境整洁，符合环保要求。 便于转移：随着小巧，可组装，轻便的便携式水 流切割机的逐渐小型化。水射流切割切割机质量 渐渐地减小到100kg，克服了以往的大型，难转 运的困难，逐渐广泛化。 安全系数高：由于产生热效应极低，可用于危险 的易燃，易爆的容器的切割。例如汽油桶，子弹， 炮弹的安全切割。
穿墙、门灭火
意义
• 假使室内着火，外面的消防部队在室外，不知道 室内火情，这时水流切割改装的穿墙灭火器就能 起到既保证消防部队安全，又能灭火作用。
当然他也有他的缺点
水射流切割缺点：
• 1.水射流切割机的喷头能高速喷出水流，其磨损 也较大，必须使用特殊超硬材料，加工工艺也较 难，使得喷头价格较贵； • 2.现在工艺还不成熟，还不能非常广泛运用与日 常生活中。
• 由伯努利方程：p上/(ρg)+v1*v1
/(2g)+h1 =p下/(ρg)+v2*v2/(2g)+h
• （p上、p下表示混合罐上、下部压强，v表
示水流速度） •
p上>p下,v1≈0，知道水速被放大达到v2；
2.老式水切割喷嘴原理浅析
• 1.水切割一般不采用水纯水，而是混合一些石英砂，增强硬 度（可增强到100多倍）。 • 2.石英砂的进入和混合：老式的是采用水切割采用虹吸原理。 由由压强与空气流速公式：px=po(1-vx/v声在水);随着高速 气流的经过，受大气压作用，沙会流进喷嘴上部与水均匀混 合，不过这样有大量的能量损失。不过有第二代解决了这问 题。
传统石材切割
• 采用柴油机为动力， 锯齿切割。 • 用于木材，石料基础 加工。 • 这能明显比不过高压 水切割!
常见几种切割机图组
• 光纤切割机 • 光纤切割刀用于切割光纤， 切出来的光纤用几百倍的放 大镜可以看出来是平的，切 后且平的两根光纤才可以放 电对接。 • 适应光纤：单芯或 多芯石英裸光纤 （适应光 纤包层直径为：100150um） • 作用不同，正如井水与河水， 相比无意义。
3.第二代水切割喷嘴原理浅析
• 3.喷嘴直径小于0.5mm, • 4.第二代水切割喷嘴将沙与水混合加 压，避免了虹吸水动能的损失。 • 5.再由流量公式： Q=v2*s2=vx*sx………………（1); • 其中：S2>>Sx;故喷出速度Vx极大。 • 查阅相关数据表明：vx可达3倍中音速，
即：1000m/s以上。可与狙击枪子弹出膛速 度相媲美。
传统火焰切割
• 钢材的氧气—乙炔切割是利用 气体火焰（称预热火焰）将钢 材表层加热到燃点，并形成活 化状态，然后送进高纯度、高 流速的切割氧，使钢中的铁在 氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣 同时放出大量的热，借助这些 燃烧热和熔渣不断加热钢材的 下层和切口前缘使之也达到燃 点，直至工件的底部。与此同 时，切割氧流的动量把熔渣吹 除，从而形成切口将钢材割 开。。
• 故能达到“以水为刀，削钢如泥”的效 果。
3.第二代水切割喷嘴原理浅析
• 3.喷嘴直径小于0.5mm, • 4.第二代水切割喷嘴将沙与水混合加 压，避免了虹吸水动能的损失。 • 5.再由流量公式： Q=v2*s2=vx*sx………………（1); • 其中：S2>>Sx;故喷出速度Vx极大。 • 查阅相关数据表明：vx可达3倍中音速，
③ 与线切割的比较
• 线切割同样也局限于金属切割。在金属的加工方 面，线切割有很高的精度，但速度很慢，有时需 要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而 且切割尺寸受到很大局限。水刀切割可以对任何 材料打孔、切割，切割速度快，只要加工台面适 宜，切割尺寸很灵活，另外，通过机器人技术， 水刀可以变得更加方便，切割尺寸也没有限制。 .
• 相关数据，图片可参见相关专业书籍以及CCTV— 10《我爱发明》； • 非专业人士，可能分析的不够专业，错误在所难免， 望同学谅解。
• 相信这是真吗？
• 切割24cm厚的标准混 凝土墙，不到1.5min。
相信这是真吗？
really?
• 切割32mm厚的钢板，用 时不到2min。 • 这对于一般的轻型步枪 都很难击穿。
• 相信这是真吗？
我告诉你吧！是真的！ 我相信科学。
便携式水切割刀，我看行！
便携式水切割机图组
1.液压增压器原理
左边为液压增压器简图 由帕斯卡原理 ： 液压油内各处压强相等。 P1=P2;
即：F1/S1=F2/S2;只要S1远小于S2, 很小的F1,就可以产生很大的F2. 例如：S1:S2=1:30,F1=100N, 那么F2=3000N,这就是液压增 压器增大压力的原理。
• （当然增压器也分为好几种，由于专 业限制，这里不做探讨。） • 但是增压器的作用，顾名思义便是增 压。 • 查阅相关数据知道：它能对混合罐上 部加压达到（100——750kpa);