1、遼 寧 科 技 學(xué) 院（2014屆）精密與特種加工論文題目： 精密與特種加工技術(shù)論述專題： 水射流技術(shù)簡述專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班 級：機電BG101姓 名：王晶晶學(xué) 號：6212110125指導(dǎo)教師：郎慶陽水射流技術(shù)簡述  摘  要隨著社會的發(fā)展，機械制造業(yè)也要適應(yīng)社會的發(fā)展。由于發(fā)展的需要，出現(xiàn)了許多難以加工的材料，傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)不能滿足加工的要求，因此出現(xiàn)了許多新的加工方法，以滿足加工的需要。本文通過對高壓水射流技術(shù)的簡述及對其基本應(yīng)用的簡要介紹，闡述了這種新型技術(shù)的原理及在加工和生活中的用處，說明了新型技術(shù)正在改變著人們的生活生產(chǎn)，總

2、結(jié)出由科學(xué)技術(shù)的發(fā)展人類的工業(yè)技術(shù)水平也隨之迅猛發(fā)展，只有更好地學(xué)習(xí)和掌握新型科學(xué)技術(shù)，才能更好地為社會進步做出貢獻。水射流加工就是其中的一種加工方法， 數(shù)控高壓水射流切割機床是水射流加工機床的一種，它是數(shù)控技術(shù)，電氣控制技術(shù)，計算機技術(shù)等新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。 它包括超高壓發(fā)生器、控制系統(tǒng)、切割平臺等組成。  關(guān)鍵詞 高壓水射流，切割，清洗目錄1  緒論 11.1 水射流加工技術(shù)的發(fā)展歷史12 水射流加工技術(shù)的應(yīng)用 22.1概述22.2.水射流切割的工藝特點 22.3水射流設(shè)備布局方案  

3、;33 高壓水射流工藝 43.1高壓水射流工藝原理 43.2高壓水射流切割技術(shù)特點 43.3高壓水射流清洗技術(shù)工藝特點 5高壓水清洗機63.4高壓水射流技術(shù)研究現(xiàn)狀 63.5高壓水射流技術(shù)未來的發(fā)展趨勢 7總 結(jié)8致 謝9參考文獻 101  緒論 1.1 水射流加工技術(shù)的發(fā)展歷史19世紀中葉，在北美洲，人類第一次使用水射流開采非固結(jié)礦床。20世紀50年代初，蘇聯(lián)和中國利用水射流進行采煤(即水力采煤)。隨著水力采煤技術(shù)的推廣，人們認識到，提高水的壓力、適當減小噴嘴直徑，可以顯著提高水射流的擊穿效果

4、。于是人們開始研究較高壓力的壓力源(高壓泵和增壓器)及高壓脈沖射流。 20世紀60年代以前，人們主要研究低壓水射流采礦，水射流技術(shù)還處于探索試驗階段；至20世紀70年代初，主要研究制高壓泵、增壓器、高壓管件，推廣水射流清洗技術(shù)，處在設(shè)備研制階段；至20世紀80年代，水射流技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域從采礦發(fā)展到其他領(lǐng)域，大量的水射流采煤機、切割機、清洗機相繼問世，并進行了廣泛的推廣應(yīng)用；之后，水射流進入了快速發(fā)展階段，水射流技術(shù)研究進一步深化，磨料射流、空化射流、自激振動射流等新型射流技術(shù)發(fā)展很快。 2 水射流加工技術(shù)的應(yīng)用 2.1概述水射流技術(shù)因其本身的特點及優(yōu)勢在工業(yè)切割、

5、清洗領(lǐng)域應(yīng)用已十分廣泛。       切割方面：純水應(yīng)用于造紙業(yè)、橡膠業(yè)等，而加砂水刀則可應(yīng)用于石材業(yè)、陶瓷業(yè)、航天航空業(yè)，汽車制造業(yè)、金屬加工業(yè)。尤其值得一提的是汽車制造業(yè)，隨著近幾中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外各大汽車生產(chǎn)廠商產(chǎn)量地極劇擴大，車型地不斷更新，生產(chǎn)周期地縮短，對配套的汽車內(nèi)飾件(如汽車地毯、儀表板、頂蓬等)廠家來 說，早期手工加工汽車內(nèi)飾件的切邊及打孔的方法，由于效率低下、產(chǎn)品精度差、勞動強度大，顯然已不能滿足當前汽車業(yè)發(fā)展的需求。     

