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高压水射流切割技术研究

高压水射流切割技术研究
高压水射流切割技术研究

先进制造技术课程大作业2013年10月

高压水射流切割技术研究

刘玉坤

天津大学机械学院机械制造及其自动化专业2013级硕士生

摘要:水射流切割,又称水刀切割,是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件,

而且受材料质地影响小。因为其成本低,易操作,良品率又高,水切割正成为工业切割技术方面的主流切

割方式。

关键词:水刀切割高压工艺参数

0前言

水刀是一种利用高压水射流进行切割

材料的设备。利用超高压技术可以把普通的水加压到250~400MPa,然后再通过内径约0.15~0.25 mm的宝石喷嘴形成速度为

800~1 000 m/s的高速射流,从而切割软基性材料。如果在水射流中加入适量的磨料,则几乎可以用来切割所有的软硬材料。除切割功能外,通过调整压力和流量,水射流还可以用于清洗各种物体,如除胶、除漆、除锈等。水刀切割不使用有毒气体或液体,不会产生有毒的物质或蒸气,表面不留任何机械变形,具有冷切割、清洁、精度高和材料损耗低等优点,在航空航天、汽车制造、金属加工、电子工程等领域中有着广泛的应用[1]。现在水刀被认为是世界上功能最多样、增长速度最快的一种加工技术,与其他技术如铣床、激光、EDM、等离子和刨床等相辅相成。

高压水射流切割的分类:

以加沙的情况来分:分为无沙切割和加沙切割。

以设备来分:分为大型水切割和小型水切割。

以压力来分:分为高压型和低压型,一般以100 MPa为界限。100 MPa以上为高压型,100 MPa以下为低压型。而200 MPa以上为超高压型。

以技术原理来分:分为前混式和后混式。

高压水射流切割的特点:

1)数控成型各种复杂图案;

2)属冷切割、不产生热变形;

3)无污染、不产生有毒气体及粉尘;

4)可加工高硬度或比较柔软的材料;

5)是一些复合材料,易碎瓷材料复杂加工的唯一手段;

6)切口光滑、无熔渣,无需二次加工;

7)可一次完成钻孔、切割、成型工作;

8)生产成本低;

9)自动化程度高;

10)24 小时连续工作。

1国内外发展现状

1.1国外发展现状

Norman Franz博士一直被公认为水刀之父。1950年,Franz第一次把很重的重物放到水柱上,迫使水通过一个很小的喷嘴,并能够切割木头和其它材料。最初在20世纪70 年代, 由现美国的Ingersoll Rand 公司在Alton建立了第一套工业应用装置, 由两台增压器供给喷嘴280MPa 、350MPa 的高压水, 喷头相对于靶件上下移动, 用

于家具的外形切割。随着对系统功能的不断

改进与完善及计算机自动控制系统的成功应用, 发展到今天, 压力可达到500MPa , 可切割的材料也扩展到包括轻工、食品、建筑装潢、航空、机械等多种行业。。在近期的水射流会议上, 水切割的研究已经占了相当大的比例。

1.2国内发展现状

20世纪末,水切割技术引入我国,经历了近5年的市场应用及设备的改良,主要应用于建筑陶瓷、石材、金属加工、汽车工业、航空航天、军工、石油化工等行业并得到良好的发展。21世纪初期,针对水切割技术在市场应用中出现的相关问题以及技术单一性,便携式水切割技术应运而生。

水射流切割技术以其诸多的优点得到了越来越广泛的应用, 同时也展现了不同的发展趋势, 目前的产品生产越来越向多品种、大批量、高精度的方向发展, 很多行业的加工工艺在逐渐地被水切割所代替。总之, 水射流切割技术必将作为一门新兴的综合学科形成国际化产业。

2高压水射流切割技术的基本原理和工业应用

2.1 基本原理

高压水射流切割技术是以水作为携带能量的载体, 用高速水射流对各类材料进行切断加工的一种方法。工作时, 首先通过增压器将水压升到300~1000MPa (动能转变为压力能) , 然后使高压水通过直径为011~016 mm的喷嘴, 以2~3 倍声速

