水射流切割的原理与特点

郑州中天建筑节能有限公司 水射流切割的原理与特点 1、水射流(wj、awj)加工技术起源 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。目前已有多套水射流切割设备在几十个行业应用，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％。

调速切割台采用电子调速装置，主要针对各类小型炮弹、自制水管炸弹等危险物实施切割销毁作业 小型炮弹被安全切开，黑色物质为填充炸药 炮弹切割 2.高压水射流加工系统构成与增压原理 高压水射流基本原理归之为：运用液体增压原理，通过特定的装置（增压口或高压泵）,将动力源(电动机)的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置)，再将压力能转变成动能，从而形成高速射流(wj)。因而又常叫高速水射流。 高压水射流系统，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理系统等构成。油压系统低压油(10～30mpa)推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分，增压器获得高压，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上：a大•p油=a小•p水, p出水=a大/a小•p油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10：1～25：1，由此，增压器输出高压水压力可达10mpa~40mpa。由于水在40mpa时其压缩率达12％，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向，推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能(恒压)器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5％之内。 3、切除与切断机理 高速射流本身具有较高的刚性，在与靶物碰撞时，产生极高的冲击动压(p=ρvc)和涡流的形成，从微观上看相对于射流平均速度存在着超高速区和低速区(有时可能为负值)，因而高压水射流表面上虽为圆柱模型，而内部实际上存在刚性高和刚性低的部分，刚性高的部分产生的冲击动压使传播时间也减少，增大了冲击强度，宏观上看起快速楔劈作用，而低刚度部分相对于高刚度部分形成了柔性空间，起吸屑、排屑作用，这两者的结合正好象使得其切割材料时犹如一把轴向“锯刀”加工。 高速水射流破坏材料的过程是一个动态断裂过程，对脆性材料(如岩石)等主要是以裂纹破坏及扩散为主；而对塑性材料符合最大的拉应力瞬时断裂准则，即一旦材料中某点的法向拉应力达到或超过某

