水射流加工技术
高压水射流技术
⾼压⽔射流技术⾼压⽔射流技术⾼压⽔射流技术概述所谓⾼压⽔射流，是将普通⾃来⽔通过⾼压泵加压到数百乃⾄数千⼤⽓压⼒，然后通过特殊的喷嘴（孔径只有 1-2毫⽶），以极⾼的速度（200-500⽶/秒）喷出的⼀股能量⾼度集中的⽔流。
这⼀股⼀股的⼩⽔流如同⼩⼦弹⼀样具有巨⼤的打击能量，它能够进⾏钢板切割、铸件清砂、⾦属除锈，更能除去管⼦内壁的盐、碱、垢及各种堵塞物。
利⽤这股具有巨⼤能量的⽔流进⾏清洗即为⾼压⽔射流清洗。
⾼压⽔射流是近⼏⼗年来得以迅速发展的⼀项新技术，作为清洗、切割、破碎⼯具，⽔射流具有其独特的优越性。
近年来，随着⼤型化、智能化、专⽤化的⾼压⽔射流装备的迅速发展，该技术已渗透到众多应⽤领域：从⼀般机械零件、建筑物的清洗到以管道、管束、容器为主的⼯业清洗，从机场跑道除胶到船舶除锈，从⾦属、⾮⾦属板材切割到曲⾯仿形切割，从⽔⼒采煤到开采岩⽯，从喷射注浆到破碎路⾯，从⽆⼑⼿术到⽔幕电影、降尘、喷泉……，林林总总。
⾼压⽔射流是以⽔为⼯作介质，通过增压设备和特定形状的喷嘴产⽣⾼速射流束，具有极⾼的能级密度。
⼀些新型射流如脉冲射流、空化射流和磨料射流的相继出现，⼤⼤提⾼了其切割、剥离、破碎能⼒，更进⼀步拓宽了⽔射流技术的应⽤范围，可⽤于清洗、清理、切割、注⽔钻孔、喷雾、破碎、研磨等作业，具有清洁、⽆热效应、能量集中、易于控制、效率⾼、成本低、操作安全⽅便等特点，⼴泛应⽤在轻⼯、机械、建筑、采矿、⽯油、化⼯、核能、军⼯、航天、航空、汽车、铁道、船舶、海洋、冶⾦、市政⼯程以及医学等部门。
特别适宜于⾃然环境恶劣、⼯作危险等场合作业，能⼤⼤减轻劳动强度、改善劳动环境、降低和防⽌危险事故的发⽣。
⾼压⽔射流与激光束、电⼦束和等离⼦束统称为⾼能束加⼯技术，其中⾼压⽔射流是唯⼀的冷切割加⼯技术。
⾼压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，⾼压⽔射流的冷切割性能是⽆与伦⽐的⾼压⽔射流的主要优势⼀、清洗成本低：⾸先⾼压⽔射流使⽤的介质是⾃来⽔，它来源容易，普遍存在。
磨料水射流加工技术的研究现状
了提高加工表面质量， 许多学者进行了大量研究 !"$’!"。 ()*+,- !."、 /0 1234,5 !6"、 70 89-: !""以氧化铝陶瓷作为试 样， 研究了射流入射角 （射流束中心线与水平面之间的夹 角） 对加工质量的影响， (0*+,- 发现当入射角为 6#%6;’ 时， 切割深度最大， 因此他们提出用喷嘴摆动技术来提高 光滑区切割深度， 结果发现， 采用喷嘴摆动技术可使光滑 区切割深度增加 <#=， 最佳的摆动角度为 ’;%>#(， 最佳的 !"! 磨料水射流工艺参数对切割性能和切割质量的影响 （!） 影响磨料水射流切割性能的因素 由于磨料水射流切割是一个非常复杂的过程，因此 影响磨料水射流切割性能的参数很多 !"!#"""， 包括动力学参 数 （水喷嘴直径、 水压力） 、 磨料参数 （磨料材料、 尺寸大 小、 流量） 、 磨料喷嘴参数 （磨料喷嘴直径、 长度、 材料） 、 切 割参数 （切割速度、 靶距、 冲击角度、 切割次数） 、 工件参数 （硬度） 等。 但易于控制的工艺参数主要有水压力、 磨料参 数、 切割速度和靶距等。 评价切割性能的指标主要包括切穿深度、切口形状 （切口上、 下部的宽度和切口锥角） 、 加工表面质量 （粗糙 度和波纹度） 等。 工艺参数对切割深度的影响 （"） 切割深度是评价磨料水射流切割性能的一个重要指 标，为此许多学者试验研究了工艺参数对不同材料的切 无论是韧性材料、 脆性材料 割深度的影响 !!$%"。结果表明， 还是复合材料， 工艺参数对切割深度的影响是一致的。 水压力的影响： 水压力增大时， 切割深度几乎呈线性 增加， 这是由于水压越大， 水射流的速度就越高， 其动能 也越大， 磨料所获得的动能也越大， 射流的切割能力就增 加， 因此能够达到的切割深度就越大。 磨料因素的影响： 在磨料水射流加工中， 磨料对材料 的切割作用达到 "#$ 以上，磨料耗费占切割总耗费的 磨料流量、 磨料的粒度和硬度是主要的因素。 !#$%&#$， 磨料流量增加，切割深度增加，但不随磨料流量线性增 加， 而是减小了增加率， 这是因为磨料流量增加， 会使磨 料间相互碰撞的几率增加， 消耗了部分能量， 因此减小了 每个磨粒的切割效率。磨料硬度越高， 切割深度越大， 最 佳粒度为 &# 目， 这是由于大颗粒磨料质量大， 不易加速， 小颗粒磨料质量小， 加速后动能达不到较强的切割能力。 切割速度的影响： 切割速度增加， 切割深度减小， 这 是由于切割速度增加时，磨料对工件的重复切割运动减 少， 使较少的磨粒冲击工件表面， 因此切割深度减小。 靶距的影响： 随着喷嘴靶距的增大， 磨料水射流的集 束性逐渐降低， 并且使磨料的动能减弱， 冲蚀能力下降， 使切割深度减小。 （&） 工艺参数对切割质量的影响 虽然水射流加工有很多优点， 但它也存在不少问题， 例如波纹区的产生会影响加工质量，要想获得理想加工 表面， 只有当工件厚度小于光滑区深度才可以。因此， 为 摆动频率视切割速度而定。70 89-: 认为采用喷嘴摆动方 法可使锥度减小 ;!=， 同时还可大大降低表面粗糙度。 /0 (,??9 !’#"研究了用喷嘴摆动技术加工低碳钢和铝时对表 面粗糙度的影响， 结果表明， 采用喷嘴摆动技术可使表面 粗糙度值减小 <#=， 并得出结论： 对比较薄的材料可采用 喷嘴摆动技术来提高表面质量，对于较厚的材料可采用 切割速度大的喷嘴摆动技术， 切割低碳钢时， 摆动角度应 大一些， 而摆动频率小一些， 切割铝时， 大摆动角度可提 高加工质量。 @0 A95+25+ !’’"、 70 89-: 为了提高切削质量，
高压水射流加工机床在冶金领域的应用研究
高压水射流加工机床在冶金领域的应用研究摘要高压水射流加工技术是一种高效、环保、灵活的加工方法，近年来在冶金领域得到了广泛应用。
本文主要研究了高压水射流加工机床在冶金领域的应用，并探讨了其优势、挑战及发展前景。
通过对相关文献资料的收集与分析，总结出高压水射流加工机床在冶金领域的应用现状，并对其未来的发展方向提出了建议。
一、引言高压水射流加工技术是一种利用高压水流对材料进行加工的新兴技术。
相对于传统的机械加工方法，高压水射流加工具有能耗低、环保、灵活性高等优势。
因此，它在冶金领域的应用前景十分广阔。
本文将重点研究高压水射流加工机床在冶金领域的应用，并介绍其在冶金加工中的优势和挑战。
二、高压水射流加工机床在冶金加工中的应用优势1. 高效能：高压水射流加工机床的主要优势之一是其加工效率高。
高压水射流能够迅速切割各种金属材料，尤其对于硬度较高的材料有着较好的加工效果。
2. 环保性：与传统的切割方法相比，高压水射流加工机床具有显著的环保优势。
其加工过程中不产生大量粉尘和废气，不会对周围环境和操作人员的健康造成危害。
3. 灵活性：高压水射流加工机床可以根据不同的加工要求调整水流的压力和速度，实现对材料的精确切割、打孔和雕刻等操作。
同时，由于水流是软性的，可以实现对复杂曲线和不规则形状的加工。
三、高压水射流加工机床在冶金领域的应用案例1. 切割与刨削：高压水射流加工机床可以用于切割和刨削金属材料，如钢板、铝板等。
其切割精度高、速度快、表面光滑，并且不会产生热变形。
2. 雕刻与打孔：高压水射流加工机床能够实现对金属材料的微细雕刻和精确打孔，可用于制作冶金器件的零部件。
3. 清洗与去除污染：高压水射流加工机床的高压水流能够彻底清洗金属表面，并能够有效去除附着在金属上的污垢、油漆等污染物。
4. 焊接和修复：高压水射流加工机床可以实现对金属材料的焊接和修复。
它可以快速清除金属表面的氧化层和污垢，提供良好的焊接和修补接合面。
水喷射加工技术
如陶瓷、硬质合金、模具钢、钛合金、钨钼钴 合金、复合材料，如以金属为基体的纤维增 强金属（FRM）、纤维增强橡胶（FRR）等、 不锈钢、高硅铸铁及可锻铸铁等的加工。
以汽车制造业为例，其中汽车内部装饰材 料的加工占水射流加工的40%，此外，还用 于汽车后架、车轮罩和隔热材料等的切割。