喷出(压力能转变为动能)。当水射流冲击被切割材料时, 如果压力超过材料的破坏强度, 即可切断材料。喷嘴常用人造宝石、陶瓷、碳化钨等耐磨材料制作。

该加工方法分为两类: 一类是以水作为能量载体, 也叫纯水射流切割, 它的结构较简单, 喷嘴磨损慢, 但切割能力较低, 适于切割软材料; 另一类是以水和磨料(磨料约占90% ) 的混合液作为能量载体,也叫磨料射流切割, 由于射流加入磨料, 大大提高切割功效, 即在相同切割速度下, 磨料射流切割的压力可以大大降低, 并极大

地拓宽了切割范围, 但喷嘴磨损快, 且结

构较复杂, 适于切割硬材料。磨料射流切割根据磨料加入的方法又分成前混和后混两种。前混磨料射流切割是在水射流形成前, 使水、磨料均匀混合, 之后在高压下水和磨料从喷嘴中高速喷出, 磨料和水流具有相

同的压力和速度, 但实现有一定难度。后混磨料射流切割是在高压水射流形成后, 依

靠高压水流经过水喷嘴时所产生的负压来

吸卷和加速磨料, 因而磨料很难进入射流

的核心而得到充分加速, 即磨料很难达到

水的速度, 这导致能量的浪费。磨料通常采用粒度为80~150目的二氧化硅、氧化铝、柘榴石等[2] , 磨料的状态有干式和湿式两种, 其供给方式分自吸式和动力机械(压缩空气和泵) 输送式, 大数使用干式磨料,

供给方式采用自吸式。

2.2高压水射流技术的工业应用

2.2.1汽车工业

加工各种非金属材料, 如仪表板、地毯、石棉刹车衬垫、门框、车顶玻璃、汽车内装饰板、橡胶、塑料燃气箱等, 以及其他内外组件的成形切割。

2.2.2航空工业

可切割特种材料, 如钛合金、蜂窝状结构、碳纤维复合材料及层叠金属或增强塑料玻璃等。如用水射流切割飞机叶片, 叶片的切割边缘无热影响区和加工硬化现象, 省

去了后序加工。

2.2.3铸造工业

铸造工厂可用水射流切割技术去除工

件外部的氧化铝、铸件上的型砂及陶瓷涂层等。同时, 可切割常规方法难以切割的灰铸铁件。

2.2.4电子及电脑工业

可以进行印刷电路板及薄膜形状的成形切割。

2.2.5其他工业

水射流和磨料射流切割技术还可在其

他工业加工中应用, 如用于建筑业中切割

大理石、花岗岩、陶瓷等, 造纸业中加工成品纸卷、瓦楞纸、卫生纸等, 木材业中加工胶合板、木板等。

3高压水射流技术的系统结构

高压水射流切割系统如图1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[3]。

图1 高压水射流切割系统示意图

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~

1 000MPa。在增压器与高压水路之间装有蓄能器。

磨料供应系统主要由磨料流量调节系

图2 磨料射流切割头

统和磨料切割头构成, 其中图2中的磨料切

割头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割流。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, 使用一个以上的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。

4 高压水射流技术的发展前景

作为一种新技术, 高压水射流切割有

着十分广阔的应用前景,正朝着超高压、大功率、智能化、多用途、高精度的方向发展,涉及的领域从采矿工业、煤炭、建筑、机械等领域发展到航空航天、医疗等领域。目前水射流技术正在向自动化、便携式方向发展,是人们的生活更加方便。

参考文献

[1] 费修莹, 胡善明, 费隽明. 真正的冷加工

——水刀切割[J]. 金属加工: 冷加工,2008

(3): 37-38.

[2] 王维德. 水射流切割技术的发展[J]. 国外金

属矿山, 19(6): 66-70.

[3] 和俊红, 王新利, 洪飞. 浅析现代先进制造

技术——水刀切割[J]. 2010全国机械装备先

进制造技术 (广州) 高峰论坛论文汇编, 2010.

[4] 朱派龙, 周锦进. 高压水射流切割技术原理

和应用前景[J]. 电加工, 1997 (6): 1-6.

[5] 刘丽萍, 王祝炜. 高压水射流切割技术及应

用[J]. 农业机械学报,2000, 31(5): 118-120. [6] 张运祺. 高压水射流切割原理及其应用[J].

