水射流技术原理

先进制造技术课程论文

论文题目：水射流切割的技术原理、设备、技术特点

及实际应用分析

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绪论

高压下,由喷嘴发出的高速水射流,具有很大的能量,足以切割坚硬的材料(包括金属和非金属);如果向水射流中加入某种固体硬颗粒,则称为磨料水射流,它具有更大的能量,可以切割更硬更厚的材料,这就是水射流切割技术的简单描述。尽管早在古代,人们就已懂得“滴水穿石”的道理,然而直本世纪60年代,才真正把这个简单原理变成水射流切割工业技术;而磨料水射流技术的应用,还不到10年时间,所以这是一项新兴技术。然而,近年来发展很快,迄今全世界已有几十个国家,共拥有大约2000个水射流切割系统。尽管如此,当前这项技术仍处于初级发展阶段,技术尚不成熟,在理论与实践方面,都有许多空白,有待填补。这项技术起步较晚的原因在于,它涉及到超高压技术,因而对材料、制造工艺、设计方法、理论分析、控制手段、经济承受力等提出了严格要求。开发和应用这项技术,与一个国家的综合发展水平和国力强弱有密切关系。我国已在近年里,逐渐开展研究和应用,尤其在理论研究方面,已取得许多成果,但在制造技术方面,却有较大差距,有待解决。多年的实践证明,水射流切割技术,独具特点,是现代机械加工及技术发展中不可缺少的组成部分,具有很强的生命力,必须充分予以重视,有计划地研究、开发和应用。

现代的高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域较多，如超高压理论、流体动力学、特种材料、材料力学、弹性力学、制造工艺学、高压密封技术、自动控制理论等现代科技内容，其自身是一种标准的机电液一体化产品，其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上。某种意义上讲，水射流技术的研究与应用也成为了一个国家综合科技水平和经济实力的标志。

第一章水射流切割技术原理

水射流切割技术的基本原理是将少量的水加压到极高的压力(高于380MP)迫使高压水通过一个小孔(直径0.1~0.5smm),以高速冲击工件,速度可达约915m/S(视压力而定)。高压水柱使工件迅速被冲蚀。如果水柱与工件有相对移动时,就可对工件进行切割加工,切缝很小,仅稍大于小孔直径。在高压水中加人颗粒磨料,能大大增强对材料的磨蚀能力,可以切割坚硬和细密的材料,这种切割方式称为水磨料切割(AwJC)。添加磨料的水射流切割又分为夹带式和直接式两种方式,夹带式一般是在高压条件下工作约200~300MPa,常用磨料是金钢砂。将磨料定量地注人到喷水孔下一个混合室内,高压水流与磨料混合后进入切割喷嘴,对准工件喷射切割,割缝一般在0.76~3mm左右。原理框图见图1-1。直接注人式的水压力较低,约14~90MPa,常用磨料采用铜渣,它与夹带式的区别主要在于磨料是在一个中间容器内与水混合,经混合的料悬浮液和水通过一根软管直接送到切割喷嘴进行切割,原理框图见图1-2。它可在离电源500m远的地方或水下进行切割,并且可降低能耗,节省磨料。

图1-1 夹带式水墨料切割原理图图1-2直接注入式水墨切割原理图

第二章高压水射流切割技术的设备

2.1 水射流切割的设备组成

高压水射流切割设备的基本构成如下2-1图，通常是由以下几部分组成：

2-1高压水射流切割设组成

（1）高压水发生装置（包括给水装置、增压器$高压泵和蓄压等）

（2）割枪组合件（包括喷嘴等）

（3）割枪驱动装置（包括数控装置$机器人等）

（4）其他装置（如集水器或集水槽、磨料储罐及供给装置、水过滤装置等）高压水射流切割的类型不同，其设备的实际构成不完全相同。比如：纯水型高压水射流切割设备的构成，如图2-2。

图2-2纯水型高压水射流切割设备构成

2.2系统组成

高压水射流切割系统如图2-3所示,主要包括增压系统、磨料供应系统控制系统及辅助系统等,通常还要配置一钢筋混凝土工作台。

图2-3 高压水射流切割系统原理图

图2-4 磨料射流切割头

增压系统的关键部分是高压泵或增压器。往复压缩式增压器在液压系统提供的高压油作用下往复运动,把水压增大到300～1000MPa。在增压器与高压水路之间装有蓄能器。磨料供应系统(图略)主要由磨料流量调节系统和磨料切割头构成,其中磨料切割头(图2-4)是超高压射流切割的核心,其工作原理是:高压水经过

高压管和水喷嘴至混合腔,与此同时,磨料在高速射流形成的真空作用下吸入混

合腔与水混合,再经磨料喷嘴喷射形成两相磨料射流即把超高压水变成高压的切流。在人工或计算机控制下,控制系统移动工件或切割头,完成所要求的切割过程。简单的手动控制装置是一个安装在手动机构上的固定切割头现已采用5轴或6

轴等复杂的多轴数控系统,使用一个以上切割头同时切割复杂的外形。大多数高压水射流切割系统都装有接收器,既可消除高速射流穿透材料后的射流能量,同时可降低噪声。另外还附有一些安全装置,以防高压水管与各种接头的破裂等。

第三章. 技术特点

水射流切割之所以具有强大生命力,是由于它与传统切割工艺相比,独具许多优点：

a)因为是冷切割,对材料无热损伤,也无热变形。这对许多高性能或热敏感材料尤为可贵。这是其它加工方法，如火焰、激光、等离子、锯切等所无可比拟的。可以说,它对被切材料无选择性,因而可以做到一机多用。

b)具有很强的切割力,可切断180mm厚的钢板、250mm厚的钛板、470层每层厚达65mm的石墨环氧树脂合成板、5mm厚的石材或混凝土等。

c）因为是点能源切割,切割反力很小,只有十几公斤,因而便全方位自由切割形状复杂的工件,便于自动控制,实现柔性加工。

d)切口质量好且窄,最小切口宽只有0.07mm,公差可达,光洁度可达表面平整光滑,不必二次修整,可节省材料和工时。

e)因为是湿法切割,无粉尘、烟雾、火花、气味等,属于清洁安全切割,劳动条件好,噪音不超过9dB。

f）生产效率高,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。

g)可在水中或几百米深的水下切割。

目前，这种技术问题就是投资太大。而且喷嘴磨损也仍待解决,如纯水切割用的人造宝石喷嘴每个40元,可用100左右；但磨料切用的碳化钨喷嘴,每个60元,可用；耐磨陶瓷喷嘴,每个100元以上,可用20～100h。

切割很薄的延展性材料,易弯曲或出现飞边,宜叠层切割

第四章. 应用实例分析及说明

4.1 在航天上的应用分析

现在有几十个国家的数百家工厂应用水射流和磨料水射流加工。使用这种技术的工业部门有汽车、宇航/防御等。航空航天应用包括：切割先进复合材料结构,蜂窝夹层结构,钦、镍、钻、耐热合金和机翼零件。由于不存在层裂和热损坏,同时也由于加工费用减少,磨料水射流切割可与其它常规切割工艺媲美。经水射流切割的航空航天结构,其边缘比常规技术切割的边缘好得多,疲劳寿命也长。如果使用150目的磨料粒度,,疲劳寿命可提高50%以上,但切割速度要相应地降低。

LTv宇航/防御公司在FIOW公司的帮助下开发出5轴水射流系统。射流能跟踪复材料零件的形状、整体加强结构和蜂窝加强板。射流能一次切割116mm 厚的复合材料板和142mm厚的铝板而无热影响区。使用100目的磨料粒度和

