一、切割原(yuan)理
水(shui)射(she)流切割(ge)屬于一(yi)種新(xin)型冷加(jia)(jia)工工藝，它(ta)能在條(tiao)件惡劣且嚴禁(jin)煙火(huo)的(de)現(xian)(xian)場使用，得到了廣(guang)泛(fan)的(de)重視，現(xian)(xian)給(gei)予介(jie)紹。水(shui)射(she)流切割(ge)是集(ji)機(ji)械、電子(zi)、計算機(ji)、自動控(kong)制技術(shu)為一(yi)體(ti)的(de)高新(xin)科技成果，是近幾年來(lai)才發展起來(lai)的(de)一(yi)種嶄新(xin)的(de)材料加(jia)(jia)工方(fang)法。
水(shui)射(she)流切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)的原理是利用一定高壓的純水(shui)或帶有(you)切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)磨料的液(ye)漿(jiang)，經切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)噴管射(she)出具有(you)高密度沖擊的液(ye)柱(zhu)，直(zhi)沖被加工物體進行切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)。按水(shui)壓高低的不同，可分為低壓和高壓水(shui)射(she)流切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)兩種，圖6-17和圖6-18為水(shui)射(she)流切(qie)(qie)(qie)(qie)割(ge)工藝原理示意圖。
二、切割特(te)點
水射流(liu)切割(ge)技術(shu)有下(xia)列(lie)特點：
1. 切(qie)割的水射流壓力(li)大
水射流壓力為(wei)幾(ji)十(shi)到(dao)幾(ji)百兆帕，以2～3倍聲速產(chan)(chan)生巨大(da)(da)的射流能(neng)(neng)量密(mi)度(du)來(lai)切割(ge)(ge)物(wu)體(ti)。被切割(ge)(ge)工(gong)件的切口(kou)溫(wen)升(sheng)很低，一般溫(wen)度(du)不超(chao)過100℃，這(zhe)是與其(qi)他熱(re)切割(ge)(ge)工(gong)藝相比最為(wei)突出的優點。這(zhe)樣，它(ta)(ta)就排除了被切割(ge)(ge)工(gong)件產(chan)(chan)生變(bian)形、切口(kou)部分的熱(re)影響(xiang)區和組織變(bian)化(hua)的可能(neng)(neng)性。它(ta)(ta)在嚴禁煙火的場合，如海洋石油(you)鉆井平臺、煉油(you)廠(chang)、大(da)(da)型油(you)罐、油(you)氣(qi)輸送管路等處(chu)，能(neng)(neng)安全可靠地使用(yong)。
2. 水射(she)流切割的切口質量十分優異
切口(kou)表面平滑，不存(cun)在任何毛刺和氧化(hua)(hua)殘跡(ji)，切口(kou)的間隙很窄，用(yong)純水切割(ge)，一(yi)般(ban)可控制在0.1mm以(yi)內；添加(jia)(jia)一(yi)定切割(ge)磨料則(ze)在1.2～2.0mm之間。切口(kou)不需要進行二次加(jia)(jia)工，簡化(hua)(hua)了加(jia)(jia)工程序。
3. 切割厚度范圍比較寬
水射流(liu)的(de)切割(ge)厚度范圍比較寬，最大(da)切割(ge)厚度可大(da)于(yu)100mm。對(dui)于(yu)厚為2.0mm的(de)特殊(shu)鋼板，切割(ge)速度可達100cm／min，盡(jin)管(guan)水射流(liu)切割(ge)速度略遜于(yu)激光切割(ge)，但它在(zai)切割(ge)過程中不會產生(sheng)大(da)量的(de)切割(ge)熱，所(suo)以在(zai)實際應用上，水射流(liu)切割(ge)更(geng)具有優越性。
4. 切割(ge)對象(xiang)廣泛
這種切割(ge)方法不僅適用于金屬和非金屬的切割(ge)，也適用于復合材(cai)料、熱敏感材(cai)料的加工。
5. 優良的操(cao)作環境
水射流切(qie)割過程中無(wu)輻射線、無(wu)飛(fei)濺粒子(zi)，避免了灰塵飛(fei)揚現象，環(huan)境(jing)不(bu)受(shou)污染。即使是磨料水射流切(qie)割，磨料的(de)粉(fen)塵和切(qie)割屑(xie)也能(neng)直(zhi)接(jie)被水流沖走，進入收(shou)集器(qi)內，確(que)保了操作者的(de)身(shen)體健(jian)康，可稱得上是一(yi)種綠色環(huan)保的(de)加工方法。
由于水射(she)流(liu)切割有(you)上述優點，在航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)、原子能(neng)、石油、化工、水下工程及建筑(zhu)等行業(ye)均有(you)廣泛應用(yong)的前景(jing)。
三、切割工藝
1. 切割方(fang)法
目前的水射流切割方法(fa)有低(di)壓和高(gao)壓水射流兩(liang)種。
低壓(ya)水射流切(qie)割(ge)(ge)是將高壓(ya)水（14～69MPa）和切(qie)割(ge)(ge)磨料首先在(zai)(zai)一加壓(ya)儲罐內進行預混合，然后將混合好的磨料液漿經過一軟管(guan)直接送到(dao)割(ge)(ge)槍內進行切(qie)割(ge)(ge)，如圖6-17所示。被切(qie)割(ge)(ge)工(gong)件可以在(zai)(zai)遠(yuan)離切(qie)割(ge)(ge)電源500m處或者水下進行切(qie)割(ge)(ge)。