武汉工业大学学报, 1994, 16(4): 13-18.

[7] 郭新, 张西正, 徐晓莹, 等. 水刀技术及其

在医学领域的应用[J]. 医疗卫生装备, 2009,

30(7): 34-36.

[8] 陈波, 程轶伦. “水刀” 在金属加工领域的

应用[J]. 焊接, 2006, 9: 009.

数控超高压水射流切割技术研究

数控超高压水射流切割技术研究 发表时间:2018-10-18T14:53:57.947Z 来源:《电力设备》2018年第18期作者:杨艳超1 李东旭2 [导读] 摘要:水切割系统一般由供水系统、增压器、蓄能器、开关、磨料供给系统及喷头组成。 (1沈阳奥拓福科技股份有限公司辽宁省沈阳市 110000;2沈阳海德力诺机械有限公司辽宁省沈阳市 110000) 摘要:水切割系统一般由供水系统、增压器、蓄能器、开关、磨料供给系统及喷头组成。水经供水系统通过增压器形成具有一定压力的水流,在蓄能器的作用下,水压能够保持在一定范围内,将连续、稳定的水流输送至开关;控制系统控制增压器的压力大小及开关的打开、闭合,控制一定压力的连续水流至喷头;石英砂等磨料经过磨料供给系统加入到水流中(纯水切割无磨料供给系统);形成混合射流 从喷头射出,完成对被加工材料的切割。水切割属于冷态作业,切割过程中不产生热影响区,切割精度高,效率高,应用范围广,同时在操作过程中不产生灰尘及有毒有害气体,作业环境安全清洁,能够为作业人员提供相对较为良好的劳动条件。 关键词:数控计算机;超高压水射流切割技术;发展 1水切割技术简介 数控超高压水射流技术是近三十年发展成熟且符合绿色环保概念的一种新型综合加工技术,包括纯水射流与磨料射流,具有诸多传统切割工艺难以比拟的优点。利用超高压水射流技术加工珍贵木材,具有切割品质优异、效率高、成本低、环保及系统操作简单等显著优势,可合理提高木材的利用率。木材具有各向异性与复杂性,考虑压力、靶距、进给速度等因素对木材切割品质的影响,比各向同性材料的切割工艺研究难度大。目前,国内在木材加工应用领域研究水平较低,国产水射流设备实现产业化、优化工艺参数方案分析等研究局限性大。2008年,何继龙等人以杉木为试件,采用动压力测试方法分别对杉木试件在自由状态下切割受力情况和对不同规格的杉木试件在自由状态与夹紧状态下的切割表面粗糙度进行了对比分析,并以此设计了与SQ-WJG40型高压水射流切割机床相配套的四气缸联动气压夹紧装置,以提高机床加工精确度。2016年,曹瑜等人采用正交试验法对中密度纤维板和意杨实木试件进行水射流切割试验。结果表明:意杨实木平均气干密度0.387g/cm3,压力300MPa,进给速度1000mm/s,靶距5mm,调砂速度20kg/h,加工表面粗糙度最小,加工质量最优。近年来,国外在超高压水射流加工应用方面也作了较多研究工作。2011年,?tefanBarcík等人研究了磨料水射流切割MDF过程,并研究技术参数、材料参数和切割角度对材料切割宽度的影响。试验表明:当合理采用喷射和技术参数,水射流切割可优先应用于复合材料加工,在纵向切割材料时,切口宽度更稳定。2014年,MonikaKVIETKOVá等人采用磨料射流切割MDF、OSB和胶合板,考虑不同参数技术对试验的影响。结果表明:磨料射流切割在材料纵向产生了变化,当进给速度为400mm/min,磨料流量为450g/min,切口宽度达到最小,切割效果最佳。已有研究多基于岩石、陶瓷等均匀性材料和木质复合材料等,实木水射流加工研究工作较为薄弱,为进一步实现大果紫檀工艺品的现代化生产,开展超高压水射流切割工艺优化设计工作尤为关键。 2.水切割机的操作 2.1操作步骤 调试工作及使用前准备。打开进水阀门,枪嘴有水流射出,无堵塞。打开排气阀门,排净空气,直至有水顺利喷出,关闭阀门。确保调压阀、磨料控制阀、泄压阀处于关闭状态。启动电动机后设备无异响或震动,系统无泄漏或渗漏,射流顺畅无堵塞,压力可调、稳定且可达额定压力。调试正常后可进行切割作业。 设备启动。完成调试工作,开启电源开关,右旋调压阀手柄,逐渐调节压力到工作压力(45MPa),将磨料控制阀左旋90°后加砂。当磨料射流基本形成时开始切割。切割时根据射流的反射情况判断切割状况:射流反射很高,说明工件未被切透;射流斜向下状态为最佳状态;如若射流竖直向下,则表示切割速度还可提高。 设备关闭。切割作业完成,首先关闭磨料控制阀(将控制阀手柄扳回原来的位置),设备运行1min左右,排净高压软管中的剩余磨料,左旋压力阀手柄,将压力降为零,关闭电源开关,左旋泄压阀手柄,释放系统中的压力,最后关闭进水阀门。 2.2操作安全注意事项 (1)设备操作人员须经过专业操作培训。 (2)不得将枪嘴朝向周围的人员或设备。 (3)使用设备时须严格按照操作步骤进行,且要佩戴组合护目镜、防护手套等防护用具。为确保安全,切割时配备2名操作人员,1名负责切割,另外1名负责观察主机运行情况。 (4)使用前认真检查设备性能,确保系统无渗漏,无异响。 (5)操作人员需远离高压磨料水射流喷出及反射的方向,以防受到伤害。 (6)高低压软管严禁弯曲过度(弯曲半径大于 0.5m)、相互绞缠。 (7)水切割机必须做好接地,接地电阻≤4Ω。 (8)在使用水刀切割时,根据不同材料选择不同的压力进行操作。 (9)在使用水刀的过程中,要注意查看水刀的增压器和高压管工作密封情况。 (10)水刀切割好后边缘都十分锋利,应避免划伤割伤。 (11)设备使用过程中,倾斜角度应小于5°,以保证泵运转的最佳润滑调节。 (12)设备运行时出现异常应立即停机,卸压后进行检修,严禁工作时拆卸检修设备,严禁带电检修设备。 3应用CAD软件绘制水切割工艺路线 3.1绘制切割图形 如图1所示,切割图形只能由直线、圆弧、多线段构成。圆由两个圆弧构成,椭圆由多个圆弧构成。如果一条线段由多条线段组成,则多条线段要求可以用编辑多线段命令合并起来。图形必须已经设置过补偿量,并且用分解命令分解。