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2.去毛刺各种小型精密零件上交叉孔、内螺 纹、窄槽、盲孔等毛刺的去除，用其他一般加 工方法就十分困难甚至于无法完成，而利用水 喷射加工技术（稍降低压力或增大喷距等）， 就十分方便且质量好，具有独特的效果。
2. 切割系统 喷嘴是切割系统最重要的零件。喷嘴应具 有良好的射流特性和较长的使用寿命。喷嘴的 结构取决于加工要求、常用的喷嘴有单孔和分 叉两种。 3. 控制系统 可根据具体情况选择机械、气压和液压控 制。工作台应能纵、横向灵活移动，适应大面 积和各种型面加工的需要。当采用程序控制和 数字控制系统是理想的。目前，已出现程序控 制液体加工机，其工作台尺寸1.2m×1.5m， 移动速度为380mm/s。
5. 机床床身
机床床身结构通常采用龙门式或悬臂式机 架结构，一般都是固定不动的。为了保证喷嘴 与工件距离的恒定，以保证加工质量，因此要 在切削头上安装一只传感器。为了实现加工三 维复杂形状零件，切削头和关节式机器人手臂 或三轴的数控系统控制结合，可以加工出复杂 的立体形状。
超高压水射流加工的工作参数及其对加工的影响 (1) 流速与流量。水喷射加工采用高速水流，速 度可高达每秒数百米，是声速的2～3倍。超高 压水射流加工的流量可达7.5L/min。流速和流 量越大对，加工效率越大。 (2) 水压。加工时，在由喷嘴喷射到工件加工面 之前，水的压力经增压器作用变为超高压，可 高达700MPa。提高水压，将有利于提高切割 深度和切割速度。但会增加超高压水发生装置 及超高压密封的技术难度，增加设备成本。目 前，常用超高压水射流切割设备的最高压力一 般控制在400MPa以内。
2014-03-水射流加工讲解
磨料水射流切割
一套完整的水切割设备由超高压系统、水刀切割头装置、水刀
切割平台、CNC控制器及CAD/CAM切割软件可以用来切割任何物质，如：钢材、钛、 合金、复合材料、大理石、陶瓷、防弹玻璃、玻璃钢、钢筋混凝土 制品、玉石、核原料、炸药及各种易燃易爆物质。 广泛应用于建筑、装饰、机械、航空航天、船舶、汽车、石
一种是采用水泵和增压器，可获得100～1000MPa的超高压和0.5～
25L/min的小流量的水流。
磨料水射流切割
磨料水射流切割：
磨料水射流是普通水射流的发展，其实质就是在高压水射流中添
加一定数量、具有一定质量和硬度的磨料颗粒而形成液固两相射流。 由于在水中混入磨料颗粒，从而改变了水射流的流动特性和对物 体的作用方式。 将连续水射流的等速和对物体的静压作用改变为高速运动的磨
料颗粒对物体的高频冲蚀和磨削作用。
磨料水射流切割
磨料水射流的切割机理 磨料水射流的切割过程是射流与材料之间的相互作用过程在一
定的切割进给速度下，磨料射流的一部分以恒定的速度射向材料；
另一部分则随着射人深度增加切割效力减弱，于是切割面沿进 给方向出现弯曲。 由于磨粒自身惯性较大，并不随水射流载体偏转，因而导致磨 粒与水射流分离和磨粒在局部过分集中冲蚀。磨粒加速度越大，分
离折射角越大，集中冲蚀就越剧烈。
磨料水射流切割
磨料水射流的分类 根据磨料加入位置的不同，可以将其分为： 后混式磨料水射流 前混式磨料水射流。
磨料水射流切割
后混合磨料高压水射流切割技术原理：
后混合磨料水射流
是指高压水经水喷嘴形
成水射流后与磨料颗粒
进行混合的，它的混合
机理如图所示。
磨料水射流切割
前混合磨料高压水射流切割技术原理： 前混合磨料高压水射流切割是指为了提高水射流的切割效果，在 压力达到数十至数百兆帕的高压水中加入磨料颗粒，进而通过特殊 设计的孔径很小的喷嘴以数百米每秒(通常为2～3倍音速)的高速度
高压水射流加工机床的工作特点与优势分析
高压水射流加工机床的工作特点与优势分析高压水射流加工机床是一种高效、精密的加工设备，可以通过高速水射流在工件表面产生极高的压力，从而实现对工件进行切割、打孔、清洗等操作。
其工作特点和优势使其在各个行业中得到广泛应用。
首先，高压水射流加工机床具有高加工速度的特点。
