一、切割原(yuan)理(li)
水射流切割屬于(yu)一種新(xin)型冷加工工藝(yi)，它能(neng)在條(tiao)件惡劣且嚴禁(jin)煙(yan)火的(de)現(xian)場使用，得到了廣泛的(de)重視，現(xian)給予介紹。水射流切割是(shi)集機(ji)械、電子、計算機(ji)、自動控制(zhi)技術為一體的(de)高(gao)新(xin)科技成果，是(shi)近(jin)幾(ji)年來才發展起來的(de)一種嶄新(xin)的(de)材料加工方法(fa)。
水射(she)流(liu)切(qie)(qie)割(ge)的(de)原理是利用一定高(gao)壓的(de)純水或帶有切(qie)(qie)割(ge)磨料(liao)的(de)液漿，經切(qie)(qie)割(ge)噴管射(she)出具有高(gao)密(mi)度沖擊的(de)液柱，直沖被加工物體進(jin)行切(qie)(qie)割(ge)。按水壓高(gao)低的(de)不同，可分為低壓和高(gao)壓水射(she)流(liu)切(qie)(qie)割(ge)兩種(zhong)，圖(tu)(tu)6-17和圖(tu)(tu)6-18為水射(she)流(liu)切(qie)(qie)割(ge)工藝原理示意圖(tu)(tu)。
二(er)、切割(ge)特點
水射流切割技(ji)術有下列特點(dian)：
1. 切割的水射流(liu)壓(ya)力大
水(shui)射流壓力為幾十到幾百(bai)兆帕，以2～3倍聲(sheng)速產生巨大的射流能量(liang)密(mi)度(du)(du)來切(qie)割(ge)物體。被切(qie)割(ge)工件(jian)的切(qie)口溫升很(hen)低(di)，一般溫度(du)(du)不超過100℃，這是與其他(ta)熱(re)切(qie)割(ge)工藝相比最為突出(chu)的優點。這樣，它就(jiu)排除了被切(qie)割(ge)工件(jian)產生變(bian)形、切(qie)口部(bu)分的熱(re)影響區和組織(zhi)變(bian)化(hua)的可能性。它在(zai)嚴禁煙火的場合，如(ru)海洋石(shi)油(you)鉆井平(ping)臺、煉油(you)廠、大型油(you)罐、油(you)氣輸送管路(lu)等處，能安全可靠地(di)使用。
2. 水射流切割的切口質量(liang)十分優異
切(qie)口表面平滑，不(bu)存在任(ren)何毛刺和氧化殘跡(ji)，切(qie)口的間隙很窄(zhai)，用純(chun)水切(qie)割，一般可(ke)控制在0.1mm以內；添加(jia)一定(ding)切(qie)割磨料則在1.2～2.0mm之間。切(qie)口不(bu)需要(yao)進行(xing)二(er)次加(jia)工，簡化了加(jia)工程序(xu)。
3. 切(qie)割厚(hou)度范(fan)圍(wei)比較寬
水射(she)(she)流(liu)的(de)(de)切(qie)割厚(hou)度(du)范(fan)圍比較寬，最大(da)切(qie)割厚(hou)度(du)可大(da)于(yu)100mm。對(dui)于(yu)厚(hou)為(wei)2.0mm的(de)(de)特(te)殊(shu)鋼板(ban)，切(qie)割速(su)度(du)可達(da)100cm／min，盡(jin)管水射(she)(she)流(liu)切(qie)割速(su)度(du)略(lve)遜(xun)于(yu)激光切(qie)割，但它在切(qie)割過程中不(bu)會產生(sheng)大(da)量的(de)(de)切(qie)割熱，所以在實際(ji)應用上(shang)，水射(she)(she)流(liu)切(qie)割更具有優越(yue)性。
4. 切割對象廣泛
這種切(qie)割方(fang)法不(bu)僅適(shi)用(yong)于(yu)金屬和非金屬的切(qie)割，也適(shi)用(yong)于(yu)復合材料(liao)、熱敏感材料(liao)的加工。
5. 優良的操作環(huan)境
水射(she)流(liu)切(qie)割(ge)過(guo)程中無輻射(she)線、無飛濺粒子，避免了灰(hui)塵(chen)飛揚現象，環境(jing)不受污染。即使是(shi)磨(mo)料(liao)水射(she)流(liu)切(qie)割(ge)，磨(mo)料(liao)的(de)(de)粉塵(chen)和切(qie)割(ge)屑也能直接被水流(liu)沖走(zou)，進入收集器內，確保了操作者的(de)(de)身體健康，可稱得上是(shi)一種綠色環保的(de)(de)加工方(fang)法(fa)。
由于(yu)水射流切割有上述優點，在航空(kong)航天、原子(zi)能、石油、化工、水下工程及(ji)建筑等行業均有廣泛應用的(de)前(qian)景。
三(san)、切割工藝
1. 切割方法(fa)
目前的水射流切割方法有低(di)壓和高壓水射流兩種。
低壓水(shui)(shui)射(she)流切(qie)(qie)割(ge)是(shi)將高壓水(shui)(shui)（14～69MPa）和切(qie)(qie)割(ge)磨料首(shou)先在一(yi)加壓儲罐(guan)內進行(xing)預混合，然后將混合好的磨料液漿經過一(yi)軟(ruan)管直接送到割(ge)槍內進行(xing)切(qie)(qie)割(ge)，如(ru)圖6-17所示。被切(qie)(qie)割(ge)工(gong)件可(ke)以在遠離(li)切(qie)(qie)割(ge)電源500m處或者(zhe)水(shui)(shui)下進行(xing)切(qie)(qie)割(ge)。
高壓水射流切割(ge)(ge)是將(jiang)高壓水（大(da)于240MPa）和(he)干燥磨料分(fen)別通(tong)過(guo)各自(zi)軟管(guan)輸(shu)送，然后在割(ge)(ge)槍的(de)混合腔內進(jin)行(xing)混合，并完成物件的(de)切割(ge)(ge)加(jia)工，如(ru)圖6-18所示。被切割(ge)(ge)加(jia)工工件一般在切割(ge)(ge)電源附(fu)近進(jin)行(xing)。