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;

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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。

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
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超高压数控万能水切割机 项目创业计划书 第一章摘要 伴随全球科技的高速发展,人类将水不桀的力量化为“水刀”,并将水刀技术发扬光大,应用到各个领域。 随着现代工业的高速发展,各种新型材料不断涌现,这些新材料的出现,对相应的加工手段和加工工艺提出了更高的要求。“水刀”全称:“超高压数控万能水切割机”。是利用超高压技术,将普通的自来水加压到100兆帕至400兆帕压力,然后再通过内孔直径约为 0.2~0.3mm的宝石喷嘴,喷射形成速度约为每秒800~1000m的高速射流,使水在瞬间成为无坚不摧的高速水箭,俗称“水刀”。它是世界上最新的冷切割新工艺和先进制造装备。它兼有机电一体化、超高压及水射流技术与CNC自动化、自动检测与补偿、计算机辅助设计和制造、机器人应用等诸多领域的高新技术,是具有世界水平的高科技产品。其独特冷切割工艺和精细加工的优良品质随着新型制造业的需求和新材料应用领域的飞速拓展,已为愈来愈多的行业所采用。 第二章产品 项目筹建吉安市康格机床科技有限公司,以专业从事超高压水射流技术应用产品研发、生产、销售及技术服务。公司主产品“超高压数控万能水切割机”,又称“水刀”,是世界上最新的冷切割新工艺和先进制造装备。它兼有机电一体化、超高压及水射流技术与CNC自动化、自动检测与补偿、计算机辅助设计和制造、机器人应用等诸多领域的高新技术,是具有世界水平的高科技产品。“水刀”以其“无所不能”的特质又称“神奇水刀”。其独特冷切割工艺和精细加工的优良品质随着新型制造业的需求和新材料应用领域的飞速拓展,已为愈来愈多的行业所采用。筹建吉安市康格机床科技有限公司还将以数控机床设备产品为主,普通机床数