相比传统的机械加工方式，高压水射流加工机床能够以更高的速度进行加工，有效提高了生产效率。
这归功于高压水射流的高速喷射能力，能够迅速切割或清洗工件，减少了加工时间和工序。
其次，高压水射流加工机床具有精度高的特点。
高压水射流能够进行微米级别的切割，能够非常精准地完成各种复杂形状的加工任务。
这对于一些对尺寸要求高、形状复杂的工件来说尤为重要。
相比传统机械切割，高压水射流加工机床的精度更高，同时也避免了机械加工中的磨损和刀具磨损问题。
第三，高压水射流加工机床具有灵活性强的特点。
高压水射流加工机床可以根据加工需求进行工艺参数的调整，如水压、喷嘴尺寸、加工速度等，从而实现不同材料的切割或清洗。
这种灵活性使得高压水射流加工机床可以适应不同行业、不同工件的需求，具有广泛的应用范围。
第四，高压水射流加工机床具有无热影响的特点。
相比其他切割方式，高压水射流加工机床没有热影响区域，不会产生热变形或者热应力，能够保持工件的原始性能。
这对于一些对材料热敏感性较高的工件来说尤为重要，同时也减少了后续工艺的处理时间和成本。
第五，高压水射流加工机床具有环保节能的特点。
高压水射流加工机床的加工过程中，主要使用的是水和少量的磨粒，比较少产生废气、废液和噪音等污染物。
这与传统的机械加工方式相比，更加符合环保要求，也降低了企业的运营成本。
综上所述，高压水射流加工机床具有高加工速度、精度高、灵活性强、无热影响和环保节能等优势。
这使得其在航空航天、汽车、船舶、电子、石油化工等行业中得到广泛应用。
随着技术的不断发展和创新，相信高压水射流加工机床的应用价值还会进一步提升，并在未来的加工领域中发挥更加重要的作用。
高压水射流加工技术在复杂曲面零件加工中的应用研究
高压水射流加工技术在复杂曲面零件加工中的应用研究摘要：高压水射流加工技术是一种非常有效的加工方法，它可以应用于复杂曲面零件的加工中。
本文将介绍高压水射流加工技术的基本原理、加工方法以及其在复杂曲面零件加工中的应用研究。
研究表明，高压水射流加工技术在复杂曲面零件加工中具有多种优点并且能够获得良好的加工效果。
1. 引言复杂曲面零件在现代制造业中应用广泛，但是它们的加工难度相对较高。
传统的加工方法很难满足复杂曲面零件的精度和表面质量要求。
高压水射流加工技术因其高加工效率、低热影响、无损伤和环保特性被广泛应用于复杂曲面零件加工。
2. 高压水射流加工技术的基本原理高压水射流加工技术利用了水的高速喷射流动产生的动能来破坏工件表面的原材料结构，实现对工件进行切割、修整和打孔等加工。
高压水射流通过射流速度和流量的调节，可以实现对不同材料和不同形状的零件进行加工。
3. 高压水射流加工技术的加工方法高压水射流加工技术可以采用直流射流和旋转射流两种加工方法。
直流射流是指水射流直线喷射到工件表面进行加工，适用于表面切割和粗加工；而旋转射流是指水射流通过喷嘴的转动喷射到工件表面进行加工，适用于复杂曲面零件的细加工和修整。
4. 高压水射流加工技术在复杂曲面零件加工中的应用研究4.1 表面修整与抛光高压水射流加工技术可以通过调节射流速度、射流角度和工件与喷嘴的距离，实现对表面不规则部分的修整和抛光。
研究表明，高压水射流加工技术可以获得良好的表面质量和高精度的加工效果。
4.2 孔洞加工高压水射流加工技术可以通过选择合适的喷嘴和调节水射流的参数，实现对复杂曲面零件的孔洞加工。
研究发现，高压水射流加工孔洞时具有优异的穿透能力和加工效率，并且不会产生开裂和弯曲等缺陷。
4.3 切割加工高压水射流加工技术在复杂曲面零件的切割加工中也具有广泛的应用。
通过调节水射流的速度和压力，可以实现对材料的有效切割。
研究表明，高压水射流切割零件的切口干净整齐，没有残留物和变形。
水射流特种加工技术应用
中国测试技术 ＣＨＩＮＡ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ．２００７
水射流特种加工技术应用
李荣钟 １， 雷玉勇 １， 易北华 ２