Pa压力。该系统能切割12.7mm厚的石墨/环氧复合材料和钦,切割表面粗糙度为3·17、6,35。

从1980年以来,洛克希德宇航系统公司一直使用水射流切割,目前使用磨料水射流切割金属基和树脂基复合材料、铝、钢、钦,能干净地切割3.2mm石墨/环氧复合材料,且无热影响区和热变形问题。最近的应用是,切割sic或晶须增强铝复合材料的战斗机垂直安定面。切割安定面的肋仅需14min,还包括切削孔。麦道飞机公司使用门式机器人水射流和ASI公司的磨料水射流系统来切割复合材料和钦,所需时间为常规工艺的1/5,由于略去了费用高的和不耐磨的刀具,如金刚石钻头及夹紧装置,降低了生产成本；切割F/舟·8飞机机翼蒙皮,写常短工艺相比,切割时间由2h减少到29min。

4.2 磨料水射流切割技术在高速公路修复中的应用

4.2.1 补范围的确定

修补范围将所有的重要病害包括在内。为了保证将所有不坚固混凝土包括在选定的修补范围之内,一般要将边界扩展到离可见病害以6处,间隔0.6m的2个修补区应合并成为一个修补区。边界位置还取决于载荷传递水平,修补区应足够

大以避免修补区扩散和纵向开裂。最小修补长度为1.sm,最小修补宽度为36m。虽然损坏的混凝土往往是不规则的,但为了避免因为应力集中和收缩不均匀引起的2次开裂和破坏,损坏的切割区域外型要切割成规则的矩形和方型,避免切割成不规则的几何形状。

4.2.2切割系统的设计

实际应用的磨料射流切割系统,高压泵可以由柴油机驱动,并安装在轻便的卡车或者拖车上,以便能随意调动,增加系统的灵活性。切割喷嘴固定在车上,车可以在高速公路上行驶,喷嘴可以上下移动,以调节靶距,根据车的行驶速度可以改变喷嘴的行走速度。高压泵和切割牵引车之间用柔性高压软管连接,这样可以增加系统的灵活性。为了防止软管爆裂时伤及操作者,软管外要附加防爆耐磨层。4.2.3磨料种类和切割参数的选择

(1)磨料种类的选择根据日本大成建设机械部给野勒衙的研究成果,在各种磨料中石榴石有着最优异的切割性能,因为它比重大、强度高,是切割混凝土最理想的材料。虽然黄沙的切割效果不如石榴石,但考虑到经济性,黄沙不仅便宜,而且在建筑工地上很容易得到,并且切割后回收可以作为混凝土的细集料继续使用,因此黄沙也可以用来作切割混凝土路面的磨料一。磨料粒径以36目最为合适。

(2)影响磨料射流切割深度的主要参数磨料流量、靶距、切割压力、行走速度。

(3)磨料流量的选择根据美国流体公司M.哈西斯的研究结果,磨料流量的最佳值应该是喷嘴尺寸、压力和磨料粒度的函数。

(4)工作压力的选择压力是影响磨料射流切割效果最主要的参数之一,研究表明,要切割混凝土,磨料射流压力的有一个最小值,当工作压力小于这个值时,混凝土不能被切割,通常称这个最小压力为门限压力。当压力大于门限压力时,在其他参数不变的条件下,压力与切割深度的关系几乎是线形的。能够有效地切除棍凝土的压力最小为30MPa。

(5)靶距的选择研究表明,当靶距在5一IOmm时切割深度基本不变;当靶距大于10mrn时切割深度急剧卞降。因此靶距可以在5一10mm之间选择。

(6)行走速度的选择当切割过程中其他参数一定的情况下。行走速度增大,切割深度下降。

4.3超高压水射流切割技术在食品加工中的应用

“数控水刀”切割的独特优点,在食品加工中很有实用价值。“数控水刀”用数控装置可控制其切割的速度和切割线路,可切割各种食物,切割介质除了水外还可用酒精或甘油等,可纯水切割也可加磨料(如盐、糖)切割。“数控水刀”切割食物,食品的营养和功能成分损失少,可最大限度保持食品的营养,提高加工产品质量。用/数控水刀0切食品其断面将更加光滑,而且形状规整,也可以切出特殊的形状,作为新的产品造型。如果安装到食品加工生产线上,可代替或部分代替面刀、锯条等,可以利用它的特性方便地改变某些食品的加工面貌并开发出食品处理设备新产品。水射流切割技术在食品工业中的应用实例如下所述。

4.3.1 饼状食品(如蛋糕、面包等)切割生产线

如图4-1所示为国外已开发的用“数控水刀”切割蛋糕、面包等生产线。该设备适用于成批生产的食品厂。该食品处理设备以超高压水束作为切割工具,压力为3773MPa,水束直径为0108～0146mm。在切割过程中,约70%的水被汽化,其余的水通过收集槽可重新使用。这种切割系统由数控系统来控制,通过预先输入指令,可以对食品进行复杂的外形加工或分割。由于该食品处理设备不需要用金属刀片,也就是说不需要刃磨工具,因此加工成本低。此外,在切割过程中无噪声,生产过程清洁,无污染。

图4-1 “数控水刀”切割蛋糕、面包等生产线

3.2 肉类等切片与分割的数控超高压水射流切割生产线

图4-2 用于肉类切割的水刀切割系统生产线

图4-3 水刀切割肉类制品

肉类、禽类和鱼类等加工中需要经过一系列复杂的工序对每一片肉进行分析并修整、切割成相同的尺寸或重量。如图4-2、4-3所示为国外已开发的适用于肉制品等切片与分割的机器人喷射水刀切割系统。该系统使用了3D激光扫描仪,强大的计算分析软件和X-Y双轴机器人喷射水刀。用“数控水刀”切割新鲜的肉制品时,可连骨质、皮和纤维等一齐切断,不留碎骨残端,而且较少溢血。使

用数控超高压水刀切割肉制品时,并不会造成细菌传播,同时也无使用传统刀具切割时,由于刀具磨损有磨利刀具的停机时间,因此水刀切割时,生产率高。

4.4 磨料水射流切割技术在机械检修中的应用

20世纪50年代初,我国首次在开滦唐家庄煤矿成功使用了水枪落煤，使得这项技术在煤矿开采中得到逐步应用。但是煤矿的自然条件差，地质条件复杂，瓦斯浓度高，煤与瓦斯突出、煤层自然发火、煤尘爆炸等灾害时常发生。因此，高压水射流技术以其独特的优越性，在我国煤矿的煤巷掘进、防治煤与瓦斯突出、治理工作面回风隅角瓦斯积聚，以及清仓泥浆等工作中得到广泛应用。在煤矿井下，经常会遇到轨道铺设、设备检修等需要进行切割的作业。在高瓦斯等危险环境中，采用传统的热切割方法切割热效应很容易引起瓦斯爆炸。磨料水射流技术是冷态切割技术，应用于井下危险环境是安全的。该技术具有无粉尘、无火花、无热效应等优点，已在煤矿成功应用。例如，高压水射流装置用于抽放瓦斯；水射流用于辅助隧道产生裂缝、破岩和除尘；应用磨料水射流切割技术诱导顶板放顶煤；煤矿环境下用磨料水射流切割钢管，等等。这样加大了工作的安全性，也加大了经济效益的提高。