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

水刀切割机原理【详解】

水切割机工作原理是什么? 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 相信如果不从事切割加工行业的朋友,对于水切割机这个机器还是觉得比较新鲜的,日常生活的普通不能再普通的水还能削铁如泥,威力之大,令人惊叹,那么为什么,水切割机的力量如此之大,本领如此之强,小便为大家一一解释,让大家了解这厉害的家伙。 水切割原理:超高压水切割首先需要的是超高压水,超高压水形成的关键在于高压泵。从油泵出来的低压油,推动增压器的大活塞,使其往复运动。大活塞的运动方向由换向阀自动控制。另一方面,供水系统先经过净化处理,然后由水泵打出低压水,进入增压器的低压水被小活塞增压后,压力升高。由于高压水是经过增压器不断往复压缩后产生的,而增压器

的活塞又需要换向,因而从喷嘴所发出的水射流压力是脉动的。 为获得稳定的高压水射流,需使产生的高压水进入一个蓄能器,然后再流向喷嘴,从而达到稳定压力的目的。水切割就是由普通水经过一个超高压加压器,将水加压至4,000bar(60,000psi),然后通过一个极细小的喷嘴(其直径为0.1mm至0.4mm左右),产生一道速度每秒近千米(约音速的三倍)的水箭。这道水箭就像一把切削加工的利剑,对所需要加工的工件进行切削加工。 水切割加工设备的组成包括:超高压泵、水切割切割头装置、水切割X-Y可移动平面切割台、CNC控制器及CAD/CAM软件包等。 其中的关键设备是:超高压泵使水压提高到能切割各种材料,越是高压越能穿透多种不同的材料;水切割切割头装置包含一个直径微小的宝石喷嘴,通常采用的是红或蓝宝石,这种宝石喷嘴镶嵌在金属材料中,喷嘴安装在可以进行上下微量调整的架子上,以使高压水箭能

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、

超高压水切割系统

超高压水切割系统 姓名:王鹏玲学号:200917383 摘要通过对这个课题的分析和研究,使我能够对超高压水射流切割原理作进一步的学习和了解。超高压水切割机主要由数控平台、CNC控制器、超高压发生器、水射流切割头、数控操作系统、计算机及CAD/CAM软件等组成。课题主要是通过对超高压水刀数控操作系统的认识及软件的操作使用,完成一个图形的加工。在调试加工的过程中,利用CAD/CAM软件系统,配合数控执行机构(CNC),按设定的轨迹运动,在材料的任意起点开始加工和结束,实现切割加工要求。由于水射流的“柔性”特点,切割工件时水射流进出工件沿进给方向存在滞后,其结果是在工件上出现加工下表面的弧纹和锥度。因此,必须通过软件精确控制水射流的进给速度和加速度,实现软件补偿,从而消除其缺陷。 水射流加工是利用具有很高动能的高速水射流束来冲蚀材料,从而实现材料切削,属于高能束加工范畴,是一种可与激光、等离子体、电子束加工方法媲美的新型切割加工工具。高速水射流是用高压泵将普通水介质增压至300-420MPa,然后通过一个大约0.05 -0.25mm的小孔以约1000m/s 喷出,从而形成高速、高能、高穿透力水束——即高速水射流。 Summary Through the analysis on the subject and research, I was able to make to high pressure water jet cutting theory for further study and understand. High pressure water cutting machine mainly by the numerical control platform, CNC controller, high pressure generators, water jet machining head, numerical control operating system, computer and CAD/CAM software etc. Assignment is through to the high pressure water knife numerical control operating system and software of the understanding of the operation, complete a graphics processing. In the process of debugging process, use CAD/CAM software system, integrate CNC (CNC), set according to trajectory in any materials, the starting point and end, realize processing cutting processing requirements. Because water jet "flexible" features the abrasive water jet cutting when in and out into the direction to the existing lag, the result is on the work piece appear under the surface processing of arc lines and taper. Therefore, must through the software precise control of

