水射流切削加工原理及其应用
水射流技术简述(最终版)
水射流技术简述(最终版)水射流技术是一种应用高速的水流进行切割、清洗和精加工的新型工艺技术。
该技术它可以利用高速、高压的水流直接切割材料，不需要任何热源或化学物质，具有高速、高效、高精度、环保等特点。
水射流技术可以用于各种材料的切割、打孔、雕刻、清洗、去毛刺、去油漆、去锈等，适用于航空、航天、汽车、轮船、冶金、环保、电子、建筑、石材、金属加工等领域。
水射流技术的原理是利用高速的水流，采用高压泵将水压力增加到3000-6000bar，然后通过高压软管输送到水射流切割头，通过射流嘴使水流加速达到难以想象的速度。
水射流除了水流速度的快慢外，还可以通过水流压力的变化来调节出对材料的不同切割、清洗、去毛刺等要求的强度。
水射流技术主要有两种方式：纯水射流和研磨水射流。
纯水射流是指只使用清水进行射流加工，主要用于切割软质材料，如橡胶、泡沫、塑料、木材、食品等。
研磨水射流则是在加工过程中，加入一种或多种磨料，以提高磨削能力，适用于硬质材料的加工，如金属、石材、陶瓷等。
水射流技术与传统工艺相比，具有以下优势：1、切割精度高。
水射流技术不会在加工过程中产生变形或热损伤，因此可以获得高精度的切割效果。
2、适用范围广。
水射流技术可以加工各种硬度不同的材质，如硬质合金、石头、金属、陶瓷等。
3、环保无污染。
水射流技术不需要任何化学物质，不会产生污染，是一种非常环保的工艺技术。
4、加工效率高。
水射流技术加工速度快，可以满足高效率的生产要求。
5、加工成本低。
与传统工艺相比，水射流技术不需要额外投资新设备，可以利用原有的加工设备，因此可以降低成本。
水射流技术在各个行业中都有广泛应用。
比如，在航空工业中，可以用水射流技术对飞机的发动机、燃气轮机、涡轮叶片等进行清洗和修复，以提高其工作效率和寿命。
在汽车制造中，可以利用水射流技术对车身进行切割和打孔，还可以对发动机进行清洗、去毛刺等操作。
在建筑行业中，可以利用水射流技术对石材漏洞、贸易内部和边角等进行加工，还可以对混凝土进行清洗和去污。
水射流切割的原理
水射流切割的原理
水射流切割是一种利用高速水流和磨料混合物削减材料的加工技术，其原理是将高压水流加速到极高的速度，然后通过喷嘴将水流和磨料混合物喷射到待切割
材料的表面，形成高速冲击力和摩擦力，从而将材料切割。
水射流切割的原理是利用高速水流和磨料混合物的冲击力和摩擦力来削减材料。
水射流切割设备通过将水泵中的水加压到高压状态，然后将高速水流通过喷嘴喷
射到待切割材料的表面上。
同时，在水流中掺入磨料，形成水磨混合物，使水流具有更强的削减力。
高速水流和磨料混合物冲击材料表面时，会产生极高的冲击力和摩擦力，从而将材料切割。
水射流切割的原理具有多种优点。
首先，水射流切割可以切割各种硬度的材料，包括金属、陶瓷、石材、玻璃等等。
其次，水射流切割过程中不会产生热影响区，不会对材料的物理特性造成影响。
此外，水射流切割过程中产生的废料较少，对环境的污染也很小。
水射流切割的原理也存在一些局限性。
首先，水射流切割的切割速度相对较慢，需要较长的加工时间。
其次，水射流切割的设备价格较高，需要较大的投资。
此外，水射流切割的切割面质量相对较差，需要进行二次加工才能达到所需的精度。
水射流技术原理
先进制造技术课程论文论文题目：水射流切割的技术原理、设备、技术特点及实际应用分析系部：专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：xxx年月日绪论高压下,由喷嘴发出的高速水射流,具有很大的能量,足以切割坚硬的材料(包括金属和非金属);如果向水射流中加入某种固体硬颗粒,则称为磨料水射流,它具有更大的能量,可以切割更硬更厚的材料,这就是水射流切割技术的简单描述。
尽管早在古代,人们就已懂得“滴水穿石”的道理,然而直本世纪60年代,才真正把这个简单原理变成水射流切割工业技术;而磨料水射流技术的应用,还不到10年时间,所以这是一项新兴技术。
然而,近年来发展很快,迄今全世界已有几十个国家,共拥有大约2000个水射流切割系统。
尽管如此,当前这项技术仍处于初级发展阶段,技术尚不成熟,在理论与实践方面,都有许多空白,有待填补。
这项技术起步较晚的原因在于,它涉及到超高压技术,因而对材料、制造工艺、设计方法、理论分析、控制手段、经济承受力等提出了严格要求。
开发和应用这项技术,与一个国家的综合发展水平和国力强弱有密切关系。
