一、切割原理(li)
水射(she)流切割屬于一(yi)種(zhong)新型冷加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝，它(ta)能在條件惡劣且嚴禁煙火的現場(chang)使用，得到了廣泛的重(zhong)視(shi)，現給(gei)予(yu)介紹。水射(she)流切割是(shi)集機械、電(dian)子、計算機、自動控制技(ji)術為一(yi)體的高(gao)新科(ke)技(ji)成果，是(shi)近幾年來才發展起(qi)來的一(yi)種(zhong)嶄新的材(cai)料(liao)加工(gong)(gong)方法。
水射流(liu)切(qie)割的(de)原理(li)是利(li)用一定(ding)高(gao)(gao)壓的(de)純水或帶有(you)切(qie)割磨料(liao)的(de)液漿，經切(qie)割噴(pen)管射出具有(you)高(gao)(gao)密度沖(chong)擊的(de)液柱(zhu)，直沖(chong)被加工物體進(jin)行切(qie)割。按水壓高(gao)(gao)低的(de)不同，可分為(wei)(wei)低壓和高(gao)(gao)壓水射流(liu)切(qie)割兩種，圖(tu)(tu)6-17和圖(tu)(tu)6-18為(wei)(wei)水射流(liu)切(qie)割工藝原理(li)示意(yi)圖(tu)(tu)。
二、切割特(te)點
水射流切割技術(shu)有下列(lie)特點：
1. 切(qie)割(ge)的水射流壓力大(da)
水射(she)流(liu)壓力為(wei)幾(ji)十到幾(ji)百兆帕，以2～3倍聲速產生巨(ju)大(da)的(de)射(she)流(liu)能(neng)量密度來切(qie)(qie)割物體。被切(qie)(qie)割工件的(de)切(qie)(qie)口溫升(sheng)很低，一般溫度不超過(guo)100℃，這是與其他熱切(qie)(qie)割工藝相比最為(wei)突出(chu)的(de)優(you)點(dian)。這樣，它就排除了被切(qie)(qie)割工件產生變(bian)形、切(qie)(qie)口部分的(de)熱影(ying)響區和(he)組織(zhi)變(bian)化的(de)可(ke)能(neng)性。它在嚴禁煙火的(de)場合，如海洋石油鉆井(jing)平臺、煉油廠、大(da)型油罐、油氣輸送管路(lu)等(deng)處，能(neng)安全可(ke)靠(kao)地使用。
2. 水射流切(qie)割的切(qie)口質(zhi)量十分優(you)異
切口表面平滑，不(bu)存在任何毛(mao)刺和(he)氧化(hua)(hua)殘跡，切口的(de)間(jian)隙很窄，用(yong)純(chun)水切割(ge)(ge)，一般可控(kong)制在0.1mm以內；添(tian)加一定(ding)切割(ge)(ge)磨料則在1.2～2.0mm之間(jian)。切口不(bu)需(xu)要進行二次加工，簡化(hua)(hua)了加工程序。
3. 切割厚度范圍比較寬(kuan)
水(shui)射流的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)厚度(du)(du)范圍比較寬，最大(da)切(qie)(qie)割(ge)厚度(du)(du)可(ke)大(da)于(yu)100mm。對于(yu)厚為2.0mm的(de)(de)特殊鋼板，切(qie)(qie)割(ge)速度(du)(du)可(ke)達(da)100cm／min，盡管水(shui)射流切(qie)(qie)割(ge)速度(du)(du)略遜于(yu)激光切(qie)(qie)割(ge)，但它在切(qie)(qie)割(ge)過程中不會產生大(da)量的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)熱，所以在實際應用(yong)上，水(shui)射流切(qie)(qie)割(ge)更具有優(you)越性。
4. 切割對象(xiang)廣泛
這種(zhong)切割(ge)方法不(bu)僅(jin)適(shi)用于(yu)金屬(shu)和非(fei)金屬(shu)的切割(ge)，也(ye)適(shi)用于(yu)復合材(cai)料、熱敏感(gan)材(cai)料的加工(gong)。
5. 優良的操作(zuo)環境(jing)
水射流切(qie)(qie)割過程中無(wu)輻射線、無(wu)飛濺粒子，避免了灰塵飛揚現象(xiang)，環境不(bu)受污染。即使是磨(mo)料(liao)水射流切(qie)(qie)割，磨(mo)料(liao)的粉塵和切(qie)(qie)割屑(xie)也能(neng)直接被水流沖走，進入收集器內，確保(bao)了操作者(zhe)的身(shen)體健康，可(ke)稱得上(shang)是一種(zhong)綠色(se)環保(bao)的加(jia)工方法。
由于水射流切割(ge)有上(shang)述(shu)優點(dian)，在航空(kong)航天、原子能、石油、化(hua)工、水下工程(cheng)及建(jian)筑等行業(ye)均有廣泛應用的前景(jing)。
三(san)、切割工藝
1. 切割(ge)方法
目前(qian)的水射(she)流(liu)切割方法(fa)有低壓和高(gao)壓水射(she)流(liu)兩種(zhong)。
低(di)壓(ya)水(shui)射流(liu)切割(ge)是將(jiang)高壓(ya)水(shui)（14～69MPa）和切割(ge)磨(mo)料首先在一(yi)加壓(ya)儲罐(guan)內(nei)進(jin)行(xing)預混合，然(ran)后將(jiang)混合好的(de)磨(mo)料液漿經(jing)過一(yi)軟(ruan)管直接送(song)到(dao)割(ge)槍內(nei)進(jin)行(xing)切割(ge)，如(ru)圖6-17所示。被切割(ge)工件可(ke)以(yi)在遠(yuan)離切割(ge)電(dian)源(yuan)500m處或者水(shui)下進(jin)行(xing)切割(ge)。