便携式水切割系统

郑州中天建筑节能有限公司 便携式水切割系统 简介:zt-bx15kw-12型便携式水切割系统利用CT4型防爆电机或变频电机为驱动动力,采用防爆控制箱作为动力开启装置,消除了设备在开启与关闭时产生火花而造成的致爆危险。其通过低压水管、高压管分别与水源、附属设备枪头部分进行连接,提供高压水射流以实现其切割功能。适用领域:可应用于矿井作业、油罐拆除,易燃易爆品切割、危险环境切割拆除,汽车制造厂切割各种零配件等。 商品名称:无电源便携式水切割系统型号:zt—bx qy 300-001 简介:汽油驱动zt—bxqy300-001型冷切割危险物处理系统系结合野外作业需求而设计研发的新型实战设备,其针对警用排爆、石油化工等相关应用领域而设计研发,结构简单紧凑,体积小重量轻。同时该设备将各相关系统配件进行合理布局及组合,具有强大的功能及特点,且操作简单灵活,作业空间小,运输迅速可积极应对各类突发事件。切割过程中无热量、无火花、无材料的拉伸变形,可应用于各种无电源场所,可以良好的效果解决现实问题。 适用领域:主机汽油驱动系统配合各类附属设备进行合理配用,可广泛应用于无电源区域,警用排爆、石油管道切割、化工危险品、工程施工、机械加工、高压清洗等相关领域。该系统外接水源(自来水或存储水)供给运行过程中水量消耗,高压管件同附属设备相连接,实现对不同目标物体的切割作业。

超级无敌灭火系统是一种在封闭环境内发 生火灾时,不需要进入内部便可以实现灭火的 一种设备,它可以将墙体、各类的门、窗等快 速打通一小洞,让外部攻击进入到室内,将水 通过高压射进着火点内部。利用该设备可在火 场外围进行灭火工作,而无需进入着火建筑物。 同时喷射进内部的水为高压雾状水,比普通水 柱能够更快速的降低环境温度,具有灭火迅速 的特点。能够最大程度的保证灭火人员的安全。 此系统体积小重量轻,可由两人实施搬运,也 可配备于各种车辆或装备。 商品名称:便携式水切割系统型号:zt-bx11kw-8 简介:zt-bx11kw-8型便携式水切割系统采用三相异步电机作为驱动源,在极大的提高了设备工作压力的同时还保持了设备体积小、重量、可迅速转移的特点。不仅提高了设备切割效率及效果,还保证了切割过程中无热量、无火花、无材料的拉伸变形等特点,在石油管道切割,化工危险品切割、工程施工、机械加工以及高压清洗等领域的应用效果突出。 适用领域:主机系统配合各类附属设备进行合理配用,可广泛应用于警用排爆、石油管道切割、化工危险品、工程施工、机械加工、高压清洗等相关领域。该系统外接水源(自来

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。

水切割机产品报价 水切割机指导价 月

水切割机产品报价,水切割机指导价 2018年07月-水切割机价格更新 前言:从当前环境来看,水切割机种类繁多既让买家在采购水切割机有更多的选择,同时也对水切割机采购商造成一定的困扰。如何在水切割机市场采购中以较实惠的价格,选中适合自身的水切割机产品?对每一个采购员来说,都是一个极大的挑战。专注为制造业服务的一呼百应,为采购员贴心准备了水切割机产品选购指南,解决您的采购困扰。一呼百应平台结合采购商的实际需求,为您推荐以下几款的水切割机产品。 推荐1:面议水切割机& 水切割机是利用高压水流切割的机器水切割机是目前在世界上最高产能的一种机器它优于其他的加 工技术如火焰切割等离子加工激光加工电火花加工车铣刨加工等同时水切割不会产生有害的气体或 液详情查看 推荐2:水切割机& 水切割机顾名思义就是利用超高压水刀来切割,是冷切割加工的一种应用,而且切割机环保无污染,不会产生有害气体,不会因为热变形,可加工传统加工及其他加工方法无法加工或难于加工的材料,如玻璃、陶瓷、复合材料、反光材料、化纤、热敏感材料等。收购水切割机,根据不同的型号,不同的尺寸,不同配置,不同架构,不同的牌子,不同的销售平台都会有不同的价格,价格从十多万到百来万均有,是新型节能水刀。详情查看 推荐3:纬扬机械纬扬WY-ZY-330智能切管机&6000*1620*650 切割参数切割范围:12-63mm 切割厚度:以下below 锯片最大安装外径:275-350mm 切割马达功率:工作气压:6-8帕PA 锯片转速:25-52转turn WY-ZW-330 详情查看 推荐4:水切割机& 详情查看 推荐5:电议水切割机& 简单描述所谓四轴斜度切割是指在一台数控超高压水切割机上配有XYZ三个直线坐标轴和1个C向旋转轴在数控系统的控制下斜度切割头经偏摆后沿图形的方向跟随即可消除切割工作的斜度又能切 割详情查看 推荐6:188000/套水切割机&