（ １．西华大学机械工程与自动化学院， 四川 成都 ６１００３９； ２．中国测试技术研究院， 四川 成都 ６１００２１）
（ ４） 切割速度； （ ５） 期 望 的 加 工 质 量（ 尺 寸 精 度 、表 面 粗 糙 度 等） 。
第 ３３ 卷第 ４ 期
李荣钟等： 水射流特种加工技术应用
３９
大量的实验表明， 纯水射流对较硬的材料几乎 无破坏作用， 水作为磨料能量的载体主要起冲刷和 冷却的作用， 工件材料是在高能磨料粒子的高频冲 击、磨削作用下渐 进 破 坏 的 。 因 此 ， ＡＷＪ 的 切 割 能 力主要是由磨料粒子的动能大小及其在射流断面 的分布情况决定的。在后混合 ＡＷＪ 中， 磨料吸入混 合腔后很难直接进入高速密实的射流束中心， 磨料 粒子是在射流束与混砂管内壁间来回碰撞过程中 得以加速， 因此磨料在射流断面的浓度和速度分布 是不均匀的， 对切割断面纹理波长的分析表明， 切 割磨削区主要是磨料粒子的作用， 条纹起始区则是 磨料和射流束共同作用， 变形磨削区则主要是射流 束的作用。
流速度的平方成正比。这意味着通过提高射流的速
度， 水射流的打击力（ 或穿透力） 可以成倍提高。比较
（ １） 、（ ２） 式还可以发现， 脉冲水射流的打击力（ 或穿
透力） 大大优于连续水射流。因此， 国际上一方面重
视脉冲水射流的研究， 另一方面， 则通过各种不同的
技术手段（ 如机械开闭、超声振动、高压放电等） 来将
３ 高速水射流在机械加工中的共性问题
先进制造技术论文之高压水射流加工
先进制造技术之高压水射流切割技术作者姓名：徐丛国学校名称：贵州大学摘要：高压水射流切割是一种非传统的冷切割方法，具有传统切割方式难以比拟的优点。
本文回顾了其原理和发展历史，介绍了其在工业、航天和医学等方面的应用。
对水压、流速、射流直径、直径扩散率以及磨料等切割参数对高压水射流切割的加工质量的影响进行了讨论，并对国外新的研究方法和结果进行了介绍，为优化工艺、改善加工质量提供了借鉴。
关键词：高压；水射流;切割；磨料High Pressure Water Jet Cutting Technology and its ApplicationXU Congguo(School of Electromechanical，Guizhou University）Abstract:Recent development and investigation of high pressure water jet（WJ）cutting technology were reviewed.The principle and history of WJ were provide to illustrate the advantages of the technology。
Its applications in industrial，spacef—Ligh and surgery were described。
The parameters which affect cutting quality were discussed，including pressure,veloeity of flow,water diameter and abrasive ect.Ba-Sed on the introduction of intermational research method and results，some sugges-Tions were given to improve the precision and surface roughness。
《高压水射流加工》课件
高压水射流加工
介绍高压水射流加工的概念和原理
高压水射流加工是利用高速注入物体表面的水流产生的动能，以及水流流速 和压力对物体表面产生的冲击、剪切和磨擦作用，来进行材料加工和清洁的 一种技术。
• 高压水射流加工的定义 • 高压水射流加工的原理
高压水射流加工的设备
高压水射流加工需要使用特殊的设备。
高压水射流加工的主要设备
高压水射流加工需要使用高压水泵、喷嘴和控制系统等设备。
