什么是水射流和水切割方法？

水切割又称水刀，是指一种高压水射流切割技术，它是高压水切割机。在计算机的控制下，工件可以任意雕刻，受加工材料质量的影响较小。由于其易于操作和良好的产量，水切割逐渐成为工业切割技术的主流切割方法。

历史发展

早期水切割因为水的压力很小，而且没有添加磨料，它只能用于切割纸张和其他柔软，低强度的材料，这意味着它的应用范围非常狭窄。

后来，随着技术的发展，高压水泵可以用来切割更多的材料。早期的水切割完全依靠水的压力来切割材料，但只有切割材料的强度低于水压，应用仍然有限。

Norman Franz博士一直被认为是水刀之父。他是第一个研究超高压（UHP）水刀切割工具的人。超高压定义为超过30 000 psi。林业工程师Franz博士想找到一种将大树干切成木材的新方法。 1950年，弗兰兹首先在水柱上放置重物，迫使水通过一个小喷嘴。他获得了一个短的高压喷射器（几次超过目前的压力），并能够切割木材和其他材料。他后来的研究涉及更多的连续流动，但他发现很难获得连续的高压。同时，零件的寿命以分钟计算，而不是今天的几周或几个月。

1979年，Mohamed Hashish博士开始研究如何提高Frow研究实验室水刀的切割能量，以切割金属和其他硬质材料。 Hashish博士被公认为沙水刀之父。他发明了在普通水刀中添加沙子的方法。他使用石榴石（一种常用于砂纸的材料），如沙子。使用这种方法，水刀（含沙子）几乎可以切割任何材料。 1980年，水切割机首先用于切割金属，玻璃和混凝土。

水射流切割的工作原理

水切割水射流从加压泵开始并通过高压管产生60,000PSI的压力，然后从切割喷嘴喷出。在设计过程中，小的泄漏会永久性地损坏组件并造成损坏。因此，制造商和工程师将认真处理高压材料的加工，采用特殊技术来组合这类机器。用户只需要了解基本的操作知识。

该切割机于1982年应用于该行业，并于1970年首次推出。它主要用于工业中的汽车，航空和玻璃工业，并且这些切割的精度不断提高。研磨刀具可以达到55,000 PSI的压力，通过一个小喷嘴以762米/秒的速度注入，这是声速的2.5倍。

将石榴砂混合到这种高速水射流中，将其混合在混合管中，然后将其从砂管直接喷射到正在处理的材料上，速度为305米/秒。这种切割过程实际上是一种研磨和切割过程。这个过程，这种力量和运动都是由水产生的。

增压泵再次对水加压以达到所需的压力。值得注意的是，磨料不能添加到水或高压水管中，因为管线会快速磨损。因此，它只能添加到喷嘴位置以混合水和磨料。同时，它不能太靠近出口，因为有必要给他加速的速度，只有磨料具有一定的流速才能具有切削能力。为了避免磨料和水的磨料混合，水切割喷嘴由非常硬的高强度材料制成，例如碳化钨陶瓷复合材料。

水射流切割的优点

那么与传统切割方法相比，水切割的优势是什么？

可以在很大范围内切割。它可以切割大多数材料，如金属，大理石，玻璃等。

切割质量好。水切割创造出光滑的切割，不会产生粗糙的毛边。

没有热处理。水切割是因为它用水和磨料切割，在加工过程中不会产生热量（或产生很少的热量），这种效果非常适合受热影响的材料。如：钛。

环保。水切割用水和沙子切割。这种砂在加工过程中不产生有毒气体，可以直接排出，更加环保。

水切割不需要更换切割器单元，并且单个喷嘴可以处理不同类型的材料和形状，从而节省成本和时间。

水射流切割的缺点

水切割设备的成本仅次于激光切割，高能耗，高维护成本和无切割速度。因为所有磨料都是一次性的，所以它们一次性排放到自然界中。它带来的环境污染也很严重。

水射流切割的切割结果

切割厚度

含水量可以很厚，0.8-100mm，甚至更厚的材料。

切割速度快

水切割速度相对于线切割和激光切割是最慢的，并且完全不适合大规模生产。

切割精度

水切割不会产生热变形，精度为±0.1mm。如果使用动态水切割机，可以提高切割精度，切割精度可达±0.02mm，消除了切割坡度。

狭缝宽度

含水切口比刀管直径大约10％，通常为0.8-1.2mm。随着砂磨管的直径扩大，切口变大。

切割表面质量

水切割不会改变切割缝周围材料的纹理。热切割方法，例如激光切割，改变切割区域周围的纹理。

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