磨料水射流加工技术课件.
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。
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。
水射流加工
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；
机械加工-磨料水射流技术PPT
水射流(Water Jet)是20世纪70年代发展起 来的一门新技术。七十年代末，高压柱塞泵和 增压器的问世，极大地促进了高压水射流技术 的研究和发展。八十年代后，为提高水射流对 物料的冲蚀效果，世界各国相继研究开发出磨 料水射流(Abrasive Water Jet)、脉冲射流 (Pulse Water Jet)、自激振荡脉冲射流(Selfexcited Water Jet)和空化射流(Cavitation Water Jet)等新型射流。
磨料冲蚀加工原理及过程
磨料水射流是固体磨料与高速流动 的水互相混合而形成的固液两相介质射 流。高压水的动能大部分传递给磨料， 被加速的磨粒以很大的能量冲击、磨削 材料。大量磨料粒子的微切割的作用累 积，使材料渐进破坏。
加工机床
1．磨料 2．磨料储存容器 3．供应水 5．控制单元 6．喷嘴
4．泵
磨料
适用范围
磨料水射流是水射流技术的一种形式，一 般说来，大多数的柔软材料和一些薄的硬材料， 例如泡沫塑料、纸张、纤维板、地毯、玻璃纤 维、食品、合成材料、电路板、丙烯片等，都 可以用纯水射流切割，磨料水射流则几乎可切 割任何材料。通常，钛、铝合金，高强度钢、 石墨、陶瓷、花岗岩、玻璃和复合材料，均可 使用磨料水射流切割方法。
加工局限
应用前景
当前工业革命的一个重要特征是产品的小型化。 随着设备和器件的越来越小，以及大量新材料的开发 和应用，使得微细加工技术要求越来越高。磨料水射 流能加工更宽范围的材料并且产生更令人满意的切割 边缘质量，不产生热影响区。对半导体行业来说，水 射流技术无疑会在未来发挥巨大的作用。
以免阻塞喷嘴。 石榴石是广泛应用的磨 科材料；氧化铝做磨料同样 可行，它比石榴石更昂贵， 具有更高的强度，所以喷嘴 的磨损率更高。 试验数据证明，在切 割更硬的材料时氧化铝是更 好的磨料，例如，陶瓷。
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
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
水力喷砂射孔技术介绍PPT课件
常规射孔
水力射孔 2.4孔/米
319.0
J3q
-
5
324.0
2005. 342.68 177.8 5.24
8.05
YD-89
20孔 /m
套管接箍：323.42、313.29
（2）设计/施工参数
套 管 尺 寸
排量 (L/min)
施工 压力 （MPa）
携 砂 砂粒 液 直径 (m3) （m m）
用砂 量
序 号
作业内容
排量 m3/min
1 地面试压
压力 MPa
55.0
砂 比
砂量
% m3
液量 m3
时间 min
3.0
2 清洗油管 0.8-1.0 2.0-5.0
2.0--3.0 3.0
3 停泵投球
4 携砂液
2.3
40-44 6-7 2-3
51
22
5 顶替液
2.3
40-44
8-10
5
备注
原液 原液（套管
见液） Φ45.0 mm
交联时间 原液粘度 流动摩阻 携砂稳定性
分钟
mPa.S
1—10
30—40
是清水摩 胍胶与地层配伍性 阻的30% 能较好，携砂性能
稳定
另外，我们可以根据不同的情况，或者特殊的油藏 添加各类处理剂，如助排剂，粘土防膨剂，破乳剂， 杀菌剂等。
2.4 现场施工设计软件编制
该软件用visual basic6.0开发 主要功能包括：
（1）5 1/2″套管靶件
5 1/2″套管短节长1.7mⅹ壁厚7.72mm 水泥岩样高 1.2mⅹ直径2.4m,分两层各高0.6m 外筒钢板长8.0mⅹ宽（高）1.25mⅹ壁厚4.0mm （2）7″套管靶件
《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
磨料水射流加工技术
水射流加工技术的发展趋势：
• 不断扩大水射流加工的应用范围，由二维的切割和去 毛刺加工发展到孔加工和三维型面的加工。 • 水射流加工理论的理论研究，特别是有关水射流加工 模型的建立和多相流理论的研究等。 • 磨料水射流加工微型精密零件和磨料水射流用于车削 和铣削的研究。
谢谢！
集水器：收集加工后的水和材 料残渣
喷嘴装置：精确控制水流，提 供优质的射流束 磨料供应装置：提供磨料并精 确控制磨料的流量
喷头系统是水射流设备的重 要部件，它最终形成水射流 工况，同时，又制约着系统 的各个部件，它的功能是把 蓄能器提供的静压转换为水 的动力，让射流具有优良的 流动特性和动力特性。
根据射流加工 时的环境条件
非淹没式磨料水射流
淹没式水射流 是指射流从出口到工件是在水或其 他液体中，具有射流扩散快、速度和动压分布均 匀等特点。 非淹没式水射流 指射流从出口到工件是在空气自 然状态下，与淹没式相比，其射程大，核心段长 度长，但是速度分布不均匀。
水射流加工的优点