我国已在近年里,逐渐开展研究和应用,尤其在理论研究方面,已取得许多成果,但在制造技术方面,却有较大差距,有待解决。
多年的实践证明,水射流切割技术,独具特点,是现代机械加工及技术发展中不可缺少的组成部分,具有很强的生命力,必须充分予以重视,有计划地研究、开发和应用。
现代的高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域较多，如超高压理论、流体动力学、特种材料、材料力学、弹性力学、制造工艺学、高压密封技术、自动控制理论等现代科技内容，其自身是一种标准的机电液一体化产品，其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上。
某种意义上讲，水射流技术的研究与应用也成为了一个国家综合科技水平和经济实力的标志。
第一章水射流切割技术原理水射流切割技术的基本原理是将少量的水加压到极高的压力(高于380MP)迫使高压水通过一个小孔(直径0.1~0.5smm),以高速冲击工件,速度可达约915m/S(视压力而定)。
水射流切割技术的发展及应用
⽔射流切割技术的发展及应⽤论⽂题⽬：⽔射流切割技术的发展及应⽤学⽣姓名：学⽣学号：专业班级：机械设计制造及其⾃动化学院名称：信息⼯程学院指导⽼师：⽔射流切割技术的发展及应⽤摘要:磨料⽔射流切割技术是近 20 年来发展起来的新技术和新⼯艺,其发展相当迅速。
⽂章阐述了⾼压⽔射流加⼯技术的起源、切割机理及其分类，以及磨料⽔射流切削加⼯的优越性和其在⼯业中的应⽤。
关键词：⾼压⽔射流切割机理⼀、⽔射流加⼯技术起源“⽔滴⽯穿”体现了在⼈们眼中秉性柔弱的⽔本⾝潜在的威⼒,然⽽，作为⼀项独⽴⽽完整的加⼯技术，⾼压⽔射流（WJ）、磨料⽔射流（AWJ）的产⽣却是最近三⼗年的事，利⽤⾼压⽔为⼈们的⽣产服务始于⼗九世纪七⼗年代左右，⽤来开采⾦矿，剥落树⽪，直到⼆战期间，飞机运⾏中“⾬蚀”使雷达舱破坏这⼀现象启发了⼈们思维。
直到本世纪五⼗年代，⾼压⽔射流切割的可能性才源于苏联,但第⼀项切割技术专利却在美国产⽣，即1968年由美国密苏⾥⼤学林学教授诺曼·弗兰兹博⼠获得。
在最近⼗多年⾥，⽔射流（WJ、AWJ切割技术和设备有了长⾜进步，其应⽤遍及⼯业⽣产和⼈们⽣活各个⽅⾯。
许多⼤学、公司和⼯⼚竞相研究开发，新思维、新理论、新技术不断涌现，形成了⼀种你追我赶的势头。
⽬前已有3000多套⽔射流切割设备在数⼗个国家⼏⼗个⾏业应⽤,尤其是在航空航天、舰船、军⼯、核能等⾼、尖、难技术上更显优势。
已可切割500余种材料，其设备年增长率超过20%。
2、我国⽔射流技术发展概述随着我国经济的迅猛发展,各⾏各业对切割技术的需求越来越⼤,对切割质量的要求也越来越⾼.激光束、电⼦束、等离⼦体和⽔射流等都已成为新型的切割加⼯⽅法。
其中激光束、电⼦束和等离⼦体都属于热切割加⼯,⽽⽔射流是唯⼀的冷切割加⼯技术。
⽔射流不仅可以切割各类⾦属、⾮⾦属、塑性或脆性硬材料,⽽且⼯艺简单, ⼯件材料的物理、机械性能不会破坏。
在各种新材料与复合材料相继涌现的当今时代,⽔射流的冷切割性能是⽆与伦⽐的。
简述水射流加工技术发展与应用
简述水射流加工技术发展与应用摘要：本文旨在介绍水射流加工技术的形成、发展史。
明确水射流加工工艺的主要流程，了解其发展趋势。
关键词：冷加工高压水射流切割磨料一、水射流加工技术发展史人们认识水射流应该说还是从水的冲刷作用开始的。
大雨能把田地冲出一道水沟，能剥落山岩，甚至能造成泥石流。
河道出口久而久之便冲积成了三角洲。
水对大自然的鬼斧神工表现在3个方面：使材料破裂、流动、去除。
水射流的应用起源于采矿业。
早期利用水射流冲洗矿石中的泥土，蓄水运送并筛选矿石和直接周水射流冲刷煤层。
由冲刷到破碎实际上是水射流的一个质变，前者是低压大流量，后者则是高压小流量。
本世纪30年代已开始用水射流采煤。
开始是用lOMPa以下的水射流冲采中硬以下煤层，至70年代已发展到用20～30MPa水射流慢速切割煤体，再后来就是高压至lOOMPa、超高压大于200MPa的水射流辅助采煤机、掘进机用于破碎落煤和破岩。
只有提高水射流工作压力才能使其广泛应用于大工业部门，这已成为人们的共识。
20世纪70年代，高压水清洗和超高压水切割在同步发展。
80年代，高压清洗已日趋完善，普及应用。
超高压水射流切割工艺一直是水射流行业研究、追踪的热点。