高压水射流加工的组成部分
高压水射流加工的组成部分包括水源、增压系统、控制系统和喷嘴。
高压水射流加工的应用
高压水射流加工在各个领域都有广泛的应用。
金属加工
高压水射流加工在金属加工中常用于切割、清洗和打磨。
复合材料加工
高压水射流加工在复合材料加工中常用于修复和加工复杂形状的构件。
高压水射流加工需要采取严格的安全措施，包括穿戴防护用具和遵守操作规程等。
安全事故案例
高压水射流加工的安全事故案例包括高压水射流喷溅和误操作导致的伤害。
总结
高压水射流加工的发展前景和未来趋势
高压水射流加工在各个领域的应用不断扩大，发展前景广阔。
矿石开采
高压水射流加工在矿石开采中工的优缺点
高压水射流加工有其独特的优点和缺点。
优点
高压水射流加工具有高加工效率、无热损伤和环保等优点。
缺点
高压水射流加工的缺点包括设备成本高、能耗大和操作难度高等。
高压水射流加工的安全问题
高压水射流加工具有一定的安全风险。
安全措施
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一、基础介绍高压水射流技术是近几十年来发展起来的一门新技术，其应用日趋广泛。
从原理上讲，它与我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同，都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流，将这股水射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。
所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。
水力采煤中使用的水压通常为5~15MPa，水枪出口直径为15~30mm；而高压水射的水压一般为30MPa以上，有的高达数百兆帕，喷嘴直径则在2mm以下，最小的可达0.1mm。
因此，高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量，例如1000MPa 的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌[1]。
图0-1为高压水射流切割系统示意图。
由低压泵站2产生的低压水在增压器3增压后，经高压胶管传送到喷嘴4形成高压水射流。
数控箱6操作喷嘴移动，从而完成各种切割作业。
切割后的废液经回收处理后排放。
由此可见，高压水射流系统一般由压力源，喷嘴及其控制装置以及连接它们的高压管路和其他附属装置所组成。
1.1高压水射流技术的发展概况自古以来，人们总把水比作柔弱，把岩石比作坚硬。
然而，水滴石穿却正是柔弱的水穿透坚硬岩石的现象。
在大雨中飞行的飞机被雨滴侵蚀的所谓“雨蚀”现象也是柔能克刚的实例。
然而，过去人们都是以消极的态度来研究如何防止高速水流的侵蚀，没有或很少采取积极的态度来研究如何利用高速水流为人类做功而已。
19世纪中叶，在北美洲第一次使用了高压水射流开采非固结的矿床。
在20世纪50年代，苏联和中国的水力采煤就是利用水射流的冲击和输送作用。
随着水力采煤技术的推广，人们开始对高压水射流技术产生了浓厚的兴趣，同时也认识到，提高水的压力适当减小喷嘴直径可以显著地提高水射流的落煤效果。
于是人们便开始研制较高压力的压力源（高压泵和增压器）及高压脉冲射流（俗称水炮）。
进入20世纪60年代大批高压柱塞泵和增压器的问世，大大推动了高压水射流的研究工作。
当时，部分学者片面认为好像高压水射流的压力越高越好。
日本研制出了1700MPa的增压器，苏联和美国研制出了压力高达5600MPa的脉冲射流发生器。
到了20世纪70年代末，高压水射流技术领域又出现了一个值得分析的新动向，即从单一提高水射流压力的观点开始转向到研究如何提高和充分发挥水射流的威力这方面研究。
开始出现高频冲击射流、共振射流和磨料射流，这些射流的水压并不算太高，但它们的威力却大大高于同样压力的普通连续水射流。
