一、切割原理
水射流切割屬于一種(zhong)(zhong)新(xin)型冷加工工藝，它能在條件惡劣且嚴(yan)禁煙火的(de)現(xian)場使(shi)用(yong)，得(de)到了廣泛的(de)重視，現(xian)給予介紹。水射流切割是集機(ji)械、電子、計算機(ji)、自(zi)動控制(zhi)技術為一體(ti)的(de)高新(xin)科技成果，是近幾年來(lai)才發展起(qi)來(lai)的(de)一種(zhong)(zhong)嶄(zhan)新(xin)的(de)材料加工方法。
水(shui)(shui)(shui)射流切割的原理是利用一定(ding)高壓的純水(shui)(shui)(shui)或帶有(you)切割磨料的液漿(jiang)，經切割噴管射出具有(you)高密度(du)沖擊的液柱，直沖被(bei)加工物(wu)體進行切割。按(an)水(shui)(shui)(shui)壓高低的不同，可分為低壓和(he)高壓水(shui)(shui)(shui)射流切割兩(liang)種，圖6-17和(he)圖6-18為水(shui)(shui)(shui)射流切割工藝原理示(shi)意圖。
二、切割(ge)特點(dian)
水(shui)射流切割(ge)技術有下(xia)列(lie)特點：
1. 切割(ge)的水射流壓力(li)大
水射流(liu)壓力(li)為幾(ji)十到幾(ji)百兆(zhao)帕，以2～3倍聲速產(chan)生巨大(da)的(de)射流(liu)能(neng)量密度來切(qie)割(ge)物體。被(bei)切(qie)割(ge)工件的(de)切(qie)口溫升很低，一般溫度不超(chao)過100℃，這是(shi)與其他熱切(qie)割(ge)工藝相比(bi)最為突出(chu)的(de)優點。這樣(yang)，它就排除了(le)被(bei)切(qie)割(ge)工件產(chan)生變形、切(qie)口部分(fen)的(de)熱影響區和組織變化的(de)可能(neng)性。它在嚴(yan)禁煙火的(de)場合，如(ru)海洋石油鉆井(jing)平臺、煉油廠、大(da)型油罐、油氣輸送管路等(deng)處，能(neng)安(an)全可靠地使用。
2. 水射流切(qie)割的(de)切(qie)口質量十(shi)分優異
切口(kou)表面(mian)平滑，不存在任何毛刺和(he)氧化殘跡(ji)，切口(kou)的(de)間(jian)隙很(hen)窄(zhai)，用純水切割(ge)(ge)，一般可控制在0.1mm以(yi)內；添加(jia)一定切割(ge)(ge)磨料則(ze)在1.2～2.0mm之間(jian)。切口(kou)不需要進(jin)行(xing)二次(ci)加(jia)工，簡化了加(jia)工程序。
3. 切割厚度范圍比較寬(kuan)
水射流的切(qie)割厚度范圍比較寬，最大切(qie)割厚度可(ke)大于(yu)100mm。對于(yu)厚為2.0mm的特殊鋼板，切(qie)割速度可(ke)達100cm／min，盡管水射流切(qie)割速度略遜于(yu)激光切(qie)割，但它在(zai)切(qie)割過(guo)程中不會產生大量(liang)的切(qie)割熱，所以在(zai)實際(ji)應用上(shang)，水射流切(qie)割更(geng)具(ju)有優越性。
4. 切割對象廣泛
這種切割方法不僅適用于金屬和非金屬的切割，也適用于復(fu)合材料(liao)、熱敏感材料(liao)的加(jia)工。
5. 優良的操(cao)作環(huan)境
水射流(liu)切割過(guo)程中無(wu)輻(fu)射線、無(wu)飛濺粒子，避免了(le)灰塵飛揚現象，環境不(bu)受污(wu)染。即(ji)使是磨(mo)(mo)料(liao)水射流(liu)切割，磨(mo)(mo)料(liao)的粉塵和(he)切割屑(xie)也能(neng)直接(jie)被水流(liu)沖走，進入收集器內，確保(bao)(bao)了(le)操作者(zhe)的身體健康，可稱得上是一(yi)種綠色環保(bao)(bao)的加工方法(fa)。
由于水射(she)流切(qie)割有(you)上述優點(dian)，在(zai)航空航天、原子能、石(shi)油、化(hua)工、水下工程(cheng)及建筑(zhu)等行業(ye)均有(you)廣(guang)泛應(ying)用(yong)的前(qian)景。
三(san)、切割工藝
1. 切割方法
目前的水射流切割方法有低壓和(he)高壓水射流兩種。
低(di)壓(ya)水(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)是將高壓(ya)水(shui)（14～69MPa）和切(qie)割(ge)磨料首先在一加壓(ya)儲罐(guan)內進行預混合，然后將混合好的磨料液漿經(jing)過一軟管(guan)直(zhi)接送到(dao)割(ge)槍(qiang)內進行切(qie)割(ge)，如圖6-17所(suo)示。被切(qie)割(ge)工件可以在遠離切(qie)割(ge)電源500m處或者(zhe)水(shui)下進行切(qie)割(ge)。