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

水射流加工--论文

水射流加工 (大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028) 摘要 本文介绍了水射流加工的发展、原理、系统组成及在各个方面的应用前景。 关键词:水射流加工;切割;磨料;喷嘴。 1.,高压、超高压水射流的发展 水射流技术始于19世纪中叶,最初用于冲蚀土壤和开采金矿。早在1830年俄罗斯人就采用了大直径水射流冲开未固结的砂砾石金矿、冲洗淘金,1852-1884年这种技术在美 国加利福尼亚金矿得到了应用和发展。当时压力很低,仅几至十几个大气压。20世纪初,水射流技术开始用于开采其他金矿和用于水力采煤。 50年代,人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象中认识到,提高射流压力和速度能 够冲蚀较坚硬物料,并显著提高落煤效果,从而开始了较高压设备的研制和较高压射流的试验。60年代,随着较高压力柱塞泵和增压器的问世,开始研究射流动力学特征和喷嘴 结构。60年代末,美国国家科学基金资助了一项庞大的研究计划,诣在寻求一种高效 的切割破岩方法,研究人员提出并实验了25种新方法,如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等,最后专家一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法,后 来也只有这种方法得到了实际应用。进入70年代,各国开始大力研究高压水射流技术, 使该技术进入了迅速发展的新阶段。这期间,研究的重点是水射流破岩机理、脉冲射 流特性及水射流在切割、破岩、清洗上的应用,开始出现了水力辅助机械破岩、空化射流、磨料射流、间断射流等新型射流技术。进入80年代以来,随着激光测速、高速摄影、流 体显形、数值模拟等先进测试和研究手段的进步,高压水射流技术研究和应用得到更立为垂发展。磨料射流、空化射流、脉冲射流水力辅助机械破岩技术和基础理论、切割机理、 影响因素研究和分析进一步深入,并出现了气水射流、液态金属射流、液态气体(空气、 氮气、二氧化碳)射流、冰粒射流、超高压射流等特种射流,其应用范围也由当初的采矿、破岩、钻孔、清洗、除垢发展到金属和超硬材料切割、表面处理、研磨等,应用领域涉及煤炭、石油、冶金、化工、船舶、航空、建筑、电力、纺织、交通、市政医学等几十个工业部门及核废料、海洋等危险恶劣工作环境,自动化程度和切割精度有了显著提高。 二、水射流切割基本原理 水射流切割原理.可简单概括为:通过转能装置(泵或增压器),将发动机〔电机或内燃机)的机械能转变成水的压力能;再通过喷嘴小孔,喷出高速射流,将压力势能转换成动能;当高速水射流冲击被切材料时,动能又重新变成作用于材料表面的压力能。如果压力超过材料的破坏强度(门限压力),即可切断材料。 使水获得高压的装置.主要有两种形式:压力小于7OMPa ,可直接用多级离心泵或柱塞泵;70MPa 以上.多用增压器或动压式水炮 为了不致功率过高,流量较小常为认0.5~25L/min ;喷嘴直径常为0.1 一0 . 6mm ,目前多用人造宝石、碳化钨、陶瓷等耐磨材料制作;射流速度可达500 --l000m / s 的超音速。 由于工作介质(水)与周围介质(空气)之间,在射流发生时,进行剧烈的动量交换和紊动扩散,使得常用的非淹没连续自由射流,变成气液两相混合介质射流,机理复杂。除涉及经典流体力学外,更多地涉及到高速气液两相流、激波、水介质雾化、气液混合介质声速、

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