高壓(ya)水射流切(qie)割(ge)是將(jiang)高壓(ya)水（大于240MPa）和干燥磨(mo)料分別通過各自(zi)軟管(guan)輸送，然后在割(ge)槍的(de)混合腔內進行(xing)混合，并(bing)完成物(wu)件的(de)切(qie)割(ge)加工，如(ru)圖6-18所示。被切(qie)割(ge)加工工件一(yi)般在切(qie)割(ge)電源(yuan)附近進行(xing)。
低(di)(di)壓和(he)高壓水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)在相同(tong)條件(jian)下進行(xing)切(qie)割(ge)(ge)加工(gong)時，前者水(shui)和(he)切(qie)割(ge)(ge)磨料的消耗僅為(wei)后(hou)者的1/8～1/3；從割(ge)(ge)槍(qiang)(qiang)的結構上看，低(di)(di)壓水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)的割(ge)(ge)槍(qiang)(qiang)相對簡單些；從能(neng)量(liang)消耗來看，低(di)(di)壓水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)所(suo)耗能(neng)量(liang)較小。所(suo)以目前低(di)(di)壓水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)為(wei)最有(you)效的切(qie)割(ge)(ge)工(gong)藝。
2. 切割磨料
水(shui)射流切(qie)割所用(yong)的(de)(de)磨(mo)料，主要有金(jin)剛砂(sha)、橄欖石(shi)、石(shi)榴石(shi)、煉銅(tong)(tong)爐(lu)渣和氧化物。其中(zhong)(zhong)煉銅(tong)(tong)爐(lu)渣較為理(li)想，一是(shi)(shi)它的(de)(de)價格低，只有精鋼(gang)砂(sha)的(de)(de)1/8～1/10；更主要的(de)(de)是(shi)(shi)它的(de)(de)切(qie)割速度比(bi)金(jin)剛砂(sha)快30％。這是(shi)(shi)由于煉銅(tong)(tong)爐(lu)渣的(de)(de)顆粒比(bi)較尖銳(rui)，在切(qie)割過程中(zhong)(zhong)，當它們與(yu)切(qie)割工件相(xiang)撞后被(bei)破碎，從而(er)(er)形(xing)成較多的(de)(de)切(qie)割刀(dao)。另外，用(yong)金(jin)剛砂(sha)進行水(shui)射流切(qie)割時，切(qie)割磨(mo)料容易嵌入母材，從而(er)(er)對(dui)切(qie)割處(chu)的(de)(de)某些性能(neng)，如焊接接頭(tou)力學(xue)性能(neng)，會產生不良影響，而(er)(er)用(yong)煉銅(tong)(tong)爐(lu)渣作為切(qie)割磨(mo)料就能(neng)克服這一瑕疵。
一般(ban)要(yao)求切割磨料的(de)粒度為0.2～1.5mm，這(zhe)主要(yao)取決于(yu)切割噴(pen)槍的(de)噴(pen)嘴直徑。切割磨料可收回，反復(fu)使用2～3次，然后經(jing)過篩選(xuan)，將過分細(xi)碎磨料去掉(diao)。
3. 切(qie)割噴嘴(zui)所用材(cai)質
對于(yu)切割噴(pen)嘴(zui)除了(le)有(you)足(zu)夠韌(ren)性和硬度外(wai)，更主要是有(you)良好(hao)的耐磨性，才能有(you)效地減小切割噴(pen)嘴(zui)的磨損(sun)(sun)，從而提高其使(shi)用(yong)壽命(ming)。由于(yu)噴(pen)嘴(zui)內(nei)徑的磨損(sun)(sun)，將使(shi)切口的縫隙變寬，導(dao)致切口斷(duan)面的垂直度降低。通(tong)常選(xuan)用(yong)鎢、硅或(huo)者硬質合金作為(wei)(wei)切割噴(pen)管的材料，但(dan)使(shi)用(yong)壽命(ming)均(jun)不夠理想(xiang)，目(mu)前認為(wei)(wei)選(xuan)用(yong)藍(lan)寶(bao)石作為(wei)(wei)噴(pen)管的材料較為(wei)(wei)適合。
4. 切(qie)割工藝(yi)
水射(she)流(liu)切(qie)割(ge)常用的切(qie)割(ge)材料及其切(qie)割(ge)工藝參數見表(biao)6-23。
以低壓水射流切割工藝對不同厚板奧氏體不銹(xiu)鋼切割進行了試驗：切割噴嘴孔徑為1mm，水壓為69MPa，切割速度與切割深度、切割深度與切割磨料用量之間的關系如圖6-19和圖6-20所示（材料為18-8型不銹鋼，鋼板厚度為3mm）。
鑒于水(shui)射流切(qie)(qie)割(ge)已發(fa)展為一種(zhong)精密加工(gong)工(gong)藝，它(ta)對設(she)備提出了高精度的(de)要求(qiu)，水(shui)射流切(qie)(qie)割(ge)機(ji)將是一臺(tai)精密加工(gong)機(ji)床。這種(zhong)設(she)備的(de)技術(shu)特性完全相當于精密的(de)激光(guang)切(qie)(qie)割(ge)機(ji)。它(ta)由高壓水(shui)射流發(fa)生(sheng)器(qi)（增壓裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)）、水(shui)刀切(qie)(qie)割(ge)頭、數控(kong)(kong)切(qie)(qie)割(ge)平臺(tai)、CNC控(kong)(kong)制器(qi)系統以及計算機(ji)、控(kong)(kong)砂輔助(zhu)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)等組成。