4.5高压水射流切割技术在医学领域的应用

当前在医学领域，高压水射流技术应用还不太普遍，但已经有了一定成果在这些成果中，最突出的应该是临床医学中的水射流手术刀和水射流无针注射器。这两项技术，能够提高医院的工作效率。比如在注射预防针类的药水时，水射流注射器在一个小时内，就可以完成 500 多人的注射工作。并且不需要更换针头，大大节省了患者和医生的时间。同时，这种注射器与注射者不会有任何接触，所以更加安全卫生，降低了疾病传染的可能性。

小结

高压水射流切割技术在我国还是一项新的技术，由于相关切割核心理论问题及耐超高压部件制造还未完全解决，所以中国很多行业所用的高压水射流切割系统多是从外国引进的。所以相对于技术已经相对成熟的美国、日本等发达国家，我们在高压水射流切割技术的发展和创新上，还有很长路要走。尽管由于目前技术水平及经济条件原因,使高压水射流切割技术的应用受到一定的限制,但其优异的性能,能切割其他方法无法切割或不易切割材料,必将使它得到越来越广泛的应用。而且随着现代科学技术的进步,它还将朝着超高压和智能化方向发展。

参考文献

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水射流技术的几种新应用

水射流技术的几种新应用 高压水射流技术经多年研究已被广泛应用于煤炭、石油化工、交通运输、钢铁、机械等行业，用来清洗、切割和破岩。目前高压水射流技术已形成一套系统的理论结构，成为一门独立的技术学科。该研究方向上的主要研究内容有： 超短半径水平井钻井技术 超短半径是指垂直井眼内钻成曲率半径仅为0.3米的水平井。钻超短半径水平井中存在着曲率半径极短和破岩两大难题，国外仅有美国有此技术。在该技术研究方向上，射流研究室已解决了定向造斜、水力破岩钻井两大难题，高压软管携带柔性钻具以极短的弯曲半径通过导向器实现从垂直到水平方向的转向；钻进为完全的高压水射流破岩和液力推动技术；径向水平井从已下入套管的垂直井眼中钻入，并可在井下一个层位和多个层位布置多个辐射状的径向水平井眼；井眼轨迹可以通过高压射流和连续油管牵引技术控制等，突破了国内在径向钻井技术的瓶颈问题，填补了空白。 高压水射流穿透射孔技术 高压水射流射孔完全利用水力作用，冲开套管和地层，射孔深度达3米左右,大大超过了近井地层污染带，并克服了炮弹射孔粉压作用造成的二次污染，是低渗地层完井、地层改造、提高采收率的一项有效新技术。高压水射流研究中心经过七年研究攻关，已研制成功“高压水射流深穿透射孔装置”样机，正进行室内和现场试验。 高压水射流处理近井地层增产增注技术 该工具由过滤器、单向器、扶正器、阻尼器、旋转喷头和喷嘴组成。施工时利用油管将该工具送至井下射孔层段，地面水泥车开泵打压，高压水通过油管送至喷嘴喷出，喷头旋转速度由阻尼器控制，工具在射孔段边旋转边缓慢上下移动，可产生三种物理作用：低频旋转水力脉冲波，高频空化冲击波，空化噪声超声波。三种效果综合作用，达到解堵增注目的。该工具施工简单、能量集中、处理深度大、无污染，可根据不同堵塞类型选参数. 自1995年以来，该技术已在辽河、胜利、大港、华北、长庆、大庆、新疆等油田推广应用，目前已在油井和注水井中施工近300口，有效率90%以上，油井中平均增油20%-30%，注水井平均增注30%-130%，有效期90天以上，具有良好的经济和社会效益。 自振空化射流技术研究 自振空化射流是根据瞬态流理论和水声学原理将连续射流调制成脉冲射流，并引入空化作用而得到的一种新型射流。这种射流能产生巨大的压力振荡和强烈空化，在相同条件下具有比普通射流更为强的切割、破碎、清洗和除污效果。 高压水射流清洗油管技术

高压水射流清洗技术现状及发展前景

中国设备工程2013年2月 编者按：为贯彻落实《重金属污染综合防治“十二五”规划》和《国家环境保护“十二五” 规划》等相关规划，提升工业清洁生产水平，工信部、科技部、财政部在２０１２年联合制定并发布了《工业清洁生产推行“十二五”规划》。明确了“十二五”期间工业清洁生产总体目标和主要任务，包括开展工业产品生态设计、提高生产过程清洁生产技术水平等。工业清洁清洗涉及多学科技术领域，正逐步受到工业企业重视，各行业对工业清洁清洗技术和设备的需求强劲，工业清洁清洗的发展前景十分可观。 高压水射流清洗不仅为企业设备的检修、保洁、节能降耗提供了最佳手段，同时也消除人工清除设备污垢对设备造成的硬力伤害及潜在危害，对工业企业的增效功不可没。但在实际操作中，如何解决和协调好各个设备、技术参数的关系，达到高效清洁的效果，使设备保持清洁如新的状态，应受到相关从业人员的高度关注。 有鉴于此，本期专题就高压水射流清洗技术在国内外的发展现状、清洗设备、清除乙烯裂解设备结焦的案例等进行介绍，以期加深大家对高压水射流清洗的理解，在实际工作中取得更高的效率与收益。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" （策划吴建卿） 高压水射流清洗技术现状及发展前景 北京科技大学机械工程学院／北京亨必通水射流清洗技术有限公司 陈玉凡 简要描述了高压水射流技术在工业清洗中的应用状况以及高压水射流清洗机成为国内外工业清洗中主导设备的原因，阐述了高压水射流清洗技术在我国应用中存在的一些问题及该技术发展前景。高压水射流清洗技术是近年来发展起来的一门新兴科学，它利用高压水发生设备产生高压水，通过喷嘴将压力转变为高度聚集的水射流动能完成清洗、切割、破碎等各种工艺的技术。高压水射流清洗技术适用于冶金、石油、化工、电力、交通、国防、市政环卫、矿山等多行业、多领域各类管线、热交换器、容器、船舶、车辆及大型设备的内外清洗。 随着现代社会对清洗行业提出的效率、洁净率及环保要求的不断提高，高压水射流清洗技术的普及应用成为工业清洗的必然趋势。 一、高压水射流清洗技术的特点 美国、德国、日本、英国、法国、澳大利亚等发达国家利用高压水射流进行清洗已占到工业清洗８０％￣９０％的市场份额。作为一种先进的物理清洗方法，高压水射流清洗具有多方面的优势： （１）无环境污染。高压水射流以自来水或工业用水为介质，无味、无色、无臭、无毒，对环境没有任何污染，属于环保型清洗方法。 （２）不腐蚀金属。水射流中没有任何酸、碱药剂等添加 剂，既不腐蚀金属，又不损坏管路及设备，延长了设备的使用寿命。 （３）应用范围广泛。凡是水射流直接射到的部位，不论是管道、容器罐体的内外壁、建筑物的表面，还是坚硬结垢物、致密堵塞物，皆可迅即被击碎剥落，脱离粘结母体，清洗干净。对设备、设施大小、形状、材质及垢物种类均无特殊要求，故其应用范围极其广泛。 （４）打击效率高、清洗成本低。以廉价的水为介质，对任何结垢物及堵塞物，只要水射流的压力、流量选择合适，喷射枪具选型合理，就能进行高速有效清洗，获得低成本、高效率的双重效果。 （５）节水又节能。水射流清洗属于高压细射流清洗。喷嘴喷头的孔径只有０．５￣２．５ｍｍ，射流直径也以毫米计算，每小时只消耗３￣５ｍ３的水，用过的水还可以回收。故高压水射流清洗机属节水节能设备。 由于上述高压水射流清洗的特性，高压水射流清洗在国内外，无论是在工矿企业还是在市政工程，无论在服务行业还是在机关单位，都能获得广泛的应用。 二、高压水射流清洗技术在发达国家中的发展状况 6