尤其在80年代末、90年代初期这类所谓“水刀”设备已经批量化、商品化，而且以机械于控制切割头为代表的产品已迅速达到了全自动、智能化的高水平。
水射流技术在向高压方向发展的同时，70年代末期国际水射流领域出现了一个引人注目的新动向，即从单一提高水射流压力，的观点开始转向研究如何提高和发挥水射流的潜力这方面来了。
这就有了脉冲射流（水炮）、高温射流、磨料射流和摆振射流。
这些射流与同等压力下的普通连续射流相比，显然大大提高了作业效率。
80年代以来，磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流的进一步发展，将高压水射流技术推向一个新的阶段。
水射流领域已经形成了一个以压力、功率为纵坐标、以射流形式为横坐标的技术与产品的甲而型谱。
水射流切割技术及其应用
水射流切割技术及其应用摘要：本文对水射流切割机原理及设备进行了阐述，并介绍了水切割的优点及其在城轨车辆部件铝合金板材下料中的应用。
关键词：水切割加砂水切割增压泵石榴砂铝合金0前言由于用途广泛且易于操作，水射流切割已成为世界上发展最快的主要机床加工技术之一，其加工的能力是无限的，通过使用超高压水进行切割能带来更高的效率和生产力。
它只需要少数的辅助操作，无需加热区域、无热变形或者其它切削方法导致的机械变形，能够加工狭窄的缺口，能够让原材料得到更好的使用。
它可以切割任何材料，并保持切口光滑平整。
目前我公司已大量使用水切割来进行城轨车辆制造铝合金板材的下料，获得了显著的经济效益。
1水切割原理水射流切割技术又称超高压水切割。
当水被加压至很高的压力并且从特制的喷嘴通过时，可产生一道每秒达近千米（约音速的三倍）的水箭，此高速水箭可切割各种软质材料包括食品、纸张、橡胶及泡棉，此种切割被称为纯水切割。
而当少量的砂如石榴砂被加入水射流中与其混合时，所产生的加砂水射流可切割任何硬质材料，包括金属、复合材料、石材和玻璃。
超高压水的形成关键在于高压泵。
绝大多数水切割高压泵使用增压器增压。
增压器的工作过程一般是从油泵来的低压油推动增压器的大活塞，使其往复运动，大活塞的活动方向则由换向阀自动控制。
另一方面，供水系统先对水进行净化处理，然后由水泵打出低压水，进入增压器的低压水被小活塞增压后压力升高。
由于高压水是经增压器的不断往复压缩后产生，而增压器的活塞需要换向，势必使从喷嘴发出的水射流压力是脉动的。
为获得稳定的高压水射流，需将产生的高压水进入储压器然后再流到喷嘴，从而达到稳定压力的目的。
经过高压泵所产生的高压水经由高压管路流入切割刀头而直达被加工材料，因此另一个关键环节是节流喷嘴。
喷嘴一般采用红宝石、蓝宝石或金刚石，直径通常是0.1mm至0.5mm，水流通过喷嘴后以1000m/s的速度喷出。
图1为水射流工作原理图。
2水切割机设备水切割加工设备的组成包括：增压泵（超高压泵）、水切割切割头装置、数控切割机台、高压管道、智能型控制器、磨料供给系统、软化水处理装置等。
水射流技术
水射流技术水射流技术是一种利用高速水流储能并激发能量来切割材料的加工技术。
在工业领域中，水射流技术已经广泛应用于各种材料的切割、钻孔、雕刻和表面处理等领域。
水射流技术的优点在于它可以切割各种各样的材料，包括金属、玻璃、陶瓷、石材等，而不需要考虑材料的硬度、厚度和形状。
这种技术的另一个优点是可以保证材料表面光滑，无需进行二次加工。
此外，水射流技术可以在没有热源和化学反应的情况下完成切割，从而避免污染和毒性。
水射流技术的原理是将水或其他液体从高压泵中喷出，以形成高速射流。
这种射流可以通过加装机械切割头、磨削头和喷嘴等附件来切割或清理材料表面。
同时，高速水流可以用于切割硬质材料，如钻石、石英和珍珠岩等。
在实际应用中，水射流技术有很多的变种和改进。
例如，在用于金属加工时，向水泵中添加碳化硅颗粒或石墨粉末可以提高切割速度和耐磨性。
同样的，在切割玻璃和陶瓷时，可以向水中加入磨料或悬浮剂，以降低材料的开裂率和提高表面质量。
此外，调节水流的方向和速度可以创造出各种各样不同的形状，从而实现对复杂几何形状的切割。
总之，水射流技术是一种非常实用和高效的加工技术。
它可以切割各种各样的材料，从而为现代工业的各个领域提供高效的解决方案。
在未来，随着这种技术的不断发展和改进，我们相信它将在许多其他领域也得到广泛应用。
水射流技术在现代工程领域中已经发挥着至关重要的作用。
它的应用涵盖了从汽车制造到建筑修缮，从化工处理到医疗手术等广泛的领域。