高壓水射(she)流切割(ge)(ge)(ge)(ge)是將高壓水（大于240MPa）和干燥磨料分(fen)別通(tong)過各自軟管輸送，然后在割(ge)(ge)(ge)(ge)槍的混合腔內進(jin)行混合，并完(wan)成(cheng)物件的切割(ge)(ge)(ge)(ge)加工，如圖6-18所示。被切割(ge)(ge)(ge)(ge)加工工件一(yi)般在切割(ge)(ge)(ge)(ge)電源(yuan)附近進(jin)行。
低壓和高壓水射流切(qie)割在相(xiang)同條件下進(jin)行(xing)切(qie)割加工(gong)時，前者水和切(qie)割磨料的(de)消耗(hao)僅為(wei)后者的(de)1/8～1/3；從割槍的(de)結構上(shang)看(kan)，低壓水射流切(qie)割的(de)割槍相(xiang)對簡單些；從能量消耗(hao)來看(kan)，低壓水射流切(qie)割所耗(hao)能量較小。所以目前低壓水射流切(qie)割為(wei)最有效(xiao)的(de)切(qie)割工(gong)藝(yi)。
2. 切割(ge)磨料
水射流切(qie)割(ge)所用(yong)的(de)磨料(liao)(liao)，主(zhu)要有(you)金剛(gang)砂、橄欖石、石榴石、煉銅(tong)(tong)爐渣和氧化物。其中煉銅(tong)(tong)爐渣較為(wei)理想，一是(shi)它的(de)價格(ge)低，只有(you)精鋼砂的(de)1/8～1/10；更(geng)主(zhu)要的(de)是(shi)它的(de)切(qie)割(ge)速度(du)比金剛(gang)砂快30％。這是(shi)由于煉銅(tong)(tong)爐渣的(de)顆粒比較尖銳，在切(qie)割(ge)過程中，當它們(men)與切(qie)割(ge)工件相撞后(hou)被(bei)破碎(sui)，從而(er)形成較多的(de)切(qie)割(ge)刀。另外，用(yong)金剛(gang)砂進行水射流切(qie)割(ge)時，切(qie)割(ge)磨料(liao)(liao)容易嵌入母材，從而(er)對(dui)切(qie)割(ge)處的(de)某(mou)些性能，如焊接接頭力(li)學性能，會產(chan)生不(bu)良(liang)影響(xiang)，而(er)用(yong)煉銅(tong)(tong)爐渣作(zuo)為(wei)切(qie)割(ge)磨料(liao)(liao)就能克服這一瑕疵。
一般(ban)要求切(qie)割磨料(liao)(liao)的(de)(de)粒度(du)為0.2～1.5mm，這主(zhu)要取決于切(qie)割噴(pen)槍的(de)(de)噴(pen)嘴直徑。切(qie)割磨料(liao)(liao)可(ke)收回(hui)，反復使用2～3次，然后(hou)經(jing)過篩選，將過分細碎磨料(liao)(liao)去掉。
3. 切割噴(pen)嘴所用材質
對于切(qie)(qie)割(ge)噴嘴(zui)(zui)除了有足夠韌性和硬度外，更主要是有良(liang)好的耐磨(mo)性，才能有效地減小切(qie)(qie)割(ge)噴嘴(zui)(zui)的磨(mo)損，從(cong)而提高其使(shi)用(yong)壽命。由于噴嘴(zui)(zui)內徑的磨(mo)損，將使(shi)切(qie)(qie)口的縫隙變寬，導致切(qie)(qie)口斷(duan)面的垂直度降(jiang)低(di)。通常選用(yong)鎢、硅或(huo)者硬質合金作為切(qie)(qie)割(ge)噴管(guan)的材料(liao)，但使(shi)用(yong)壽命均不(bu)夠理想，目前(qian)認為選用(yong)藍寶石作為噴管(guan)的材料(liao)較(jiao)為適合。
4. 切割工藝
水射流(liu)切割常用(yong)的(de)切割材料及其切割工藝參數見表6-23。
以低壓水射流切割工藝對不同厚板奧氏體(ti)不銹鋼切割進行了試驗：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)(shui)射流(liu)(liu)切(qie)(qie)割(ge)已發展為一種精(jing)密加(jia)工(gong)工(gong)藝，它對(dui)設備提出了高(gao)精(jing)度的要(yao)求，水(shui)(shui)射流(liu)(liu)切(qie)(qie)割(ge)機(ji)將是(shi)一臺(tai)(tai)精(jing)密加(jia)工(gong)機(ji)床。這(zhe)種設備的技術(shu)特性完全相(xiang)當(dang)于精(jing)密的激光切(qie)(qie)割(ge)機(ji)。它由高(gao)壓(ya)水(shui)(shui)射流(liu)(liu)發生器（增壓(ya)裝(zhuang)置）、水(shui)(shui)刀切(qie)(qie)割(ge)頭、數控(kong)(kong)切(qie)(qie)割(ge)平臺(tai)(tai)、CNC控(kong)(kong)制器系統以及計算機(ji)、控(kong)(kong)砂輔助(zhu)裝(zhuang)置等組成(cheng)。