• 切割质量好，切口平滑，不会产生粗糙有毛刺的边 缘 • 工作点温度低，没有热反应区，对材料影响较小 • 切割加工的生产效率高，一套磨料水射流系统可配 置多个喷头同时进行多道切割 • 切削过程无尘、无味、 无毒、无火花，绿色环保 • 多功能、高效能，几乎能够加工任何材料
磨料水射流加工技术的概念
切削作用主要由磨料来完成，磨料在高压水的高 速冲击下，速度急剧增加，形成高速磨料射流， 并以极高的速度经磨料喷嘴冲击工件，使工件上 局部应力场应力高速集中，并快速变化，因而产 生冲蚀、剪切，直至材料被切除。
加工设备及组成
增压系统：为系统提供足够稳 定的压力 数控工作台：控制喷嘴装置的 移动
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。
- 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)。
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。
1.简介
水射流的发展概况大体分四个阶段:
第一阶段（探索实验阶段）：上世纪60年代初，主 要研究低压水射流采矿。 第二阶段（设备研制阶段）：60年代初至70年代初， 主要研制高压泵、增压器和高压管件，同时推广水射流技 术。 第三阶段（工业应用阶段）：70年代初至80年代初， 主要特点是大量的水射流采矿机、切割机和清洗机相继问 世。 第四阶段（迅速发展阶段）：80年代初至今，水射流 技术研究进一步深化，磨料射流、空化射流和自激振动射 流等新型射流发展很快，许多产品已达到商品化。
结构简单，操作方便，被广泛用于磨料射流切割工业
1.简介
磨料水射流加工技术的分类
前混合式磨料水射流 根据磨料与水 的混合方式 后混合式磨料水射流
1.简介
前混合式磨料水射流 ：磨料先和水在高压管路 中均匀混合成磨料浆水，然后经磨料喷嘴喷射形成 的射流称为前混合磨料射流，这种混合效果好，所 需的压力低，但装置复杂，且喷嘴磨损严重。 后混合式磨料水射流 ：在水射流形成后加入磨
1.简介
磨料水射流装置
磨料水射流装置包括:供水系统，增压系统，高压水路系统，磨料供给系 统，切割头装置，接收装置，执行机构和控制系统，如下图所示。供水系统的
作用是使水质软化，降低水质对高压水路的腐蚀，提高高压系统往复密封的工 作寿命。增压系统的核心部件是增压器，一般采用液压作用往复式，增压器通 常选用10:1，20:1，增压器的输出水压可由改变输入端液压系统的油压来调节; 可使水的压力增至100-400MPa，甚至高达690MPa和700MPa。高压水路系统连接 增压系统和切割头装置，为了输送高压水和适应切割头快速灵活运动的要求， 高压水管道通常采用具有挠性的耐超高压不锈钢管，并由若干个旋转管接头组 成。磨料供给系统包括料仓、磨料流量阀和输送管。纯水射流切割头包括高压 水开关阀和宝石喷嘴;磨料水射流切割头则还包括使水射流与磨料混合的混合 室和混合喷嘴;混合喷嘴要求耐磨性高，一般采用硬质合金制成。接收装置置 于工件下方，用来收集剩余磨料射流，具有消能、降噪、防溅和安全等功能。 执行机构和控制系统控制切割头运动轨迹的控制装置，控制方式有手动、机动、 NC和CNC等方式。
非淹没式水射流 指射流从出口到工件是在空气自 然状态下，与淹没式相比，其射程大，核心段长 度长，但是速度分布不均匀。
2.磨料水射流的切割机理及切割规律
磨料水射流的切割机理
磨料水射流切割靶件时，在一定的射流横移速度下，水射流的一部分以恒定的速度 射向靶件，另一部分则随着射入深度地增加切割效力减弱，于是切割面沿射流横移相反 方向出现弯曲，如下图a所示;弯曲切割面轴线与原射流轴线之间的角度，从射流进入靶 件处开始逐渐增大，射流随之沿横移相反方向偏转越来越大。但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的局部过分集中冲蚀。磨粒 加速度越大，分离折射角越大，集中冲蚀也越剧烈。磨料局部集中冲蚀使得沿切割面的 磨削量明显增加，从而在切割面上形成阶梯，因此，在形成阶梯的冲蚀中，阶梯以上水 流偏转角不断增大，水射流偏转切割面越远，阶梯以下的磨削量越小，直至上阶梯与原 射流方向垂直，如下图b所示;随着射流横移送进，切割面重新变为平滑切割磨削，如下 图c所示。以后由平滑切割磨削过程到变形冲蚀磨削过程重新开始，即进入切割循环过程。 在此过程中，整个切割面继续转变为行程间隔，由于磨料水射流偏转近似弧线，所以沿 射流横移方向形成波纹间隔的切割断面。
料的称为后混合磨料水射流，混合效果稍差，所需 的压力高，但喷嘴磨损小一些。后混合磨料水射流 的理论研究和应用技术都比较成熟，目前在工业许 多部门得到了广泛的应用。
1.简介
磨料水射流加工技术的分类
淹没式磨料水射流
根据射流加工 时的环境条件
非淹没式磨料水射流
1.简介
淹没式水射流 是指射流从出口到工件是在水中， 具有射流扩散快、速度和动压分布均匀等特点。
1.简介 1.单射流磨料侧进式喷头
优点：结构简单，射流的 密集性和稳定性都较好。
缺点：磨料与水混合的效 果较差。
1.简介 2.单射流磨料切向进给式喷头
磨料与水射流充分混合，同时 减少磨料间的相互碰撞，提高磨料射
流的切割能力。
1.简介 3.多射流磨料中进式喷头
多用于磨料射流清洗或除锈
1.简介 4.带准直管的磨料射流喷头