高压水射流技术概述

高压水射流技术概述 高压水射流是近几十年来得以迅速发展的一项新技术，作为清洗、切割、破碎工具，水射流具有其独特的优越性。近年来，随着大型化、智能化、专用化的高压水射流装备的迅速发展，该技术已渗透到众多应用领域：从一般机械零件、建筑物的清洗到以管道、管束、容器为主的工业清洗，从机场跑道除胶到船舶除锈，从金属、非金属板材切割到曲面仿形切割，从水力采煤到开采岩石，从喷射注浆到破碎路面，从无刀手术到水幕电影、降尘、喷泉……，林林总总。 高压水射流足以水为工作介质，通过增压设备和特定形状的喷嘴产生高速射流束，具有极高的能级密度。一些新型射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现，大大提高了其切割、剥离、破碎能力，更进一步拓宽了水射流技术的应用范围，可用于清洗、清理、切割、注水钻孔、喷雾、破碎、研磨等作业，具有清洁、无热效应、能量集中、易于控制、效率高、成本低、操作安全方便等特点，广泛应用在轻工、机械、建筑、采矿、石油、化工、核能、军工、航天、航空、汽车、铁道、船舶、海洋、冶金、市政工程以及医学等部门。特别适宜于自然环境恶劣、工作危险等场合作业，能大大减轻劳动强度、改善劳动环境、降低和防止危险事故的发生。 高压水射流与激光束、电子束和等离子束统称为高能束加工技术，其中高压水射流足唯一的冷切割加工技术。高压水射流不仅可以切割各类金属、非金属、塑性或脆性硬材料，而且工艺简单，工件材料的物理、机械性能不会破坏。在各种新材料与复合材料相继涌现的当今时代，高压水射流的冷切割性能是无与伦比的。 一、高压水射流 所谓高压水射流，是将普通自来水通过高压泵加压到数百乃至数千大气压力，然后通过特殊的喷嘴（孔径只有1-2毫米），以极高的速度（200-500米/秒）喷出的一股能量高度集中的水流。这一股一股的小水流如同小子弹一样具有巨大的打击能量，它能够进行钢板切割、铸件清砂、金属除锈，更能除去管子内壁的盐、碱、垢及各种堵塞物。利用这股具有巨大能量的水流进行清洗即为高压水射流清洗。 二、高压水射流主要优势： 成本低、质量好、速度快、无环境污染、无金属腐蚀、应用面广。 三、清洗范围： 各类例管式热交换器、双效吸收式溴化锂制冷机、立及卧式冷凝器、空气预热器、复水器、除尘器、蒸发器、反应釜、锅炉、罐体、容器、加热装置；各类上下水管道、工业用水管道、输油管道及两相流输送管道、排污管道、排渣管道、煤气管道、烟道、雨水管道、大型楼房、建筑物及设备内外表面的附着物等。 四、清洗内容： （一）各类规格的上下水管道、工业用水管道、工矿企业及居民区排污管道、排渣管、雨水管、煤气管道、烟道、输油管道及两相流输送管道的堵塞物；

高压水射流清洗作业.doc

高压水射流清洗技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术。高压水射流清洗具有清洗成本低、速 度快、清净率高、不损坏被清洗物、应用范围广、不污染环境等特点。自80年代中期传入我国以来，逐渐 得到了工业界的普遍认同与重视。 在传统的清洗作业中采用的清洗技术有机械钻孔清洗、蒸汽清洗、化学清洗、超声波清洗、以及水射 流清洗等几十种形式。到目前为止，高压水射流清洗已经成为西方发达国家的主流清洗技术，占到了清洗 业市场份额的80%以上。 我国的清洗行业多年来一直处于化学和手工清洗的落后状态，无论是化学清洗还是人工清洗都存在着 清洗成本高、效率低、污染环境等问题，远远不能满足现代社会日益增长的工业及民用清洗要求。 高压水射流清洗技术90年代中期得到迅速普及。目前，高压水射流清洗在我国工业清洗中已超过10%，并且正在迅速增长。随着现代社会对清洗行业提出的效率、洁净率及环保要求的不断提高，高压水射流清 洗技术在我国的普及应用是必然趋势。 一、高压水射流清洗技术的特点高压水射流清洗属于物理清洗方法，与传统的人工、机械清洗及化学清洗 相比，有如下优点： ①水射流的压力与流量可以方便地调节，因而不会损伤被清洗物的基体。 ②高压水射流清洗不会造成二次污染，清洗过后如无特殊要求，不需要进行洁净处理。 ③洗形状和结构复杂的物件，能在空间狭窄或环境恶劣的场合进行清洗作业。④高压水射流清洗快速、 彻底。 ⑤清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右。 ⑥高压水射流清洗用途广泛。高压水射流清洗对设备材质、特性、形状及垢物种类均无特殊要求，只 要求水射流能够达到即可。 ⑦高压水射流清洗无有害物质排放与环境污染问题，水射流物化后还能降低作业区的空气粉尘浓度， 保护环境。 二、高压水射流清洗技术的应用 在我国，高压水射流清洗技术已经在包括石油、化工、冶金、煤炭、交通、船舶、建筑、市政工程以 及核能军工等许多部门得到了应用。 适用于高压水射流清洗的结垢物的类型包括：各种机械堵塞物、各类盐碱结垢物、氧化铁、金属锈蚀物、 油脂及油污凝结物、油漆、焦炭、石蜡、沥青、石灰、石子、沉渣、淤泥、船体上的附着物及海洋生物等。 三、便携式水切割系统 "便携式水切割系统"配有低压供水，高压管线等相关部件， "便携式水切割系统"的标准机型为电动机驱动，也可提供柴油机驱动型以适应野外工作的要求。主机 的设计适应于各种环境，可由两个人进行搬运工作。 最佳靶距： 水射流对物体表面的作用力不仅与射流密度、速度有关，而且还与水射流离该表面的距离有关，根据

水射流应用(水切割)