6、60;工業(yè)清洗方面，可應(yīng)用于汽車業(yè)之噴漆房清洗、石化業(yè)之熱交換器內(nèi)外管清洗、飛機跑道之橡膠清洗、工業(yè)上之除銹及防蝕工程表面處理、航天工業(yè)引擎零件之清洗、核能發(fā)電廠之清除輻射污染等行業(yè)。 2.2.水射流切割的工藝特點 水射流切割是水射流或磨料水混合物在壓力達400MPa下，以速度達100m/s從直徑0.1mm0.2mm的噴嘴中射出進行的切割。在磨料水切割時，射流從噴嘴通過小直徑（約1mm）硬質(zhì)合金噴管噴出，并借助于在噴管入口噴射，從專用料斗中吸入磨料粉。水射流的動能將傳給磨料顆粒，從而從被切割毛坯上去除微屑。這時，實際上在毛坯上完全沒有熱和力的作用，故切口表面不變形，且無毛刺

7、及材料的組織畸變。 當切割功率達30kW以上時，工作頭可用手或機器人的夾持裝置自由握住。機器人的微處理器數(shù)控裝置可在空間任意角度下實現(xiàn)切割。水射流裝置可切割板料、精確直角、打小孔、開窄槽和完成位于很近的型面（其中包括非導(dǎo)熱材料）。切口可從制件表面的任意點開始。切口寬度較小（在水切割時為0.1mm0.3mm，在磨料水切割時為1mm1.5mm），從而可保證節(jié)約材料，降低能耗。工藝過程具有柔性的生態(tài)潔凈的特點，通常可用于完成要求快速重調(diào)設(shè)備的單件訂貨。各種方法切割板料的評定結(jié)果列于表1（根據(jù)Flow公司的數(shù)據(jù)）。主要工藝參數(shù)是生產(chǎn)率或切割速度V。對大多數(shù)水射流裝置：V=0.001m/min

8、-12m/min，切割精度±0.1mm。表2列舉出了Flow公司關(guān)于磨料水切割各種材料的速度與毛坯厚度有關(guān)的數(shù)據(jù)。表3中列出了Ingersoll-Rand公司（德國）關(guān)于水射流切割速度的數(shù)據(jù)。 2.3水射流設(shè)備布局方案      水射流設(shè)備的布局目前有各種方案，其中包括機器人配套的形式、帶回轉(zhuǎn)工作臺的形式等，但應(yīng)用最廣的是移動龍門架或固定龍門架的布局。在一系列移動龍門架的裝置內(nèi)例如Bystronic、Waterjet公司（意大利）預(yù)先考慮有輔助角坐標。當工作頭沿Z軸移動具有足夠快速動作的恰服裝置時可加工管坯，其中包

9、括非圓型面。消除射流的余能是在工作臺下面的敞開槽內(nèi)進行的，從而使生態(tài)環(huán)境變壞。槽內(nèi)泥渣必須借助刮板傳送帶、螺旋輸送機、水力渦旋機等進行定期    毛坯定位用的工作臺可用耐蝕板、金屬絲網(wǎng)、磨尖的銷釘做成格子形狀來制成；工作臺表清理。  面可用散粒材料等形成。類似工作臺十分昂貴，且因射流作用而磨損，故壽命較低。帶移動龍門架的設(shè)備最好用于加工在切割過程中不好移動的笨重制件。典型代表是Flow公司的Tll-200型裝置，其工作臺尺寸為2m×4m。      固定龍門架的布局

10、示例是Ingersoll-Rand公司的裝置，其工作臺尺寸為2m×3m。當收集器內(nèi)的射流余能被消除后，形成的泥渣將沿專用軟管排入沉淀槽。因在工作頭出口孔附近區(qū)遮蓋有專用罩，且罩與吸塵器相連，而收集器安排在距離毛坯幾毫米處，故切割過程可達到最大的生態(tài)潔凈。不設(shè)置廢水槽，可顯著減輕裝置的重量。  3 高壓水射流工藝 3.1高壓水射流工藝原理 超高壓水刀的基本技術(shù)既簡單又極為復(fù)雜。當水被加壓至很高的壓力并且從特制的噴嘴小開孔(其直徑為0.1mm至0.5mm)通過時, 可產(chǎn)生一道每秒達近千公尺(約音速的三倍)的水箭，此高速水箭可切割各種軟質(zhì)材

