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水射流切割技术及其应用

时间:2018-07-26 16:14   作者: www.njjljt.com 点击:

  株洲联诚集团有限责任公司(湖南412001)胡胜成韩萍由于水射流切割用途广泛且易于操作,已成为世界上发展最快的机床加工技术之一,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、无热变形或者其他切削方法导致的机械变形,能够加工狭窄的缺口。目前我公司已大量使用水切割来进行铝合金板材的下料,获得了显著的经济效益。

  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,此种切割被称为纯水切割。而当少量的砂被加入与水混合时,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、石材和玻璃等。为水射流工作原理。

  水射流工作原理水切割技术的应用我公司使用美国福禄水切割机来进行轨道车辆部件铝合金板材的下料。公司用于铝合金板材下料主要有三种方法:激光切割、水切割和等离子切割。激光切割主要用于薄板,一般板厚在4mm以下。等离子切割一般用于厚板切割,一般板厚在20mm以上。而4~20mm的铝板下料主要采用水切割。公司目前有福禄水切割机三台,型号为MACH34020bSW 50is,都为悬臂式切割机,如所示。

  水切割的优点水切割与其他两种切割方式比较,激光切割主要用于薄板,等离子切割则切割表面粗糙,和为水切割和等离子切割工件的切割表面比较。使用水切割的优点主要有:①切割时不产生热量,板材无热影响区,变形小。②切割面光滑,下料后可不需进行机加工。③可切割非常复杂的几何形状。④切割速度快。⑤切割精度高。⑥可切割金属与非金属任何材料。⑦材料切割损失非常少,成本较低。⑧可切割薄板和厚板,可进行堆积切割(即几张板叠加在一起切割)。⑨水射流切割不使用有毒气体或液体,不会产生有毒的物质或蒸汽。

  水切割的主要操作参数水切割的主要操作参数有:水压、切割速率、砂料粒度、喷嘴和混砂管内径、混砂管基准距及砂料流率等。

  379MPa)。水压较高产生较快的切割速率。

  砂料粒度:水切割的砂料粒度通常为120mm、80mm和50mm.不同的粒度对部件精度的影响大不相同。粒度对表面质量和整体切割速度具有重大影响。砂料越细(是指粒度大),切割速率越慢,表面越光滑。铝合金的切割最常用的砂料为80目(0.180mm)的石榴砂。

  切割速率:切割速率越慢,表面越光滑。当切割速率增加时,表面质量降低。然而,具有一平衡点,如果进一步降低切割速率并不会改善表面质量。

  混砂管基准距:混砂管基准距是指工件表面和混砂管尖端之间的距离。应保持基准距小于或等于与混砂管的内径,一般应维持在0.01~0.10in(0.254~2.54mm)。如果基准距过大,喷砂流会在切割之前散开,造成较宽、较大角度的切缝,且增加操作成本;反之基准距过小,混砂管会损害切割表面或破坏切割头组件。砂料和水也可能逆流至切割头和进给管内,尤其是在穿孔时。

  喷嘴/混砂管内径:常用的喷嘴/混砂管组合为(6.35mm)更薄的材料,使用010/030组合,以减低切割速率并减小切缝。对于较厚的材料(0.25in以上),一般使用泵浦所能支持的最大切割头操作,选用016/040组合,能以较低的成本进行较快的切割。

  砂料流率:对于特定压力,每一喷嘴/混砂管组合具有一最佳砂料流率。使用最佳值大或小的砂料流率会增加成本并或许将会产生较慢的切割速度。

  水切割常见质量问题及解决办法(1)斜度高速切割时切割面会形成V形斜度。切割速率增加时,斜度也会增加。可通过减缓切割路径或增加切割能力来降低或消除斜度。此外,使用动态水切割系统时几乎不会产生斜度。

  操纵器痕迹由不一致的操纵器动作引起的表面缺陷。如果操纵器振动或变化速率,在过渡区上切割表面会看到痕迹。

  条纹主要发现于切面下区的水痕,在切过厚材料时,喷射流散失切割动力所产生的。诸如不良操纵器移动或砂料结块等不一致现象会大幅增大条纹。

  弧形向外掠出当高速切割厚材料时,水流射出点将较水流射入点落后。转角或小半径时会引起水流较下部位向外偏离,造成不正确的切割。

  为避免此现象,操作者必须在所有的小半径处减慢喷嘴移动速率。

  射出口毛边切割薄材料时,会出现射出口毛边。可利用较小的喷嘴/混砂管组合并使用较小的砂料,以较高的压力喷出限制射出口毛边。

  砂料、水质要求及成本砂料必须使用经认可的砂料。因为砂料的种类和品质非常重要,未经认可的砂料含有诸如氧化砂、砷、末、或氯化物会潜在危害健康,故未经认可的砂料会大幅减少切割性能,增加操作成本。只有使用经认可的砂料,才能使切割头内耐磨耗组件获得最大使用寿命。
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