低(di)(di)壓和(he)高壓水(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)在相(xiang)同條件下進行(xing)切(qie)割(ge)加工時，前者(zhe)水(shui)和(he)切(qie)割(ge)磨料的(de)(de)消(xiao)耗(hao)(hao)僅為后者(zhe)的(de)(de)1/8～1/3；從割(ge)槍的(de)(de)結(jie)構上看，低(di)(di)壓水(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)的(de)(de)割(ge)槍相(xiang)對簡單些；從能(neng)量(liang)消(xiao)耗(hao)(hao)來看，低(di)(di)壓水(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)所耗(hao)(hao)能(neng)量(liang)較小。所以目前低(di)(di)壓水(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)為最(zui)有(you)效的(de)(de)切(qie)割(ge)工藝。
2. 切割磨料
水(shui)(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)所(suo)用的(de)(de)磨(mo)料，主要(yao)有金剛砂、橄欖石、石榴石、煉(lian)銅(tong)爐(lu)(lu)渣(zha)和氧化物。其中煉(lian)銅(tong)爐(lu)(lu)渣(zha)較為理想，一是(shi)它的(de)(de)價格低，只有精鋼砂的(de)(de)1/8～1/10；更主要(yao)的(de)(de)是(shi)它的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)(ge)速度比(bi)金剛砂快(kuai)30％。這(zhe)是(shi)由于煉(lian)銅(tong)爐(lu)(lu)渣(zha)的(de)(de)顆粒(li)比(bi)較尖銳，在切(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中，當(dang)它們與切(qie)(qie)割(ge)(ge)工件相撞后被破碎，從(cong)而(er)形成較多的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)(ge)刀。另(ling)外(wai)，用金剛砂進行水(shui)(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)時，切(qie)(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料容易嵌(qian)入(ru)母(mu)材，從(cong)而(er)對切(qie)(qie)割(ge)(ge)處(chu)的(de)(de)某些性能(neng)，如焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭力學性能(neng)，會產(chan)生不(bu)良影(ying)響(xiang)，而(er)用煉(lian)銅(tong)爐(lu)(lu)渣(zha)作為切(qie)(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料就(jiu)能(neng)克(ke)服這(zhe)一瑕疵(ci)。
一般要求切割(ge)磨料(liao)的粒度為0.2～1.5mm，這主要取(qu)決于(yu)切割(ge)噴(pen)槍的噴(pen)嘴直(zhi)徑。切割(ge)磨料(liao)可(ke)收回(hui)，反復使用2～3次(ci)，然后經過篩選，將過分(fen)細碎(sui)磨料(liao)去掉。
3. 切割噴嘴(zui)所用材質
對于(yu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)噴嘴(zui)除(chu)了有足夠韌性和硬度外，更主要是有良好的耐磨性，才能有效地減小切(qie)(qie)(qie)割(ge)噴嘴(zui)的磨損(sun)，從而提高其使用(yong)(yong)壽命。由于(yu)噴嘴(zui)內(nei)徑的磨損(sun)，將使切(qie)(qie)(qie)口(kou)的縫隙變寬，導致切(qie)(qie)(qie)口(kou)斷(duan)面的垂直(zhi)度降低。通常(chang)選用(yong)(yong)鎢、硅或(huo)者硬質合(he)金作為切(qie)(qie)(qie)割(ge)噴管的材(cai)料(liao)，但使用(yong)(yong)壽命均(jun)不夠理(li)想，目前(qian)認為選用(yong)(yong)藍(lan)寶石作為噴管的材(cai)料(liao)較為適合(he)。
4. 切割工藝
水射流切(qie)(qie)割(ge)常用的切(qie)(qie)割(ge)材料(liao)及其(qi)切(qie)(qie)割(ge)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(jian)于水(shui)射流切(qie)割已發(fa)展(zhan)為一(yi)(yi)種精(jing)密加(jia)工工藝(yi)，它對設(she)備提(ti)出了高(gao)精(jing)度的(de)要求，水(shui)射流切(qie)割機(ji)(ji)將是一(yi)(yi)臺精(jing)密加(jia)工機(ji)(ji)床(chuang)。這種設(she)備的(de)技(ji)術(shu)特(te)性完全(quan)相當(dang)于精(jing)密的(de)激光(guang)切(qie)割機(ji)(ji)。它由高(gao)壓水(shui)射流發(fa)生器(qi)（增(zeng)壓裝(zhuang)置）、水(shui)刀切(qie)割頭、數控切(qie)割平(ping)臺、CNC控制器(qi)系統以及計算機(ji)(ji)、控砂輔助(zhu)裝(zhuang)置等組成。
