“水刀”的工作原理是将水流增压至200MPa以上,在通径很小(一般大于0.2mm)的喷嘴的约束下,形成高速“水箭”,能够穿削如木材、皮革、橡胶等软质材料。
如果在“水箭”中混合磨料,则能够穿削各种质地坚硬的材料,如岩石、玻璃、钢板等。与微机控制的工作台或机械手结合起来,形成数控加工系统,满足特殊的或复杂的平面加工要求。
扩展资料:
水刀的优势
1、切割介质只有水和天然磨料,切割过程中不产生其它物质,是清洁环保的切割工艺。
2、水刀是冷态切割,切割时不产生热效应、不变形、无挂渣、无烧蚀,不会改变材料的物理化学性质。
3、切割后,切割面整齐平滑,类似喷砂处理后的效果,不会在切割过程中使被切割物体有任何损伤,可以起到许多切割工具无法实现的切割作业。对于工具钢等容易淬冷的材质,或是熔点极高的材质如钼,钨等也可以加工。
4 、切割范畴广,通用性强,几乎所有材料都能切割。包括金属,塑料,玻璃和陶瓷,并且不限定厚度。
5、割缝小,加上冷却切割的特性,可以提高材料利用率。毛边微小,近乎没有毛边是水刀切割最大的特点。零件往往可以直接使用。
参考资料来源:百度百科-水刀
高速水流,能够削铁如泥,首先靠的是速度,另一个靠的是数量。比如一张纸如果速度足够快,就可以穿过坚硬的物体,这是速度。再比如滴水穿石,是要有足够的时间,代表足够的撞击数量,就可以砸穿石头。人们发明了水刀,正是因为水刀具备了足够的速度和数量两个撞击物体的重要特性,所以在很短的时间里能够实现“切割”金属,看似有些不好理解,柔软的水怎么能穿过金属表面,其实水刀切割过程就是数量足够大的水流撞击金属表面的快放画面。
水流能够切割金属还有一个重要原因是被切割材料的硬度,这就好比一个人从100米高空跳下,摔在水泥地面和摔在充气垫上的结果不一样,物体动量在衰减过程中,时间的长短代表着动能破坏力的大小,俗称“缓冲”。坚硬材料的表面无疑没有多少缓冲的余地,于是就会以超过材料抗屈服极限后的溃缩来表现。举个例子,如果用水刀去切割橡胶快,恐怕就没有效果了,这是因为橡胶材料的柔软和高的伸缩性,会减缓高速水流的动量的损耗,也就降低了水刀的“锋利程度”。
水刀的优势有一下几点,第一,水刀切割是冷态切割,切割过程中,水流会带走摩擦过程中的大量的热,不会导致金属材料被切割时产生的高温,这是非常有利的。
第二,水刀的水流速度的可调整,可以非常方便的切割各种厚度以及不规则的金属玻璃等材料,成本低,效率高,切割出的材料表面光滑平整不需要再次打磨,这是水刀切割的天然优势。
第三,水刀的可以实现锋利切割,其间隙非常小,只有不到1mm,可以实现各种精确的切割任务。
目前,水刀切割已经在金属和玻璃瓷砖等材料加工中广泛应用,如果材料太厚或太硬,还可以在水流中增加高硬度石榴沙来切割超过200mm的材料。
我们家里水龙头流出来的自来水,由于水压很小,故我们感觉水是“软”的,但是我们将自来水加压后,让其从高压水q中高速喷出,此时水流打在身上,我们便会感觉到疼痛,水流喷在地面上,可以清除地面上的污物。工业上用于切割钢铁等材料的水是经过加压到数十MPa以上,然后从细小的喷嘴高速喷出水流来切割的,我们称这种切割为“水刀”切割。 水刀切割。
水刀切割需要通过高压发生器即高压泵(一般是用液压马达驱动增压器)将普通的自来水增压到数十~上百MPa以上,让水流从零点几毫米的喷嘴高速喷出,由于这种水流的速度很快,每秒可达上千米,此时喷出的水流具有很高的动能,可以用来代替金属刀片作较精密的切割,其不仅可以用来切割橡胶、木材、布料、皮革,就连切割钢板也是削铁如泥。 水刀切割机。
这种水刀切割与金属刀片切割相比,水刀切割的切缝很小,可以低至0.2毫米,并且切割时噪声小,粉尘也很少,切割出来的材料边缘较光滑、平整,用水刀切割出来的零件一般不需要打磨即可使用。此外,水刀切割属于冷切割,切割钢铁等金属材料时,产生的热量会被高速水流带走,故切割金属材料时发热量亦很小。对于玻璃、陶瓷等易碎材料,用普通的金属刀片无法切割,但用水刀却可以很好的切割。
高压水流清洗地面的油污。
由于水刀具有很高的动能,除了用于切割之外,还可以用于金属材料的除锈、除垢及清洗。像各种表面凹凸不平的金属板材、金属管件等都可以用水刀来清除其表面的污物。
