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【逸联分享】水刀切割--无坚不摧

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【逸联分享】水刀切割--无坚不摧

发布日期:2019-11-17 作者: 点击:




在冷兵器时代,刀的锋利程度就决定了是不是真的稀世好刀,在中国古代出现了很多非常有名的刀,如唐刀,苗刀,绣春刀等,这些刀都会用各种词语来形容其锋利程度。


  什么是水刀

水刀也叫水刀切割,或者高压水射流切割技术,通过对水加压后以水为刀,切割物体的技术,最早用于航天航空工业,由于有其不改变被切割物品的物理化学性能,速度快,效率高,成本低等优点,现在广泛被应用于纤维,金属,陶瓷,玻璃,复合材料等行业中产品的切割。

  水不仅有柔的一面,也有刚的一面,所以在中国古代就有滴水穿石的说法,认为世界上最锋利的物质就是水,再坚固的东西在水滴长年累月的拍打下都会被改变,也许是从这里得到了灵感,人们就开始用水来切割那些坚硬的物体。

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这项技术最早被应用于采煤,采矿中,将水增压后形成高压水流,但这个水的压力相对还是比较小,像现在经常看到环卫工人使用水流清理路面上的小广告一样,相对来说水流压力并没有多大。


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 水刀切割的发展


上世纪40年代,美国人将水增压后从设计的细小喷嘴高速流出,并且能用于工业加工,也证明了水刀有较大的切割能量,这也是真正意义的水刀。
后来苏联人将水切割的压力增加到200MPa,能切割的物体就更多了。
到60年代末,开始在高压水流中增加金刚砂,石英砂等磨料,这样水刀的威力就更加巨大了,几乎可以切割任何坚硬的物体。
进入新世纪后,水刀的发展和应用更加迅猛,已经改变了整个切割加工行业,更是在向智能化发展,现在已经出现了三轴,四轴,五轴甚至机器人水切割。
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水刀切割利用超高压技术可以将普通的自来水加压到300MPa ~ 500MPa压力,然后再通过内孔直径约0.05毫米的喷嘴喷射出来,形成速度约为800 ~ 1000米/秒的高速射流,该射流具有很高的能量,可用来切割软性材料,如果再在射流中加入适量的磨料,则几乎可以用来切割所有的软硬材料,因此,毫无疑问,水刀是目前世界上最锋利的“刀”。


水刀切割时产生的热量会立即被高速流动的水射流带走,并且不会产生有害物质,材料无热效应,还可实现任意曲线的切割加工。

水刀能够切割什么主要是由水压决定的,将水加压到30MPa以上就是低压水刀,可以进行一些简单的切割工作,加到100MPa就成了高压水刀,能满足大多数的切割工作,水压超过200MPa就是超高压水刀,甚至可以切开金刚石,并且切割的宽度只有几毫米,目前最高的切割压力可达到600MPa,国内的商业水切割设备一般运行压力在200MPa ~ 400MPa左右,最高达到了420MPa。

水刀切割的工作原理
水要达到切割的压力,就需要增压泵给水加压,以达到想要的压力,从油泵出来的低压油,推动柱塞式液压缸往复运动将水增压。
另一方面,供水系统将水经过净化处理,然后由水泵打出低压水,进入增压器的低压水被增压后,压力升高,由于高压水是经过增压泵不断往复压缩后产生的,而增压泵的活塞又是往复运动的,就会造成喷嘴发出的水射流压力不稳定,为了满足稳定的高压水射流,就需要将产生的高压水存入一个蓄能器中,再由蓄能器向喷嘴供应稳定的水射流。


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经过压缩后的水经过一个直径微小的宝石喷嘴射出,为了增加切割能量,在喷嘴处有磨料与水混合,磨料不能在高压水管路中添加,因为这样很容易将管路磨穿,喷嘴为了应对高水压,一般会用蓝宝石或红宝石喷嘴镶嵌在金属材料中,喷嘴根据电脑设定好的指令在轨道上移动,精确的在被切割物上喷射水流完成切割作业。


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