进入20世纪80年代，磨料射流、空化射流、气水射流的发展，使高压水射流技术推向一个新的阶段。
同时，各国学者也开始对各种射流的基础理论、切割机理等方面进行研究。
高压水射流技术的应用范围也由单纯的采矿工业扩大到航空、建筑、化工、冶金、市政工程、纺织、金属切割及医学等领域。
高压水射流作为一种良好的切割、破碎及清洗除垢的工具，已被人们所公认，一大批高压水射流切割机、采煤机、掘进机、打桩机和多种形式的多用途的清洗除垢机已投入市场。
1972年英国流体动力学研究协会（BHRA）组织了第一次国际水射流切割技术会议，以后每两年举行一次，至今已召开了八次。
另外美国和日本等国也成立了自己的水射流学会，并邀请国外学者定期召开国际会议，这些国际会议大大推动了世界各国水射流技术的发展。
我国高压水射流技术的研究是继水力采煤技术之后，从20世纪70年代开始的，经过20年来的研究和实践，取得了很大进展，开发出了一批新技术和新产品。
研究领域也由开始的煤炭工业领域发展到石油、冶金、化工、建筑、航空及医学领域，有的在国际上还处于先进水平。
我国从1979年开始每两年召开一次全国水射流技术讨论会，出版了《高压水射流》杂志。
1987年在北京召开了第一届环太平洋国际水射流会议，此后第二届、第三届会议分别在新加坡和中国台湾召开。
为发展我国水射流技术起到了巨大地推动作用。
回顾高压水射流技术的发展概况，大体上可分为四个阶段。
即20世纪60年代初期的探索试验阶段，主要为低压水射流采矿；20世纪60年代初至70年代初为基础设备研制和攻关阶段，主要研制高压泵、增压器和高压管件及推广高压水射流清洗技术；20世纪70年代初至80年代初为工业试验及工业应用阶段，主要特点是大量的高压水射流采煤机、切割机、清洗机相继问世并进行了工业试验，其应用领域也由采矿发展到其他领域；80年代以来是高压水射流技术迅速发展阶段，主要特点是高压水射流技术的研究进一步深化，磨料射流、空化射流等新型水射流发展更快，许多产品已达到商品化。
1.2高压水射流分类1.淹没射流和非淹没射流按射流介质与射流周围介质来分，射流可以分为淹没射流和非淹没射流两种。
对于水射流而言，水射流在水中或其他液体中喷射时称作淹没水射流；在空气中喷射时为非淹没水射流。
2.定常射流和非定常射流按射流水力学特性，高压水射流又可分为定常射流和非定常射流两种。
定常射流的特点是射流的各个断面上的流体力学特性不随时间而变化，仅为位置的函数；非定常射流则与此相反，射流各断面上的流体力学特性不仅随其位置变化而变化，而且随时间而变化。
定常射流一定是连续射流，而非定常射流可以是连续射流，也可以是非连续射流。
3.连续射流、冲击射流和混合射流按射流对物料的施载特性，高压水射流又可分为连续射流、冲击射流和混合射流三种。
其对物料的施载特性如图0-2所示。
1）连续射流：该种射流对物料施载开始时有一个短时的冲击峰值压力，随之而来的是长期的稳定的较低的压力。
这种射流只有冲击峰值压以后的稳定压力才具有代表性。
该种射流常用切割和清洗物料。
2）冲击射流：其对物料的施载特点是产生一个只持续较短时间的压力峰值，这时只有峰值压力才具有代表性。
高速水滴冲击和脉冲水射流可以看作是冲击施载方式。
3）混合射流：介于上述两种极端的施载方法之间的称作混合射流。
其施载特点是冲击压力和稳定压力相结合。
含有空化气泡的连续水射流（空化射流）在其连续稳定施载的同时伴随着空化作用的冲击施载。
具有一定长度的液柱间断射流，其施载过程为一冲击压力加上一段稳定压力。
稳定压力维持的时间与柱状液滴的速度和大小有关。
在实际工程中，要实现前两种极端的施载方式是很困难的。
对于通常的连续水射流来讲，高压柱塞泵的柱塞及阀门的作用将产生一定的压力波动，必然影响其稳定施载，只是这种压力波动不太大，频率不太高，可近似地看作稳定施载而已[2]。
另外实现单颗液珠施载更为困难，因为液珠不能太小，而体积较大的液珠又与具有一定长度的液柱的施载相似，属于混合施载，因此，连续施载和冲击施载只能是近似地。
4.单相射流与多相射流按射流本身介质来分，高压水射流又可分为单相和多相射流。