11、料包括食品, 紙張, 紙尿片, 橡膠及泡棉，此種切割被稱為純水切割。 而當少量的砂如石榴砂被加入水射流中與其混合時, 所產(chǎn)生之加砂水射流, 實際上可切割任何硬質(zhì)材料包括金屬, 復(fù)合材料, 石材及玻璃. 超高壓水刀也可使用于各種不同的工業(yè)表面處理應(yīng)用如船身清洗及汽車噴漆設(shè)備清洗. 3.2高壓水射流切割技術(shù)特點  由于高壓水射流切割屬于冷切割，在切割過程中產(chǎn)生的熱量很少，并且熱量很快被水流帶走，所以不會造成工件切口附近的材料氧化、金相組織發(fā)生變化，也不會使工件發(fā)生變形，同時也避免

12、了某些材料有害物質(zhì)的揮發(fā)。  高壓水射流切割屬于點切割，切割時作用在工件上的力很小，不會使工件產(chǎn)生附加應(yīng)力或應(yīng)力變形，這對于切割某些表面完整性要求高的零部件及其補充加工有著特殊的意義。  高壓水射流切割沒有粉塵危害，因為切割碎屑很快會隨水流進入收集器而被排走，這對于石棉制品、玻璃鋼制品、酚醛夾層材料以及陶瓷制品等材料的切割是非常有利的。  由于高壓水射流切割所使用的噴嘴孔徑很小，使得切口的間隙很窄，這可以大大節(jié)約材料，特別是對于某些貴重金屬的切割，提高了材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。  高壓水射流切割設(shè)備大都采用計

13、算機或機器人控制的數(shù)控切割裝置，可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動，所以采用高壓水射流不但可以切割各種板狀材料，也可以切割三維曲形的零部件。 3.3高壓水射流清洗技術(shù)工藝特點  高壓水射流清洗技術(shù)是近年來在國際上興起的一門高科技清洗技術(shù)。高壓水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清凈率高、不損壞被清洗物、應(yīng)用范圍廣、不污染環(huán)境等特點。自80年代中期傳入我國以來，逐漸得到了工業(yè)界的普遍認同與重視。在傳統(tǒng)的清洗作業(yè)中采用的清洗技術(shù)有機械鉆孔清洗、蒸汽清洗、化學(xué)清洗、超聲波清洗、以及水射流清洗等幾十種形式。高壓水射流清洗屬于物理清洗方法，與傳統(tǒng)的人工、機械清洗及化學(xué)清洗相比，有如下優(yōu)點： &

14、#160;水射流的壓力與流量可以方便地調(diào)節(jié)，因而不會損傷被清洗物的基體。  高壓水射流清洗不會造成二次污染，清洗過后如無特殊要求，不需要進行潔凈處理。  洗形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物件，能在空間狹窄或環(huán)境惡劣的場合進行清洗作業(yè)。  高壓水射流清洗快速、徹底。  清洗成本低，大約只有化學(xué)清洗的1/3左右，即高壓水射流清洗屬于細射流，在連續(xù)不間斷的情況下，耗水量為1.84.5m3/h, 功率為3590KW左右，屬于節(jié)能型設(shè)備。  高壓水射流清洗用途廣泛。與化學(xué)清洗不同，高壓水射流清洗無有害物質(zhì)排放

15、與環(huán)境污染問題，水射流物化后還能降低作業(yè)區(qū)的空氣粉塵濃度，保護環(huán)境。  高壓水清洗機高壓水清洗機，又稱為高壓清洗機、高壓水射流清洗機，壓力達到500bar以上為超高壓水清洗機是指通過高壓水轉(zhuǎn)換裝置（一般指高壓柱塞泵）將水經(jīng)過數(shù)級加壓，使其壓力至數(shù)百個大氣壓以上，再通過特殊制作的具有細小孔徑的噴射裝置轉(zhuǎn)換為高速的"水射流"的一種清洗設(shè)備。這種"水射流"的速度一般都在一倍馬赫數(shù)以上，具有巨大的打擊能量，可以完成不同種類的清洗、清除任務(wù)。因為其自身特點，高壓水清洗也是世界上公認最科學(xué)、經(jīng)濟、環(huán)保的清潔方式之一。3.4高壓水射流技術(shù)研究現(xiàn)狀&