水射流技术的优点体现在不会产生热量和切割过程中无毒物释放的好处。
这让它成为环保和安全方面的理想选择。
在水射流技术中，利用了高速喷射的水流通过强制作用产生的高压礼来进行加工。
其切割的过程十分快速，干净并且有效。
因此，许多工业领域已经广泛采用了水射流技术。
例如，在机床制造中，水射流技术可以用来切割各种金属板材和零件。
在建筑工程中，水射流技术可以用来切割梁柱，清除墙面和水泥表面的污垢。
水射流技术的另一个重要优点是可以切割各种材料，而不受其硬度、厚度和形状的限制。
高压水射流切割加工技术及其应用
高压水射流切割加工技术及其应用摘 要：高压水射流是一项在工业上应用广泛的技术。
文中介绍了高压水射流技术加工特点 及应用，分析了高压水射流切割加工机理，介绍了其特点和应用范围，简单介绍了该技术的应用状况及技术发展方向。
关键词： 冷加工 高压水射流技术 切割高压水射流技术是近几十年发展起来的技术，其应用日益广泛。
目前，在煤炭、石油、冶金、航空、建筑、交通、化工、机械、建材、市政工程、水利及轻工破碎和清洗。
高压水射流业已成为新型的切割工具，与激光束、电子束、等离子体等热切割加工相比，高压水射流是唯一一种冷切割加工方法。
在对许多材料的切割、破碎及表面预加工中，高压水射流具有独特的优越性。
1.1高压水射流技术系统组成 高压水射流切割系统如图1 所示, 主要包括增压系统、磨料供应系统、控制系统及辅助系统等, 通常还要配置一钢筋混凝土工作台。
增压系统的关键部分是高压泵或增压器。
往复压缩式增压器在液压系统提供的高压油作用下往复运动, 把水压增大到300～ 1 000M Pa 。
在增压器与高压水路之间装有蓄能器。
磨料供应系统(图略) 主要由磨料流量调节系统和磨料切割头构成, 其中磨料切割头是超高压射流切割的核心, 其工作原理是: 高压水经过高压管和水喷嘴至混合腔, 与此同时, 磨料在高速射流形成的真空作用下吸入混合腔与水混合, 再经磨料喷嘴喷射形成两相磨料射流, 即把超高压水变成高压的切割流。
在人工或计算机控制下, 控制系统移动工件或切割头, 完成所要求的切割过程。
简单的手动控制装置是一个安装在手动机构上的固定切割头。
现已采用5 轴或6 轴等复杂的多轴数控系统, 使用一个以上的切割头同时切割复杂的外形。
大多数高压水射流切割系统都装有接收器, 既可消除高速射流穿透材料后的射流能量, 同时可降低噪声。
另外还附有一些安全装置, 以防高压水管与各种接头的破裂等。
2.2高压水射流技术切割加工机理高速射流具有一定的动能，作用在静止的物体上，肯定会产生一个力。
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水射流切削加工原理及其应用
——先进制造技术概论学习报告
姓名：王升勇班级：10机制一班学号：105302129
摘要：水射流虽是很细的喷流，但是，单位面积上的加工能量却是极大的，在水射流中加入相应的磨料，形成水喷砂流，则喷砂切削碎岩的实用性就更强了。
关键词：高压水射流磨料
加工原理：利用高压水射流技术加工各种金属和非金属材料的基本原理，冲击切削工件。
工艺特点：可以加工很薄很软的金属和非金属材料，不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。
水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。
概述：
一、技术及其比较
1、超高压水射流技术
利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250-400Mpa压力，然后再通过内孔直径约0.15-0.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流，俗称其为水箭，该水箭具有很高的能量，可用来切割软基性材料。
如果再在水箭中加入适量的磨料则几乎可以用来切割所有的软硬材料。
调整水射流的压力和流量，可以用其清洗各种物体，如除胶、除漆、除锈等，我们还可以利用超高压技术进行高压灭菌、食品保鲜等许多对人类有益的工作。
超高压水切割的特点
