超高壓水射流技術(shù)是這樣一種技術(shù)---用超高壓發(fā)生器把普通的過濾水瞬間加壓至100~300Mpa,然后通過能量轉(zhuǎn)換器將水的壓力能轉(zhuǎn)換成動能,以細(xì)水柱的形式用高達800~1000m/s的速度噴出,此種水柱以強大的能量,可用來清洗各種物體內(nèi)外表面上的殘留物和沉積物以。以簡單快捷的放式,高效、經(jīng)濟地完成傳統(tǒng)清洗方法不易完成的工作。在水柱中加入少量磨料就成為超高壓水射流切割技術(shù)。簡稱為水刀。超高壓水射流切割技術(shù),是一項近年來才興起的一種冷態(tài)切割新工藝。與傳統(tǒng)切割方法相比,具有切縫窄,切口平整,無熱變形,效率高,切割時無火花飛濺等優(yōu)點。同時在切割過程中沒有粉塵和有害氣體污染環(huán),因此超高壓水射流切割技術(shù)還具有環(huán)保意義。超高壓水射流技術(shù)從發(fā)展史上看,它是先由蘇聯(lián)人提出而在美國人手上得以相對完善的一門射流技術(shù)。超高壓水射流的切割能力和運行速度取決于諸多因素:被加工材料的性能、工作液體的成分、加工工藝、射流射入方向等。低強度材料比較容易切割,所需液體射流壓力也較低。例如:200Mpa的壓力的射流可用來切割木板、復(fù)合板、皮革、皮革代用品和橡膠。但切割輕金屬著需要500~700Mpa的壓力、而切割鋼板壓力則高達700~1000MPa。顯然目前還沒有什么不銹鋼材料能在如此高的壓力下長期連續(xù)工作。據(jù)此國外又研究出現(xiàn)在被普遍采用的磨料水射流切割技術(shù)。這樣切割金屬和硬質(zhì)材料僅需250MPa壓力(清水切割則需1000MPa壓力)且與如此高壓力的清水射流切割具有相同的效率。 @( U* p+ o+ l5 m. {, z
水射流切割技術(shù)國外發(fā)展情況
+ ~) |9 ^; O: m% m 國外尤其是美國從上世紀(jì)七十年代末開始水射流切割技術(shù)的應(yīng)用,經(jīng)過這些年的不斷研制、改進、應(yīng)用,至今已發(fā)展到一個比較高的應(yīng)用水平。在純水切割方面,水切割技術(shù)結(jié)合機器人技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、航空、制衣、橡膠、塑料等行業(yè)。在加工磨料切割方面,應(yīng)用面更廣,已涉及到石材、玻璃、金屬、復(fù)合材料、建筑陶瓷、防彈玻璃、防彈材料等各個行業(yè)。9 |* R& v, U' ?# `0 P! C' G* Y7 q7 u
水射流切割技術(shù)國內(nèi)發(fā)展情況
m3 k& N0 L6 [2 _: m 1996年國內(nèi)水刀在南京正式推向市場,立刻受到社會各方面的關(guān)注,并迅速被建筑陶瓷和石材業(yè)廣泛采用。應(yīng)用于建筑陶瓷和石材的深加工,獲得極大的經(jīng)濟效益。現(xiàn)已發(fā)展成一個成熟的加工手段。目前此項應(yīng)用技術(shù)隨著國內(nèi)控沙技術(shù)的發(fā)展又快速向玻璃深加工方面發(fā)展,并取得突破性的進展。為玻璃深加工開創(chuàng)了一個全新的加工領(lǐng)域。在金屬切割加工方面,有應(yīng)用價值的是切割厚度20mm以下,尺寸誤差要求不高(≯0.2mm),小批量多品種的埸合。其切割加工的粗糙度在6.3μm~12.5μm之間(根據(jù)磨料粗細(xì)而定)。因為水射流切割屬冷態(tài)切割,被切割物不會發(fā)生任何物理和化學(xué)方面的變化;且切口平滑、切縫背后不會有類似火焰切割留下的溶渣,不會有類似機械刀具切割留下的翻邊、毛刺。
5 D" A5 O# S/ q k+ P! u國內(nèi)需求
& F3 j: p. _) h, O5 P6 N0 \" o 目前,水射流切割主要應(yīng)用在建筑陶瓷、石材、玻璃的深加工和金屬板材的半進精加工方面。隨著這項應(yīng)用技術(shù)逐步被社會認(rèn)識,還會滲透到更廣闊的領(lǐng)域。尤其是復(fù)合材料加工領(lǐng)域。復(fù)合材料各層材料的硬度、熔點、強度都不一樣。用傳統(tǒng)加工方法幾乎無法切割。而用水射流切割就顯得游刃有余。隨著水射流切割技術(shù)本身的日趨完善,還可以向厚金屬板材加工方向發(fā)展。總之,行業(yè)需求面之廣,涉及領(lǐng)域之寬和它對各種已知、末知材料的加工適應(yīng)性之強都決定超高壓水射流切割技術(shù)的應(yīng)用前景是極其美妙的。這也就是上世紀(jì)末在美國西雅圖召開的國際水射流年會上它被定義為21世紀(jì)的應(yīng)用技術(shù)的道理之所在。' M0 r- @' L. l, P1 k r& ~/ u6 z
需解決的一些技術(shù)問題0 y/ f8 f2 m! Y* b+ T2 q3 U4 m
超高壓水射流技術(shù)的關(guān)鍵在于1)能在瞬間產(chǎn)生所需的高壓水。2)高壓水產(chǎn)生后能封得住。3)壓力能轉(zhuǎn)換為動能。這3條我們都能做到,并已達到一定的水平。然而在實際的應(yīng)用上還有很多問題有待解決、還有很多方面的水平有待提高。比如:系統(tǒng)壓力有待于進一步提高。系統(tǒng)壓力提高了,才能產(chǎn)生更大的動能,從而使水切割機獲得更強的切割能力。美國的水刀可長期工作在380MPa這個壓力段,而我們目前只能達到300MPa。要達到380MPa這個壓力目標(biāo),就需要綜合性能更好的材料,我們也正在努力尋找。我們知道壓力能轉(zhuǎn)換為動能后才能切割。而在能量轉(zhuǎn)換器方面,目前國內(nèi)和國外的產(chǎn)品相比較,其轉(zhuǎn)換效率、性能指標(biāo)和使用壽命方面都有不小差距。如果這個問題解決了,水刀的切割性能將會大大提高。除了材料問題,機械加工方面也還存在不足,水刀上的超高壓元器件對形位公差和尺寸公差的精度都要求比較高,而我們的這些元器件目前還是用普通機床人工干出來的。產(chǎn)品質(zhì)量還不能做到很穩(wěn)定。這也是我們和國外產(chǎn)品有差距的一個方面,也是目前困擾我們的一個難題。 |