16、#160;人們在很早的時間就開始利用很高壓力的水進行材料的加工和切割。 1870年前后，美國在加利福尼亞的金礦中用增壓后的水流開采礦石，俄國人也曾用水采煤。在上世紀60年代，密蘇里大學(xué)林業(yè)系的諾曼·弗朗茲教授發(fā)明了高壓水射流的切割實驗裝置。該裝置的核心是一個單缸增壓器，壓力可以達到344.7MPa(s000opsi)，用這樣的高壓水可以來切割木材。這一裝置引起包括著名的依格所爾公司在內(nèi)的許多壓力設(shè)備制造商和研究單位的興趣。1971年第一臺商用水切割試驗機在杰克遜的阿爾頓紙品公司投入應(yīng)用，用于切割層壓紙管，其厚度達到12.7mln(0.sin)，并且可以在紙管上切出各種形狀。

17、高壓水切割技術(shù)的真正的商品化應(yīng)用是上世紀80年代初洛克韋爾飛機公司用水切割機來切割BI轟炸機的欽合金零件，可以節(jié)約成本50%。目前許多國外的公司用高壓水切割各種材料，甚至用于軍艦制造。 高壓水除用于切割之外，還可用于除銹、清洗，以及建筑與道路施工等方面，涉及到造船、航空、汽車、機械制造、輕工、城建等許多行業(yè)。1987年洛克希德航空系統(tǒng)公司開發(fā)了四軸水切割機器人，用于石墨增強樹脂、欽合金板材以及薄壁大口徑管材的切割。依格所爾公司的水切割系統(tǒng)與ASES的機器人組合成汽車工業(yè)機器人，在瑞典得到應(yīng)用，切割汽車車頭的襯里、門板和地毯。在軍工上，美國人應(yīng)用高壓水切割軍艦用異型橡膠零件，以及潛艇外

18、貼降噪橡膠層。高壓水射流技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用開始于上世紀80年代，并隨著國際上水射流理論的成熟和成功的商業(yè)化，國內(nèi)對這項技術(shù)的認識也不斷地加深，很多的專家學(xué)者，對此開展了大量的研究和探討，把國內(nèi)的高壓水射流切割技術(shù)不斷推進。新型射流的應(yīng)用和研究得到很快的發(fā)展，在落煤、破巖、船舶除銹、噴射鉆井、機場除膠和除漆等得到極為迅速的推廣。 3.5高壓水射流技術(shù)未來的發(fā)展趨勢 低價格 ：高壓水射流清洗自上世紀八十年代引進以來在中國已有二十余年的發(fā)展。在技術(shù)引進之處，高壓水射流以明顯的技術(shù)和成本優(yōu)勢占有了市場，并取得了巨大的經(jīng)濟效益。高技術(shù) ：現(xiàn)有的高壓水清洗企業(yè)良莠不齊

19、，許多廠家只是代理國外的清洗設(shè)備直接賣給需要的化工企業(yè)或者其他清洗目標企業(yè)，結(jié)果往往由于設(shè)備與被清洗機械部匹配導(dǎo)致無法清洗或者清洗不達標。這就提醒國內(nèi)的高壓水清洗行業(yè)要提高自身的研發(fā)能力來面對國內(nèi)各種各樣不同的清洗狀況制定不同的清洗方案。寬領(lǐng)域 ：高壓水射流清洗一開始就只出現(xiàn)在工業(yè)清洗的領(lǐng)域，由于其對環(huán)境無污染而且介質(zhì)是水方便獲得，在工業(yè)清洗領(lǐng)域迅速的拓展，從化工、煤炭到電力以及除銹、噴涂預(yù)處理。高壓水射流技術(shù)的廣泛適用性還應(yīng)該在民用清洗領(lǐng)域繼續(xù)拓展，比如高層的建筑樓外清洗以及廣場地面黏著物。 嚴規(guī)范 ：國外的清洗施工都有嚴格的規(guī)程控制清洗操作，而國內(nèi)由于市場規(guī)范還不嚴格，往往不注重這方面的監(jiān)管。而高壓水是具有高能量的水流，一旦直接接觸人體，極容易發(fā)生危險。而且由于清洗的目標設(shè)備往往比較大，存在高處作業(yè)的可能，如果是石化企業(yè)中的清洗項目則存在燃爆的隱患