12mm厚无缝管道切割 化工厂管道实施切割作业 一临界值σy时，该点即发生断裂。根据弹塑性力学，动态断裂强度与静态断裂强度相比要高出一个数量级左右，主要是因为动态应力作用时间短，材料中裂纹来不及发展，因而这个动态断裂不仅与应力有关，还与拉伸应力的作用时间相关。 4.高压水射流(wj、awj)切割应用范围 高压水射流切割是利用具有很高动能的高速射流进行的(有时又称为高速水射流加工)与激光、离子束、电子束一样是属于高能束加工范畴。高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。目前其用途和优势主要体现在难加工材料方面：如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料（frm、frp等）、锻烧陶瓷、高速钢（hrc30以下）、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢（hrc<30）、高硅铸铁、可锻铸铁等一般工程材料，高压水射流除切割外，稍降低压力或增大靶距和流量还可以用于清洗、破碎、表面毛化和强化处理。在美国，几乎所有的汽车和飞机制造厂都有应用。目前已在以下行业获得成功应用：汽车制造与修理、航空航天、机械加工、国防、军工、兵器、电子电力、石油、采矿、轻工、建筑建材、核工业、化工、船舶、食品、医疗、林业、农业、市政工程等方面。 5.高压水射流(wj、awj)切割与激光切割的区别 激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的 。而水射流切割实际应用中水中还要加入些微粉磨料，由于是在低温下完成切割的，特别适合加工易分层、高温易分解的复合材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。 高压水射流法去毛刺 数控高压水射流去毛刺机的优点 利用高压水射流去毛刺，高效节能、洁净环保、无化学污染，而且不需要进行二次清洗。高压水射流去毛刺机可以清除各种机械零件加工毛刺，锌合金，铝合金，铜合金及铸铁件外壳的飞边毛刺，不锈钢铸造件和烧结金属粉末件。例如ABS阀体、硬质合金钻头、齿轮、链轮、气动液压阀体阀块、泵体、发动机组件、传动装置和航空航天领域。高压水射流去毛刺是最好的选择，系统特点如下： ◆高效节能，无环境污染的清除毛刺和加工切屑。 ◆工件无二次污染。不需二次清洗。 ◆没有苛刻的化学品污染生产过程无环境污染，完全符合RoHS规程 ◆压力高， 压力 20-100 Mpa 泵系统。 ◆工作是噪音低于80分贝。 ◆全面的清除毛刺和废水过滤、水利用率高，循环系统提高生产率和加快投资回报。 ◆模块化设计使客户能够轻松地集成系统和容纳各种尺寸范围的零件。 ◆可适应24小时连续生产，整套系统只需要少量的维护和检查。 ◆适用于各种尺寸零部件去毛刺。 郑州中天建筑节能有限公司 公司简介 本公司主要生产供应： 1设备类，泡沫板设备，干混砂浆设备，钢丝网架泡沫板设备，装配式建筑设备，保温与结构一体化设备，轻质隔墙设备，废泡沫造粒设备，废秸秆再利用做建材设备，防火聚苯板渗透设备，保温材料设备，岩棉板设备，泡沫线条切割机，抹灰机，塑料系列设备，节能减排环保设备，便携式水切割设备。 2产品类，保温材料系列，保温与结构一体化板材，装配式建筑产品系列，防火门，防火窗，防火玻璃，超薄防弹玻璃，防台风玻璃窗，轻质隔墙板，装配式装修板，除霾新风系统，消防强排风管道，排水板等建筑类产品。 3服务类，危爆产品的冷切割拆除，保温材料生产技术，装配式建筑技术服务，承接设备类，建筑类，化工类，工业类疑难杂症。 4施工类，外墙保温施工，涂料施工，防火门通风管道施工，轻质隔墙施工，不锈钢铁艺施工，装配式建筑施工。 郑州中天建筑节能有限公司是一家集生产销售、技术推广、工程施工、产品研发为一体的综合性节能减排服务企业, 致力于新型墙体材料和新型水刀的研发与推广。自2007年成立以来把建筑保温节能泡沫板及砂浆系列设备和水切割设备作为主营业务，主产A级防火保温板设备，A级防火改性聚苯板渗透设备，泡沫聚苯板设备，挤塑板设备，装配式建筑设备，钢结构装配式房屋设备，碳质木质素气凝胶保温板设备，石墨聚苯板设备，钢丝网片织网机，钢丝网架织网焊接插丝机，保温板双面抹灰机，EPS保温空腔模块设备，免拆外膜板保温结构一体化生产线，砌筑砂浆生产线，灌浆料生产线；自流平砂浆设备，建筑保温与结构一体化设备，阻燃B1B2级泡沫板生产线、防火A级干混砂浆生产线、防火A级复合砂浆保温板生产线，泡沫保温装饰一体化系列配套设备，建筑垃圾处理设备，工地高压喷水防尘设备，家庭防雾霾治理系统，中小学幼儿园学校教室防雾霾治理系统，市政防雾霾雾炮，防火A级钢丝网架聚苯板免外模板结构一体化设备， EPS线条切割机，便携式水刀，灭火器，小型轻巧式水切割机，高压水清洗机，干混砂浆电脑包装机、废泡沫聚苯颗粒造粒机、防火B1B2级钢丝网架聚苯板点焊机、折弯机、钢丝网织网机、水洗砂机、三回程烘干砂机、泡沫切缝机、砂浆装车机、断丝机、电动吊篮等建筑节能材料生产专用设备和水射流设备。可再分散乳胶粉(粘结砂浆、抹面砂浆、腻子粉），羟丙基甲基纤维素（10万单位、15万单位、20万单位）木质纤维，聚丙烯抗裂纤维（PP纤维），聚乙烯醇粉末， Zt-c聚合物粘结砂浆、Zt-d聚合物抗裂抹面砂浆、Zt-e填缝剂、Zt-f瓷砖粘结剂(均为单组份干粉状兑水既用)、Zt-h柔性耐水腻子、耐碱网格布、保温锚钉、钢丝网、聚苯板、挤塑板、泰柏板、钢丝网架聚苯板、建筑玻璃隔热贴膜、泡沫保温装饰一体化等系列配套外墙保温材料。全自动便携式防火保温材料快检仪，生产销售防火门，防火窗，铝合金防火玻璃窗，防火液，中空防火隔热玻璃窗，防火玻璃，挡烟垂壁。前混合水刀，废旧汽车切割，公路路标清洗，油罐清洗切割，天然气管道切割及其他冷切割。

我公司的A2级改性防火保温板，已通过国家防火检验中心检测（都江堰检测）合格，国家检验报告号：201411000，我公司的改性防火保温板设备已于2014年获得3项国家专利，公司研制的设备已获得国家专利总计十四项，公司开发的智能中央空气处理防霾系统、智能防霾新风系统、防霾新风净化机、防霾空气净化机、防霾新风冷气机组、防霾壁挂炉中央采暖系统、防霾新型电动风口等几大系列产品，被广泛应用于住宅公寓、学校，别墅、商务写字楼、政府办公楼、幼儿园、银行、证劵、医院、酒店、工厂、车站等场所。公司在2014年12月被河南省科技厅认定为河南省科技型中小企业，证书编号：2014S0100627。在2015年度被郑州市金水区政府列为孵化器在孵企业，2016年度被郑州市科技局认定郑州市科技雏鹰企业。2018年度列为科技部“国家科技型中小企业入库企业”，2018年度国家知识产权贯标认证企业，公司成立11年