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。
Topic D-1 水射流加工
原理
水刀的优势
无切割方向之限制 → 可完成各种不同的切割形状。 所产生横向及纵向的作用力极小 → 可降低设定时间 及使用夹具的成本。 用同一种机器即可完成钻孔及切割功能 → 可降低加工时间 及切割成本。 不会产生热效应或变形或细微的裂缝 → 不需二次加工。 不会产生具毒性的气体 → 提供好的工作环境。 不会产生毛边 → 可缩短工件制造所需时间及制造成本。 切口细 → 可减少大量废弃材料的产生， 节省直接制造成本。
5 mm
..花岗岩 ..大理石 ..磁砖词 ..铝 3,660 5,770 12,000 ..2,380
50 mm
260 409 170
切割条件
压力： 3,800 bar 喷嘴直径： 0.1mm 磨料粒度: 80# 磨料流量: 740g/min
..不锈钢板
..玻璃
...760
6,120
...345
...2,760
“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 ，高压水射流(WJ)、磨料水射流(AWJ)的产生是最 近三十年的事. 利用高压水为人们的生产服务始于十九世纪七十年代 左右，用来开采金矿，剥落树皮，直到二战期间，飞机运行 中“雨蚀”使雷达舱破坏这一现象启发了人们思维。直到本 世纪五十年代，高压水射流切割的可能性才源于苏联，但第 一项切割技术专利却在美国产生，即1968年由美国密苏里 大学林学教授诺曼· 弗兰兹博士获得。在最近十多年里，水射 流(WJ、AWJ)切割技术和设备有了长足进步，其应用遍及 工业生产和人们生活各个方面。
系统组成
超高压泵
水刀切割头装置
水刀X-Y平面切割台 CNC控制器 CAD/CAM软件包
液体增压原理
液体增压原理
增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分，增压器获得高压原 理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论 上：A大· P油=A小· P水, P出水=A大/A小· P油, 增压比即大活 塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器 输出高压水压力可达100MPa~750MPa。
应用领域
高压水射流切割是利用具有很高动能的高速射流进行的(有 时又称为高速水射流加工)与激光、离子束、电子束一样是 属于高能束加工范畴。目前其用途和优势主要体现在难加 工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火 钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合 金、复合材料（FRM、FRP等）、锻烧陶瓷、高速钢 （HRC30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢 （HRC<30）、高硅铸铁、可锻铸铁等一般工程材料，高 压水射流除切割外，稍降低压力或增大靶距和流量还可以 用于清洗、破碎、表面毛化和强化处理。
Topic D-1 水射流加工
纯水射流 WT
Water Jet
混合磨料射流 AWT
Abrasive Water Jet
水射流加工 （水刀）
普通水经过一个超高压加压器，将水加压至4,000 bar (60,000psi)，然后通过一个细小的喷嘴(其直径为0.1~0.4mm)， 可产生约1000m/s(音速的三倍)的水射流，可做各种表面处理 及切割各种非金属物质如纸类、纸尿裤、玻璃、纤维、海绵 等。
Topic D-1 水射流加工
许多大学、公司和工厂竞相研究开发，新思维、新 理论、新技术不断涌现，形成了一种你追我赶的势头。目 前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行 业应用，尤其是在航空航天、舰船、军工、核能等高、尖、 难技术上更显优势。已可切割500余种材料，其设备年增 长率超过20％。
156
1,240
50
430
水射流精密加工典型加工速度(毫米／分)
10Hp 20Hp
直接驱动1 直接驱动2
表1
50Hp
增压式5
30Hp
3
直接驱动
40Hp
直接驱动4
钛合 48.5 金 不锈 32.7 钢 淬火 32. 工具 钢 铜 45.9 7 铝 98.5
123.7 83.5 82.04
208.5 140.9 138.1
针对要切割金属及较硬的材质如各种石材、玻璃、陶瓷、 磁砖等材质时，将磨料与水混流可大大增强其切割能力，此 种高速度的混合磨料水刀几乎可切割任何材质。
高压水射流基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置 （增压口或高压泵）,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在通过小孔喷嘴(又一换能装置)，再将压力能 转变成动能，从而形成高速射流(WJ)。因而又常叫高速水射流。