BJATL‐WATERJET
SYSTEM
北京奥特隆科技发展有限公司
BJATL-waterjet system

北京奥特隆科技发展有限公司
公司总经理王宝智机械设计专业,高级工程师,多年致力于高压水发生设 备的研究和开发工作，先后走访了欧美多个国家的专业设备制造商，在 国内设计开发了最大 5000bar 超高压水发生设备（VHP PUMPS）及水 切割成套设备和附件，独立设计和完成了国内数条机器人水切割工作 站，物流自动化传输线,立体仓库等,并在国内相关专业刊物发表专业技 术论文数篇和国际论文二篇，为提升国内工业技术装备做出了贡献.
Director - general Mr.Baozhi Wang study the project of mechanical design, high-degree engineer, for many years to study the high pressure waterjet and development this machine, visit many company in Europe and USA, develop Max.5000 bar waterjet cutting pumps and all the attachment of the spare parts, such as sapphire & diamond nozzles, complete with manufacture the Robotic waterjet cutting system and other automation line in China, several dissertation publish in the Internationalist journal.
北京奥特隆科技发展有限公司总部位于京东燕郊开发区 4A 级写 字楼富鼎中心， 以资深的技术和独特的设计， 专业提供高压水射流清 洗设备和超高压水切割设备，高压柱塞泵和超高压水发生设备(VHP PUMP)是本公司的核心产品，产品覆盖到皮革产品，汽车制造，冶金， 石化， 军工， 建筑， 机械制造等重行业的表面处理和非热源下料切割， 形成具有设计，生产加工，安装调试，售后服务为一体的新型高科技 企业。
Beijing Aotelong Tech-Develop Co., LTD （BJATL-waterjet system）which provide high pressure cleaning machine and VHP waterjet cutting machine depending on the professional technology and distinctive design. Offering high pressure plunger pumps and VHP PUMPS as main products to customer, as well as , high pressure cleaning system and cutting system. VHP waterjet cutting system can be used to cut kinds of materials as leather, silencer and inside decoration of automobile, metal, petrifaction , military and so on. Become a new -high –tech company to design, manufacture,sales and service.
电话( Tel)：+86 10 69599498 / +86 316 5993101 / 传真(Fax)：+86 316 5993101-804 网站(Web)：https://www.docsj.com/doc/169324951.html, 邮箱(Email)： info@https://www.docsj.com/doc/169324951.html, skype: waterjet2
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(整理)基于高压水射流清洗技术的研究

基于高压水射流清洗技术的研究 一引言 高压水射流技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术，最早出现在19世纪中叶，到20世纪50年代才开始应用于采煤，60年代大批高压柱塞泵和增压器的问世推动了水射流技术快速发展。到70 年代末，水射流技术出现了新的研究方向，并研制成功了高频脉冲射流、共振射流和磨料射流，这些射流的压力虽然不太高，但威力却高于相同压力的普通连续水射流。进入80年代，磨料射流、空化射流、水射流和自振射流的发展把水射流技术推向一个新的阶段。水射流技术的应用越来越受到人们的重视。 随着高压水射流技术的发展，水射流清洗技术也越来越为人们所重视，应用也日趋广泛。水射流清洗技术是利用水射流使一种或多种材料（表面覆层）从另外一种物体（基体）表面上脱离下来，如容器内壁和管道内壁的清洗和除垢、带钢除鳞、铸件去毛刺等。水射流清洗技术涉及到交通、冶金、电力、机械、市政、化工、建筑等领域，美、德、日、英、法、加等发达国家，工业上用高压水射流工艺进行清洗的比例已达到80%～85%。水射流可除去用化学方法不能或难以清洗的特殊覆层，主要用于水垢、锈蚀、油垢、烃类残渣、各种涂层、混凝土、结焦、树脂层、颜料、微生物污泥等的清除。高压水射流清洗技术在60～70年代开始推广，到80年代以后得到了很快的发展，自80 年代中期传入我国以来，逐渐得到了工业界的普遍认同与重视。二高压水射流清洗特点

高压水射流技术把水作为介质，以射流为核心，集高压泵、阀、自控系统等于一体，通过高压发生装置，使水流获得巨大的能量后以特定的流体运动方式从一定形状的喷嘴中高速喷射出来，形成了能量高度集中的水流。高压水射流技术之所以能脱颖而出，是与其本身的许多特点和优势分不开的。它不仅与水本身所固有的性质有关，也与高压水的力学作用有着密切的联系。其效果较之传统的人工清洗、机械清洗、化学清洗方法具有效率高、无污染、综合费用低、节能、不腐蚀损伤基体、易于实现机械化、自动化和智能化控制等诸多优点，可清洗形状和结构复杂的零部件，能在空间狭窄、复杂环境、恶劣有害场合进行作业，因此世界各国大力发展高压水射流清洗技术。水射流清洗与传统的机械式、化学式清洗相比，具有如下优势：（1）无污染：高压水射流以清洁的自来水作为介质，对环境没有任何污染，并且喷射出的射流雾化后还能降低清洗作业区的粉尘浓度，不需洗后处理，属环保型清洗方法。 （2）不腐蚀：水射流中没有任何酸碱药剂、清洁剂，既不腐蚀金属，又不会损伤被清洗对象的基体。 （3）清洗效率高：任何结垢物和堵塞物，只要选择了正确的水射流参数，即压力、流量功率及喷枪、喷头选择合适，就能高速、有效的清洗。 （4）清洗成本低：高压水射流使用天然水为介质，同时又选择了高强度、高耐磨性的喷咀、喷头作喷射枪具，其磨损程度非常微小，综合成本只是化学方法的1/3左右，可获取成本低、效率高的双重效

水射流研究的现状与发展

水射流研究的现状与发展 “水滴石穿”的实质是微小的冲量对时间的积分。高压水射流加工技术正是利用相 同的原理，把动量加大，缩短时间，达到断石、断铁、切割的目的。人们在很早的时间 就开始利用很高压力的水进行材料的加工和切割。1870年前后，美国在加利福尼亚的金 矿中用增压后的水流开采矿石，俄国人也曾用水采煤。在上世纪60年代，密苏里大学 林业系的诺曼·弗朗兹教授发明了高压水射流的切割实验装置。该装置的核心是一个单 缸增压器，压力可以达到344.7MPa(s000opsi)，用这样的高压水可以来切割木材。这 一装置引起包括著名的依格所尔公司在内的许多压力设备制造商和研究单位的兴趣。1971年第一台商用水切割试验机在杰克逊的阿尔顿纸品公司投入应用，用于切割层压纸管，其厚度达到12.7mln(0.sin)，并且可以在纸管上切出各种形状。高压水切割技术的 真正的商品化应用是上世纪80年代初洛克韦尔飞机公司用水切割机来切割BI轰炸机的 钦合金零件，可以节约成本50%。目前许多国外的公司用高压水切割各种材料，甚至用 于军舰制造。 高压水除用于切割之外，还可用于除锈、清洗，以及建筑与道路施工等方面，涉及 到造船、航空、汽车、机械制造、轻工、城建等许多行业。 1987年洛克希德航空系统公司开发了四轴水切割机器人，用于石墨增强树脂、钦合 金板材以及薄壁大口径管材的切割。依格所尔公司的水切割系统与ASES的机器人组合 成汽车工业机器人，在瑞典得到应用，切割汽车车头的衬里、门板和地毯。在军工上， 美国人应用高压水切割军舰用异型橡胶零件，以及潜艇外贴降噪橡胶层。 高压水射流技术在国内的应用开始于上世纪80年代，并随着国际上水射流理论的 成熟和成功的商业化，国内对这项技术的认识也不断地加深，很多的专家学者〔52]，对此开展了大量的研究和探讨，把国内的高压水射流切割技术不断推进。新型射流的应用和 研究得到很快的发展，在落煤、破岩、船舶除锈、喷射钻井、机场除胶和除漆等得到极 为迅速的推广。 2高压水射流切割工艺的特点及应用 高压水射流切割技术之所以能够迅速地在实践中得到应用和关注，是与其具备鲜明 的技术特点，能够满足日益增长社会生产的需求分不开的。 水射流加工是一种现代的有别于传统的加工方式。有两种类型:纯水射流(，厄terjet) 和磨料水射流(Abrasive研/aterjet)。水射流从切割纸板开始，到今天能广泛地应用于各种软硬材料，包括纸、食物、玻璃纤维、绝缘材料、塑料和复合材料。在WJ的切割过 程中，切割是超声速的冲蚀过程。WJ与AWJ的主要区别在于提高切割能力的一种磨料 介质。 在高科技日益发展的社会中，只有创新才会发展。高压水射流切割技术开拓了一个 大连理工大学硕卜学位论文 新的特种加工领域，可以轻松应对那些新奇的因为热影响和机械性能约束而不能切割的 材料。AWJ磨料水射流可以广泛地应用于材料的加工，如:钦金属、钢、铜、铝、石材、 玻璃和其他复合材料。AWJ还可以弥补其他加工方法的不足。使用AWJ预开孔可以提 高EDM(放电加工)的性能，其可以扩展EDM和激光加工对某些惰性和非传导材料的 加工能力。由于AWJ的反冲力较小，因此对易碎脆性材料的AWJ加工不必担心变形和 破碎。 高压水射流既不同于传统加工的铣、刨、磨、削，也有别于一般的剪切和冲裁。它 属于高能切割。高压水射流切割就是把高压水射流的动能作为切割能，对材料进行冲蚀

