水射流切割的工作原理

【正文】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。因而又常叫高速水射流。 超高压水的形成关键在于高压泵。从油泵来的低压油推动增压器的大活塞，使其往复运动，大活塞的活动方向则由换向阀自动控制。另一方面，供水系统先对水进行净化处理，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。由于高压水是经增压器的不断往复压缩后产生，而增压器的活塞需要换向，势必 使从喷嘴发出的水射流压力是脉动的。为获得稳定的高压水射流，需将产生的高压水进入蓄能器然后再流到喷嘴，从而达到稳定压的目的。水压越高，水射流速度越快，对高压部份的制造要求也越严格，在各水射流厂家中，美国FLOW率先采用使用陶瓷制柱塞的高压增压器，可大幅度降低磨损和延长1倍以上超高压部件 和水封的寿命。 经过高压所产生之高压水经由高压过流入切割刀头而直达被加工材料，因此另一个关键环节是节流喷嘴。喷嘴一般采用人造(或天然)红宝石或蓝宝石，直径通常是0.1mm至0.5mm，水流通过喷嘴后以1000m/s的速度喷出。 由于纯水切割普遍适用于切割较软的材料，针对切割硬质材料，如玻璃、石材、金属等，80年代初，发展出了一种加砂水刀。所谓加砂水刀即在高压水中加入石榴 砂或金刚砂等磨料，此时，大部份的切割工作由磨料的冲蚀和磨削作用来完成，以达到增强切割能力、加工硬质材料的目的。
5.1.4.2  水射流割主要结构: 水射流切割系统包括以下几个部分: 供水系统：是将水质软化，使PH值达到6～8，并精滤到0.5μm以下。蓝宝石水喷嘴的工作寿命取决于水质，直接用自来水时寿命仅为34h，用软化水寿命为78h，用混合层软水寿合高于200h 。 增压系统：增压系统是设备的关键部分，其核心是增压器。增压比一般选10:1～20:1。在420MPa时将被压缩12％。为使水压稳定在上5％之内，需在增压器与喷嘴之间设置蓄压器。增压缸和蓄压缸都是超高压压力容器，因此要有足够的疲劳强度和工作寿命。 高压水路系统：高压水路连接增压系统和切割头装置。要采用超高压钢管和旋转接头，钢管要有挠钩性，各类接头要小巧、可靠、灵活，旋转接头要有多种旋向型式和一定的工作寿命。 水射流切割头示意图 磨料供给系统：包括料仓、磨料、流量和输送管。料仓形状和料仓内的网筛要保证磨料供给通畅、不至堵塞。流量阀应能控制磨料流量的通断和大小，还应能排除输送管中的水分。 切割头装置：切割头包括高压水开关阀和宝石喷嘴、水/磨料混合室和混合管。混合管是易损件。以前用硬质合金制造，精切割时使用寿命约2h，精切割寿命约10h。现改用工程陶瓷材料寿命高达20～100h。