常见的纯水射流包括加有高分子聚合物的水射流都属于单相水射流。
混有固体磨料微粒的磨料射流及混有微小冰块的冰水射流属于固液两相射流，混有空化气泡的空化射流属于气液两相射流。
1.3高压水射流的特点高压水射流技术之所以能得到突飞猛进的发展，是由于它与其他加工方法相比具有一些列的优点，充分发挥高压水射流的优势，是我国研究高压水射流技术的宗旨。
高压水射流技术的主要优点有：（1）高压水射流工作时有降温、灭尘、润滑等作用。
对于煤矿采掘机械来说，水射流除参与切割、提高采掘能力之外，还可以冷却和润滑截齿，减少磨损、提高寿命，并能降低采掘工作面粉尘，实现无火花切割，从而为煤矿采掘工作提供一个安全卫生的环境。
同时还消除在一些精密加工中产生的温度应力及变形现象。
（2）高压水射流的工作介质是水，不但丰富易取而且便宜。
这就为高压水射流技术提供了与其他加工方式的竞争力。
（3）高压水射流对被切削物的作用力集中在射流喷射方向，其横向分力非常小。
因而，可以对质地较软的物料或多层复合材料进行精密切割，不仅消除了机械刀具切割时产生的切口变形或分层现象，而且还可以得到非常平整的切口。
（4）高压水射流工作过的水还具有冲运切屑的功能，不必专设排屑装置。
这对于钻孔和采矿等作业来说非常有利。
（5）通过调节高压水射流的压力及流量，可以方便地改变水射流的工作条件，以适应不同的作业要求。
（6）高压水射流的工作机构具有喷头体积小、后坐力小、移动方便，便于实现光控、数控、或机械手控制，并且可以从被切赫物料的任何部位开始切割出各种复杂的形状。
利用机械手可以在人不能靠近的危险环境下工作，如拆除废旧核反应堆的混泥土掩体和清洗有毒、易爆的容器等。
（7）高压水射流整套装置体积不大，可以装在汽车上进行远距离操作和野外作业。
高压水射流技术虽然有以上的优点，但还存在着以下一些问题，限制了它的推广应用，有待于进一步研究解决。
高压水射流技术的主要缺点有：（1）高压水射流的喷嘴虽然很小，但压力很高，所需功率很大[4]，如2mm 的喷嘴在压力为50MPa时射流功率近50kw，目前在很多工程作业中，由于种种原因，水射流的能量没有得到充分利用，导致其切割破碎物料的比能较高，严重影响水射流的经济效益。
（2）高压水射流切割时，水滴的飞溅不仅影响工作环境的可视度而且浪费掉一些能量，甚至被加工物表面残留大量的水，增加工作面湿度。
（3）一些高压水射流部件还不太过关，如超高压泵、旋转密封、耐磨喷嘴、高压管件等，这些问题不同程度地限制了高压水射流技术的进一步推广，也是各国学者今后研究的方向。
二、加工技术2.1水射流加工类型2.1.1.纯水型纯水型仅利用纯净水增压后从喷嘴喷出的高速水射流进行加工。
如图2a所示。
纯水型加工能力较低，只适用于加工软质材料。
但设备较简单，消耗物少，操作成本低。
所用水压在20~400MPa之间。
2.1.2.高压加磨料型高压加磨料型的原理如图2b所示。
高压水和磨料分别用管道输送至割枪，在割枪的混合室内混合后，随高压水从磨料喷嘴喷出。
切割所用的水压力通常在100~400MPa之间[3]。
2.1.3.低压加磨料型低压加磨料型的原理如图2c所示。
水和磨料预先在加压储罐内进行混合，然后在混合好的、带磨料的液浆用于管子直接送至割枪的喷嘴喷出进行加工。
所使用的压力较低，通常在20~100MPa之间[3]。
与高压加磨料型相比，低压加磨料型具有如下特点：（1）由于压力较低，液浆可使用柔性管子输送到割枪，故割枪能远离高压泵装置，给加工带来方便。
同时低压水泵的成本低。
（2）对设备要求不像高压型那样严格，因浆液中水量大于磨料量，喷嘴的磨耗大为减小，对水源要求也较低，咸水或淡水都可以使用、喷嘴对中度也不像高压型要求严格，而且对工件的不平整也不那么敏感。
（3）结构较简单，可以采用柴油机驱动整个机组，故没有电源的地方也可以使用。
（4）由于磨料悬浮在水中并用软管输送至喷嘴，消除了高压型因干料受潮使磨料在管道中堵塞问题。
（5）能以同样的速度进行切割加工。
更换喷嘴也能用于喷砂作业。
（6）因压力低，能量不足，不适用于深水作业。