凝汽器化学清洗高压水射流清洗施工技术方案及凝汽器清洗规程样本

凝汽器化学清洗施工技术方案及凝汽器高压水射流清洗规程 摘要：凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)技术方案编写内容从凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)编制 根据、凝汽器结垢成因、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)必要性、不锈钢凝汽器化学清洗应当注意关 于问题、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)系统建立、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)安全文明施工 管理安全办法等八个方面展开。 目录 1、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)本方案编制根据 (1) 2、结垢成因 (3) 3、化学清洗必要性 (4) 4、不锈钢凝汽器清洗应当注意关于问题 (5) 5、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)系统建立 (6) 6、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)质量管理办法、目的 (6) 7、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)安全文明施工管理安全办法 (8) 8.凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)资质 (12) 9、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)业绩展示 (8)

1、凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)本方案编制根据 1.1 DL/T957-《火力发电厂凝汽器化学清洗(高压水射流清洗)及成膜导则》 1.2 GB/T25146-《工业设备化学清洗质量验收原则》 1.3 HG/T2387-《工业设备化学清洗质量原则》 1.4欣格瑞（山东）环境科技有限公司《工业设备高压水清洗施工方案制定办法》 1.5 GB8978-1996《污水综合排放原则》 1.6《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程实行办法》（1996年） 1.7 GB/T25147-《工业设备化学清洗中金属腐蚀率及腐蚀总量测试办法、重量法》 1.8欣格瑞（山东）环境科技有限公司《华电国际莱城发电厂#3机凝汽器高压水清洗方案》《里彦电厂#2机凝汽器高压水清洗方案》等关于方案及实践（参见业绩表） 1.9甲方提供关于技术参数。

水射流技术原理

先进制造技术课程论文 论文题目：水射流切割的技术原理、设备、技术特点 及实际应用分析 系部： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： xxx年月日

绪论 高压下,由喷嘴发出的高速水射流,具有很大的能量,足以切割坚硬的材料(包括金属和非金属);如果向水射流中加入某种固体硬颗粒,则称为磨料水射流,它具有更大的能量,可以切割更硬更厚的材料,这就是水射流切割技术的简单描述。尽管早在古代,人们就已懂得“滴水穿石”的道理,然而直本世纪60年代,才真正把这个简单原理变成水射流切割工业技术;而磨料水射流技术的应用,还不到10年时间,所以这是一项新兴技术。然而,近年来发展很快,迄今全世界已有几十个国家,共拥有大约2000个水射流切割系统。尽管如此,当前这项技术仍处于初级发展阶段,技术尚不成熟,在理论与实践方面,都有许多空白,有待填补。这项技术起步较晚的原因在于,它涉及到超高压技术,因而对材料、制造工艺、设计方法、理论分析、控制手段、经济承受力等提出了严格要求。开发和应用这项技术,与一个国家的综合发展水平和国力强弱有密切关系。我国已在近年里,逐渐开展研究和应用,尤其在理论研究方面,已取得许多成果,但在制造技术方面,却有较大差距,有待解决。多年的实践证明,水射流切割技术,独具特点,是现代机械加工及技术发展中不可缺少的组成部分,具有很强的生命力,必须充分予以重视,有计划地研究、开发和应用。 现代的高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域较多，如超高压理论、流体动力学、特种材料、材料力学、弹性力学、制造工艺学、高压密封技术、自动控制理论等现代科技内容，其自身是一种标准的机电液一体化产品，其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上。某种意义上讲，水射流技术的研究与应用也成为了一个国家综合科技水平和经济实力的标志。

超高压水射流清洗技术

超高压水射流清洗技术 超高压水射流清洗技术是近年来在国际上发展起来的一门高科技技术，该技术主要利用高速水射流的动能来剥离表面顽垢，它是以水为介质，通过柴油机组或电机组驱动大流量增压器，将水加压至40000PSI（300Mpa）的压力，再通过呈圆周排列的多个宝石喷嘴喷射而出，喷嘴由油压或者气压驱动旋转，形成多束、多角度、强度各异的超高压旋转水射流。对需要清洁的表面、设备内结垢和附着物以及堵塞物进行超高压清洗工作。该系统一般由柴油机组作为动力源，只需要提供水源即可运行，因此机动性能较强，可以很容易地实现车载或制成超高压清洗车。不管什么结垢沉积物，超高压水射流清洗技术都能使这些问题迎刃而解，将污垢彻底清除，留下清洁、光滑的表面。它比人工清洗快的多，不需要化学药品、溶剂或腐蚀剂（也不需要同时采用成本很高的安全措施），使之更洁净、更环保。“超高压水射流清洗设备”与“超高压水射流切割设备”同属于“超高压水射流技术”的具体应用，只是前者流量较大，压力较低。 超高压水射流清洗与其他清洗方式比较 超高压水射流清洗属于物理清洗方法，与传统的人工、机械清洗及化学清洗、生物清洗等其他清洗方式相比，有如下优点： 1.水射流的压力与流量可以方便地调节，因而不会损伤被清洗物的基体； 2.超高压水射流不会造成二次污染，清洗过后如无特殊要求，不需要进行清洁处理； 3.洗形状和结构复杂的物件，能在空间狭窄或环境恶劣的场合进行清洗作业； 4.与化学清洗、生物清洗不同，超高压水射流清洗无有害物质排放与环境污染问题； 5.超高压水射流清洗快速、彻底。如热交换器的清净率为95%以上，锅炉除垢率达95%以上； 6.清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右，即超高压水射流清洗属于细射流，属于节能型设备； 7.超高压水射流清洗对设备材质、特性、形状及垢物种类均无特殊要求，只要求水射流能达以即可。 发布时间：2010-12-3 16:22:11点击率：644[返回上一

水射流切割技术及其应用

目录 摘要 (2) 1. 前言 (2) 2. 水射流技术的发展 (2) 2.1 水射流切割的起源 (2) 2.2 我国的水射流切割技术发展状况 (3) 3. 水射流切割技术的原理 (4) 4. 水射流切割技术特点 (5) 4.1 水射流切割的优势 (5) 4.2 水射流切割的缺陷 (5) 5. 水射流技术在生产生活中的应用 (6) 5.1 切割方面 (6) 5.2 工业清洗 (6) 5.3 食品保鲜 (7) 6. 水射流切割技术的前景 (7) 参考文献 (7)