高(gao)壓水射流切(qie)割(ge)是(shi)將高(gao)壓水（大于240MPa）和干燥磨料分別通(tong)過各自軟管輸送，然后在(zai)(zai)割(ge)槍的混合腔內進(jin)行(xing)混合，并(bing)完(wan)成物(wu)件的切(qie)割(ge)加(jia)工(gong)(gong)，如圖6-18所示(shi)。被切(qie)割(ge)加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)件一般在(zai)(zai)切(qie)割(ge)電(dian)源(yuan)附近(jin)進(jin)行(xing)。
低(di)(di)(di)壓(ya)(ya)和高壓(ya)(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)(qie)割在相同(tong)條(tiao)件下進(jin)行切(qie)(qie)(qie)割加工(gong)時，前(qian)者水(shui)(shui)和切(qie)(qie)(qie)割磨料的(de)(de)消耗僅為(wei)后者的(de)(de)1/8～1/3；從割槍的(de)(de)結構上看(kan)，低(di)(di)(di)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)(qie)割的(de)(de)割槍相對簡單些；從能量消耗來看(kan)，低(di)(di)(di)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)(qie)割所耗能量較(jiao)小。所以目前(qian)低(di)(di)(di)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)(qie)割為(wei)最有效的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)割工(gong)藝。
2. 切割磨料
水(shui)(shui)射(she)流切(qie)(qie)割(ge)所用的(de)(de)(de)磨料(liao)，主(zhu)要(yao)有(you)金(jin)剛(gang)砂、橄欖石、石榴石、煉(lian)銅爐(lu)渣和氧化物。其中(zhong)(zhong)煉(lian)銅爐(lu)渣較為理想(xiang)，一是(shi)它的(de)(de)(de)價格低，只(zhi)有(you)精鋼砂的(de)(de)(de)1/8～1/10；更主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)是(shi)它的(de)(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)速(su)度比(bi)金(jin)剛(gang)砂快30％。這是(shi)由于煉(lian)銅爐(lu)渣的(de)(de)(de)顆粒比(bi)較尖(jian)銳，在切(qie)(qie)割(ge)過(guo)程中(zhong)(zhong)，當它們與切(qie)(qie)割(ge)工件相撞后被破碎，從而形成(cheng)較多的(de)(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)刀。另外，用金(jin)剛(gang)砂進(jin)行(xing)水(shui)(shui)射(she)流切(qie)(qie)割(ge)時，切(qie)(qie)割(ge)磨料(liao)容(rong)易嵌(qian)入母材，從而對(dui)切(qie)(qie)割(ge)處的(de)(de)(de)某(mou)些性能，如焊接接頭力學性能，會產(chan)生不良(liang)影(ying)響(xiang)，而用煉(lian)銅爐(lu)渣作為切(qie)(qie)割(ge)磨料(liao)就能克服(fu)這一瑕疵。
一般要(yao)求(qiu)切割磨料的粒(li)度為0.2～1.5mm，這(zhe)主(zhu)要(yao)取決于切割噴槍的噴嘴(zui)直徑。切割磨料可(ke)收回，反復使用2～3次，然后經過(guo)篩(shai)選(xuan)，將過(guo)分細碎磨料去掉。
3. 切(qie)割噴嘴所用材質
對于(yu)切(qie)割噴(pen)嘴(zui)除了有足夠韌性和硬度外，更主要是(shi)有良好的(de)耐磨性，才(cai)能有效地(di)減小切(qie)割噴(pen)嘴(zui)的(de)磨損(sun)，從而提(ti)高(gao)其使用壽命。由于(yu)噴(pen)嘴(zui)內徑的(de)磨損(sun)，將使切(qie)口(kou)的(de)縫隙(xi)變寬，導致切(qie)口(kou)斷面(mian)的(de)垂直度降低(di)。通(tong)常選(xuan)用鎢、硅(gui)或者硬質合金(jin)作為(wei)(wei)(wei)切(qie)割噴(pen)管(guan)的(de)材料，但使用壽命均不(bu)夠理想，目前認為(wei)(wei)(wei)選(xuan)用藍寶(bao)石作為(wei)(wei)(wei)噴(pen)管(guan)的(de)材料較為(wei)(wei)(wei)適合。
4. 切割工藝
水射流切(qie)割常用的切(qie)割材(cai)料及(ji)其切(qie)割工(gong)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鋼(gang)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)割(ge)(ge)已(yi)發展為一種精(jing)密加工(gong)工(gong)藝，它(ta)對設備提出(chu)了高精(jing)度的(de)(de)要求，水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)機(ji)將是一臺(tai)精(jing)密加工(gong)機(ji)床。這種設備的(de)(de)技術特性(xing)完全相當于精(jing)密的(de)(de)激光切(qie)割(ge)(ge)機(ji)。它(ta)由高壓(ya)水(shui)射流發生器(qi)(qi)（增(zeng)壓(ya)裝(zhuang)置(zhi)）、水(shui)刀(dao)切(qie)割(ge)(ge)頭、數控切(qie)割(ge)(ge)平(ping)臺(tai)、CNC控制器(qi)(qi)系統以及計算機(ji)、控砂輔助裝(zhuang)置(zhi)等(deng)組成。