可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工（除水切割外其它切割方法都会受到材料品种的限制）；切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应（冷态切割），切割后不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便灵活、用途广泛。
水切割是目前适用性最强的切割工艺方法。
2、水切割与激光切割比较
激光切割设备的投资较大，目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。
目前人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。
水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。
3‘水切割与等离子切割比较
等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工。
水切割属于冷态切割,无热变形,切割面质量好,无须二次加工，如需要也很容易进行二次加工。
4、水切割与线切割比较
对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸灵活。
5、水切割与其它切割方法比较
对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水切割方法则较为理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与水切割相比其热效应明显、切割表面质量和
精度较差，另外水切割能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。
在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行业，传统的方法是用金刚石刀具进行切、锯、铣等，切割的厚度范围非常大、速度较快，但对常规厚度的板材，水切割可进行高精度的任意曲线的切割加工，成品率高，降低生产成本，且大大提高加工产品的附加值。
二、磨料
磨料对高压水射流（俗称“水刀”、“水切割”）的性能有很大影响，尤其是磨料射流切割时，磨料的选择直接影响到切割速度和切割面的质量。
磨料的种类理论上很多。
根据来源可分为天然磨料和人造磨料。
天然磨料是将自然界中的矿物质经破碎筛分而成，通常容易杂质多，但造价便宜；二人造磨料是通过化学方法冶炼而成，纯度高，性能好，但制造工艺复杂、价格昂贵。
石榴砂的化学名称:铝(钙)硅酸盐,以中条山石榴石矿为原料,按现代工艺枝术精制而成,产品自锐性.磨效高.砂耗低,磨件光洁度好,该磨料介壳状断口,硬度适中,韧性好,边角锋利,可在不断粉碎分级中形成新的棱角和边刃,使其研磨能力优于其它磨料,它具有硬度高,比重大,化学性质稳定及其特有的自锐性优点,后面也被广泛用于水射流切割,因此又名水射流砂.
天然铁铝石榴石因其独特的物理特性，硬度高、切削能力适中、不含游离硅，成为最理想也最经济的高压水射流切割介质。
根据研究表明，用水射流切割任何材料，有一个最佳的磨料粒度，即相同射流压力、流量下，可在某一粒度下获得最大的切割深度，而增加或降低粒度，切割深度均相应降低。
而且对于不同硬度的磨料，用于不同材料的切割，其效果各不相同。
对脆性材料、塑性材料和较软的材料，对磨料的要求也不同。
对于同种磨料，同种切割材料来说，不同的水压和沙流量，对切割的效果影响也很大。
切割过程中，水压和沙流量也有一个最佳的状态。
目前，水射流级石榴砂主要为60目，80目和120目，基本为天然砂石筛选加工。
其主要产地为印度、中国、美国、澳大利亚等地区，国内主要集中在河北邢台和连云港东海地区。
在价格上，进口石榴砂价格较高，而国产砂价格低，质量也很好。
三、典型例子
1、在金属切割领域中的典型应用
（1）装饰、装潢中的不锈钢等金属切割加工
（2）机器设备外罩壳的制造（如机床、食品机械、医疗机械、电气控制柜等）
（3）金属零件切割（如不锈钢发兰盘的半精加工、钢板结构件、有色金属、特种金属材料等）
2、在玻璃切割领域典型应用
（1）家电玻璃切割（燃气灶台面、油烟机、消毒柜等、电视机）
（2）灯具
（3）卫浴产品（淋浴房等）
（4）建筑装潢、工艺玻璃
（5）汽车玻璃等
前景展望：新型的高压水射流切割机是高压水射流系统和数控及辅助系统组装而成，近年来快速发展的数控系统为提高水射流切割精度和二维、三维切割创造了条件。