水射流切割技术及其应用 西南大学工程技术学院，重庆 400716 摘要 水射流切割用途广泛且易于操作，现已成为世界上发展最快的机床加工技术之一。通过使用超高压水进行切割能带来更高的效率和生产力，它只需要少数的辅助操作就可以完成切割，无需加热区域，没有热变形或者其他切削方法导致的机械变形，还能够加工狭窄的缺口。关键词：水射流切割；超高压水；应用 1.前言 水在人们的概念里往往是“柔”和“软”的代表，但是水的确又拥有无与伦比的力量，“水滴石穿”就体现了在我们眼中秉性柔弱的水本身潜在的威力。现代人依靠科技，将水刚毅的一面发掘出来，使它可以在采煤、钻井和切割等各种工作中发挥自身的威力，无论是坚硬的地下岩石还是合金，当水流达到一定压力和频率的时候，这些可以被切割、破碎。作为一项独立而完整的加工技术，水射流切割技术的产生是最近几十年的事。水射流技术诞生以来，应用日益广泛，目前已经在煤炭、石油、冶金、化工、机械、水利等部门应用，主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。 2.水射流技术的发展 2.1水射流切割的起源 十九世纪七十年代左右，人们开始将高压水用于生产中，比如用于开采金矿、

高压水射流清洗技术

高压水射流清洗技术 近年来，高压水射流清洗技术发展很快，在石油、化工、电力，冶金等工业部门中得到了广泛的应用。它可用于清洗容器，如高压釜、反应器、冷却塔、贮罐、槽车等；也可用于清洗各种设备。管道、煤气管道及换热器；还可用于清洗船舶上积附的海洋生物相铁锈、钢铁铸件上的清砂等。高压水射流清洗可除去下列污垢层；水垢、铁垢、油类烃类残渣结焦、各种涂层、混凝土、树脂层、颜料、橡胶、石膏、塑料等，其清洗效果颇佳。高压水射流不影响环境，效率高，容易满足清洗要求。 (1)高压水射流清洗原理及特点。高压水射流清洗原理是用高压泵打出高压水，并使其经管子到达喷嘴再把高压低流速的水转换为低压高流速的射流；然后射流以其很高的冲击动能，连续不断地作用在被清洗表面，从而使垢物脱落，达到清洗目的。 高压水射流清洗与传统的水射流冲洗、机械方式清洗、化学清洗相比，具有以下优点。 ①若选择适当的压力等级，高压水射流清洗不会损伤被清洗管道、设备的基体。

②高压水射流清洗是用普通自来水于高速度下的冲刷清洗，所以它不污染环境，不腐蚀管道设备，不会造成任何机械损伤，清洗效率高，节省能源，还可除去用化学清洗难溶或；能溶的特殊垢。 ③洗后的管道、设备和零件，不用进行清净处理。 ④能在环境恶劣的场合进行清洗。 ⑤易于实现机械化、自动化，便于数字程控。 ⑥节省能源，清洗效率高，成本低。 (2)高压水射流清洗装置。称为高压水射流清洗机，主要由高压柱塞泵、动力部分、喷嘴、高压软管及工作附件等组成。高压水射流清洗机主机的额定参数见表6—10。 表6-l0 高压水射流清洗机主机的额定参数 参数型号S×25/50S×35/50S×5/50额定压力/MPa253552额定流量/L·min-1505050电机功率/kW303755外形尺寸/mm1450×950×7401470×950×7401610×940×840质量/kg8009501250 (3)高压水射流清洗过程中几个主要参数的确定

简述水射流加工技术发展与应用

简述水射流加工技术发展与应用 摘要：本文旨在介绍水射流加工技术的形成、发展史。明确水射流加工工艺的主要流程，了解其发展趋势。 关键词：冷加工高压水射流切割磨料 一、水射流加工技术发展史 人们认识水射流应该说还是从水的冲刷作用开始的。大雨能把田地冲出一道水沟，能剥落山岩，甚至能造成泥石流。河道出口久而久之便冲积成了三角洲。水对大自然的鬼斧神工表现在3个方面：使材料破裂、流动、去除。 水射流的应用起源于采矿业。早期利用水射流冲洗矿石中的泥土，蓄水运送并筛选矿石和直接周水射流冲刷煤层。由冲刷到破碎实际上是水射流的一个质变，前者是低压大流量，后者则是高压小流量。本世纪30年代已开始用水射流采煤。开始是用lOMPa以下的水射流冲采中硬以下煤层，至70年代已发展到用20～30MPa水射流慢速切割煤体，再后来就是高压至lOOMPa、超高压大于200MPa的水射流辅助采煤机、掘进机用于破碎落煤和破岩。 只有提高水射流工作压力才能使其广泛应用于大工业部门，这已成为人们的共识。20世纪70年代，高压水清洗和超高压水切割在同步发展。80年代，高压清洗已日趋完善，普及应用。超高压水射流切割工艺一直是水射流行业研究、追踪的热点。尤其在80年代末、90年代初期这类所谓“水刀”设备已经批量化、商品化，而且以机械于控制切割头为代表的产品已迅速达到了全自动、智能化的高水平。 水射流技术在向高压方向发展的同时，70年代末期国际水射流领域出现了一个引人注目的新动向，即从单一提高水射流压力，的观点开始转向研究如何提高和发挥水射流的潜力这方面来了。这就有了脉冲射流（水炮）、高温射流、磨料射流和摆振射流。这些射流与同等压力下的普通连续射流相比，显然大大提高了作业效率。80年代以来，磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流的进一步发展，将高压水射流技术推向一个新的阶段。水射流领域已经形成了一个以压力、功率为纵坐标、以射流形式为横坐标的技术与产品的甲而型谱。高压水射流技术的应用范围也由单纯的采矿业扩大到石油、化工、轻工、航空、建筑、冶金、市政工程和医学等领域。 高压水射流技术的发展大致可分为4个阶段：60年代处于以低压水射流采矿为主的初朝阶段，同时以静压试验和化工流程为主要目的的高压泵、增压器和高压管件（统称高压设备）的研制取得了许多商品化成果（它们的介质主要不是水），这为高压水射流技术的到来奠定了基础；70年代主要针对采煤机、清洗机开展了水射流工业试验，这时期的主攻方向是提高以水为介质的高压动设备的压力和可靠性，同时开发多种形式的射流，尤其自1972年开始两年一届的英国流体机械研究集团(BHRG)主办的国际承射流技术会议、自1981年开始两年一届的美国水射流技术协会( WJTA)主办的美国水射流技术会议和自1990年开始两年一届的国际水射流协会(ISWJT)和日本水射流协会(JSWJT)主办的亚太国际水射流技术会议等，极

水射流技术原理

河南机电高等专科学校 先进制造技术课程论文 论文题目：水射流切割的技术原理、设备、技术特点 及实际应用分析 系部： 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： xxx年月日

绪论 高压下,由喷嘴发出的高速水射流,具有很大的能量,足以切割坚硬的材料(包括金属和非金属);如果向水射流中加入某种固体硬颗粒,则称为磨料水射流,它具有更大的能量,可以切割更硬更厚的材料,这就是水射流切割技术的简单描述。尽管早在古代,人们就已懂得“滴水穿石”的道理,然而直本世纪60年代,才真正把这个简单原理变成水射流切割工业技术;而磨料水射流技术的应用,还不到10年时间,所以这是一项新兴技术。然而,近年来发展很快,迄今全世界已有几十个国家,共拥有大约2000个水射流切割系统。尽管如此,当前这项技术仍处于初级发展阶段,技术尚不成熟,在理论与实践方面,都有许多空白,有待填补。这项技术起步较晚的原因在于,它涉及到超高压技术,因而对材料、制造工艺、设计方法、理论分析、控制手段、经济承受力等提出了严格要求。开发和应用这项技术,与一个国家的综合发展水平和国力强弱有密切关系。我国已在近年里,逐渐开展研究和应用,尤其在理论研究方面,已取得许多成果,但在制造技术方面,却有较大差距,有待解决。多年的实践证明,水射流切割技术,独具特点,是现代机械加工及技术发展中不可缺少的组成部分,具有很强的生命力,必须充分予以重视,有计划地研究、开发和应用。 现代的高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域较多，如超高压理论、流体动力学、特种材料、材料力学、弹性力学、制造工艺学、高压密封技术、自动控制理论等现代科技内容，其自身是一种标准的机电液一体化产品，其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上。某种意义上讲，水射流技术的研究与应用也成为了一个国家综合科技水平和经济实力的标志。