水滴石穿,这个成语大家很熟悉,柔软的水,只要有足够的冲击力,就能把石头击穿。好比爆炸,气体急速膨胀,也能把房子甚至钢罐炸毁。
水切割的原理就是高压下水流产生速度,形成超高速的所谓的“水刀”。
现在切割钢板用的水切割叫水刀,高压水切割的“发现”起源于苏格兰,经过100年的试验研究,才出现了现在常见的工业高压水切割系统。这种“水刀”不仅能切割钢板,而且连切割质量的精度还超过了金属刀具。
超高压水切割是一种能产生高压的发生器,给水施加几百甚至几千个大气压,再让水从一个直径仅十分之几毫米的红宝石喷嘴中喷出,形成的水柱就是力量很大的高压水流。这种高压水的速度每秒高达近千米,能代替金属刀具做精密的切割。
水切割属于冷切割,不会改变材料的物理化学性质,而且水切割可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工,切割时产生的热量会立即被高速流动的水射流带走,并且不产生有害物质,材料无热效应,应用十分广泛。
因此,水能切割刚板,主要就是其超强的压力作用,这种压力堪比大炮。而作用在很细的喷嘴上,那就是锋利的切割刀片了。
水,虽是至柔,也能至刚。
“水刀”正因为它不是刀,才开拓了广阔的用武之地。对复合材料的切割是加工中的棘手问题。如采用传统的加工方法,会出现分层和撕扯现象,而“水刀”正是解决这个问题的理想工具。用“水刀”来清除部件的陶资涂层,效果优于机械方法和化学方法。水刀”可用于冲孔,粉碎资料。船体及螺旋桨表面的附着物,化工管道中的积垢,用“水刀”来清洗也很方便。水刀的喷嘴是用硬质合金、蓝宝石等材料做成的喷口直径仅0.05毫米,而且孔内壁光滑平整,能承受1700兆帕的压力,所以喷出来的高压水能像刀一样切割材料。有些水还加入了一些长链聚合物,如聚乙烯氧化物,增加水的黏度”使喷出的水犹如一条“细线”
普通水经过一个超高压加压器,将水加压至4,000bar60,000psi然后通过一个细小的喷嘴其直径为0.004英寸至0.016英寸可产生一道每秒达915公尺约音速的三倍水箭,此道水箭可做各种外表处置及切割各种非金属物质如纸类、纸尿裤、玻璃、纤维、海绵等。
加工精度高,切割宽度只有0.10.8毫米,可以加工型面复杂的零部件。加工后的零部件切口光滑整齐,无须修整。尤其对易热变形材料的加工,水刀”更具独特优越性。
不像刀具那样存在磨损问题,掺入水喷流中的磨料和废水可回收使用,设备又较为简单,加工利息低廉。加工过程中引起的振动和噪声都很小,切屑量仅是机械加工的15%20%并且碎屑随水流走,不会飞扬伤及 *** 作者。
水刀”还可以用于外科手术。〔东京大学医学院用压强0.7兆帕的水刀”家兔身上做试验,标明它可用于肝、肾等脏器的手术,不会损伤周围组织,也不易引起感染。〕
高压水的发生-发生高压水-发生高压水增压泵高压管道
基本技术既简单又复杂。最基本的情况下,水从泵流过,经过管道,然后从切割刀头流出。其说明、 *** 作和维护都很简单。但是这一过程包含非常复杂的资料技术和设计。为了生成和控制60000psi水压,需要书本上没有的科学技术。这种压力下,如果设计不当,微小的泄漏有可能对工件造成永久的侵蚀性损害。幸运的水刀制造商采用了复杂的资料技术和先进工程设计。用户只需了解基本的水刀 *** 作知识即可。
从本质上讲,有两类水刀:1纯水水刀和(2加砂水刀。设备设计为只能使用纯水水刀、只能使用加砂水刀、或二者均可。无论何种形式,必需首先对水加压。
泵
泵是水刀系统的核心成员。对水进行加压并连续输出水流,从而让切割刀头把高压水变为超音速水射流。水刀应用可以采用两种泵-增压泵和直接驱动泵。
直接驱动泵
直接驱动泵的工作方式与在喷漆前冲洗房屋或甲板时所用的低压“压力清洗器”一样。一种直接由电机驱动三个活塞产生运动的三级泵。因为其简单可靠,这些泵得到水刀工业的认可。直接驱动泵能够提供的最大连续工作压力比增压泵低10%25%(直接驱动泵为20K50K增压泵为40K60K
直接驱动泵也是一种相对新型的高压泵
尽管直接驱动泵被用于某些工业应用,目前绝大多数用于水刀的超高压泵还是增压泵。
普通增压泵中有两种流体管路,水管和液压管。
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