高压水射流技术(清洗方面)

高压水射流技术（清洗方面）高压水射流是近几十年来得以迅速发展的一项新技术，作为清洗、切割、破碎工具，水射流具有其独特的优越性。近年来，随着大型化、智能化、专用化的高压水射流装备的迅速发展，该技术已渗透到众多应用领域：从一般机械零件、建筑物的清洗到以管道、管束、容器为主的工业清洗，从机场跑道除胶到船舶除锈，从金属、非金属板材切割到曲面仿形切割，从水力采煤到开采岩石，从喷射注浆到破碎路面，从无刀手术到水幕电影、降尘、喷泉……，林林总总。 高压水射流足以水为工作介质，通过增压设备和特定形状的喷嘴产生高速射流束，具有极高的能级密度。一些新型射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现，大大提高了其切割、剥离、破碎能力，更进一步拓宽了水射流技术的应用范围，可用于清洗、清理、切割、注水钻孔、喷雾、破碎、研磨等作业，具有清洁、无热效应、能量集中、易于控制、效率高、成本低、操作安全方便等特点，广泛应用在轻工、机械、建筑、采矿、石油、化工、核能、军工、航天、航空、汽车、铁道、船舶、海洋、冶金、市政工程以及医学等部门。特别适宜于自然环境恶劣、工作危险等场合作业，能大大减轻劳动强度、改善劳动环境、降低和防止危险事故的发生。 高压水射流与激光束、电子束和等离子束统称为高能束加工技术，其中高压水射流足唯一的冷切割加工技术。高压水射流不仅可以切割各类金属、非金属、塑性或脆性硬材料，而且工艺简单，工件材料的物理、机械性能不会破坏。在各种新材料与复合材料相继涌现的当今时代，高压水射流的冷切割性能是无与伦比

的。 一、高压水射流

所谓高压水射流，是将普通自来水通过高压泵加压到数百乃至数千大气压力，然后通过特殊的喷嘴（孔径只有1-2毫米），以极高的速度（200-500米/秒）喷出的一股能量高度集中的水流。这一股一股的小水流如同小子弹一样具有巨大的打击能量，它能够进行钢板切割、铸件清砂、金属除锈，更能除去管子内壁的盐、碱、垢及各种堵塞物。利用这股具有巨大能量的水流进行清洗即为高压水射流清洗。 二、高压水射流主要优势： 成本低、质量好、速度快、无环境污染、无金属腐蚀、应用面广。 三、清洗范围： 各类例管式热交换器、双效吸收式溴化锂制冷机、立及卧式冷凝器、空气预热器、复水器、除尘器、蒸发器、反应釜、锅炉、罐体、容器、加热装置；各类上下水管道、工业用水管道、输油管道及两相流输送管道、排污管道、排渣管道、煤气管道、烟道、雨水管道、大型楼房、建筑物及设备内外表面的附着物等。

高压水射流切割技术

高压水射流切割技术 一、高压水射流加工简介 近二十年来，随着科学技术的不断发展，人们不断的发掘着自然界中有益的现象并加以改造为人类服务。 为了提高效率，【1】人们将水加以高压，并使之从直径较小的喷嘴中喷出，形成一束高速、连续或间断的水流束，这便是高压水射流。水射流加工(water Jet Cutting)又称水喷射加工，是利用高压高速水流对工件的冲击作用来去除材料的，俗称“水刀加工”，即利用高压水射流对各种材料进行切割、穿孔和工件表层材料去除等加工【1】。与其他高能束流加工技术相比，水射流切割技术具有独特的优越性。高压水射流切割法是一种新型的切割方法，可以切割用其他切割方法无法加工的材料，应用范围涵盖各种金属及非金属材料。在切割过程中不会使被切割材料产生热影响区，切口边缘的材质不发生变化，这种切割方法的精度较高，适用于加工尺寸精度要求高的零部件。高压水射流切割因其独特的优点而在切割领域占有重要地位，在矿业、土木工程、建筑业以及航空航天业中的应用日益广泛，应用前景良好。 二、高压水射流切割原理 ①高压水射流切割示意图 1-水箱 2-过滤器 3-水泵 4-蓄能器 5-液压系统 6-增压器 7-控制器 8-阀门 9-喷嘴 10-工件 11-水槽

【2】高压水射流切割是利用水或水中加添加剂的液体，经水泵至增压器，再经贮液蓄能器使高压液体流动平稳，最后由人造蓝宝石喷嘴形成300-900m/s（约为音速的1-3倍）的高速液体束流，喷射到工件表面，从而达到去除材料的加工目的。高速液体束流的能量密度可达102W/mm2,流量为7.5L/min【2】。 储存在水箱中的水经过滤器处理后，由水泵抽出送至蓄能器中。液压系统驱动增压器，使水压增高。高压水经控制器、阀门和喷嘴喷射到工件的加工部位进行切割。切割过程中产生的切屑和水混合在一起，排入水槽。 【3】利用增压装置将水加压到几十至数百兆帕后从喷嘴中喷出形成高压水射流。高压水射流本身具有较高的刚性，在与工件发生碰撞时，会产生极高的冲击动压和涡流。从微观上看，相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值)，因而超高水射流表面上虽然为圆柱模型，而内部刚性高和刚性低的部分并存。刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间减少，增大冲击强度，宏观上起快速楔劈作用；而低刚性部分相对于高刚性部分形成了柔性窄间，起吸屑、排屑作用【3】。高速高压水射流，对切割物进行冲击，使其表层产生破碎和微裂纹，水射流进入裂纹中，如楔子般将工件劈裂、剥离，同时高速水流的冲刷将切下的碎屑带走，形成切缝。 三、高压水射流切割的分类 高压水射流切割按所用的工作介质分为纯水高压水射流切割和在水中加入各种磨料的加磨料高压水射流切割两种基本类型。 （1）纯水型 纯水型高压水射流切割由于仅仅利用从喷嘴喷出的高速高压水射流进行切割，其切割能力相对较低，但设备简单，消耗物品少，操作成本低。 （2）加磨料型 加磨料型高压水射流切割由于在水中混入磨料，大大增强了水射流的冲击作用，所以其切割能力比纯水型切割大为提高，但设备复杂，操作成本高。 加磨料型按混入磨料的方式及水压又分为高压加磨料型水射流切割和低压加磨料型水射流切割两种，后者具有很多优点，是最有前途的切割方法。

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。水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。 3‘水切割与等离子切割比较 等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工。水切割属于冷态切割,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。 4、水切割与线切割比较 对金属的加工，线切割有更高的精度，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，水切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸灵活。 5、水切割与其它切割方法比较 对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割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，而用水切割方法则较为理想；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，但与水切割相比其热效应明显、切割表面质量和