机械加工工艺基础课程论文.docx

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1、机械加工工艺基础课程论文水射流切割的特点及应用***材料科学与工程学院焊接技术与工程*********摘要：在现代工业的发展中，水射流切割作为一项新兴技术和工艺发展十分迅速，并且已经在国内外得到了广泛的关注和应用。本文主要介绍水射流切割的原理、系统组成、工艺主要特点以及应用前景。关键词：工艺，水射流，切割0概述“水滴石穿”这个成语反应了小小的水滴却蕴藏着巨大的能量。水射流切割作为一项独立而完整的技术在近30年里迅速发展起来。目前已有3000多套水射流切割设备在数十个国家几十个行业应用，尤其在航空航天、舰船、军工、核电技术等顶尖科技领域上更显优势。已

2、可切割500余种材料，其设备年增长率超过20%。高压水射流切割作为一门高新特技术涉及的学科领域繁多，是一种很标准的机电液一体化产品,其卓越的应用效果更集中体现在高科技产品制造上，对于国家高科技工业的发展具有重要的意义。1水射流切割原理水射流切割（WaterJetCutting，简称WJC）是利用高压、高速液流对工件的冲击作用去除材料来实现对工件的切割。水射流切割原理,可简单概括为：通过转能装置（泵或增压器）,将发动机（电机或内燃机）的机械能转变成水的压力能；再通过喷嘴小孔,喷出高速射流,将压力势能转换成动能。当高速水射流冲击被切材料时,动能又重新变

3、成作用于材料表面的压力能。如果压力超过材料的破坏强度，即可切断材料。图1为水射流切割原理简图。形成液流的水或带有添加剂的水储存在水箱中，由水泵抽出，送至储液蓄能器中，使脉动的液流平稳。通过液压机构和增压器增压，高压液流经控制器和阀门，从孔径为0.1~0.5mm的人造蓝宝石平喷嘴喷出，直接压射到工件加工部位经行加工或切割，所产生的切屑与液流混合，从排水口流出。水流速度可以达到500~900m/s，束流的功率密度可达106W/mm2。加工深度主要取决于液压喷射的速度、压力、压射距离以及喷射角度等因素。水射流切割系统包含多个部分，最典型的包括有：过滤器，

4、水泵组，增压器，液压传动机构，数控机构，喷嘴组件，工作台，废水处理装置等。2水射流切割的特点水射流切割是一种“冷”切割工艺，它之所以能有如此广泛的应用，是因为它与普通切割相比有很多优点：因为是冷切割,对材料无热损伤,也无热变形，这对许多高性能或热敏感材料尤为可贵。这是其它加工方法,如火焰、激光、等离子、锯切等所无可比拟的；可作全方位的切割，包括各种形状、角度或斜度，加工尺寸也很灵活；切口质量好、稳定且窄，最小切口宽只有0.0075mm，公差可达±0.06~0.25mm，光洁度可达Ra2~7μm，表面平整光滑,不必二次修整,可节省材料和工时；因为是湿

5、法切割,无粉尘、烟雾、火花、气味等,属于清洁安全切割,劳动条件好,噪音不超过90dB，有利于满足安全和环保要求；生产效率高,一套系统可配置多喷嘴同时作业,工件可一次达到尺寸要求。当然，水射流切割目前也存在一些问题，如：固定投资大，进口一台套设备约需10~60万美元不等,国产设备亦需18~40万元不等；喷嘴磨损与磨料消耗、主机功率大也是加工成本高的主因；切割很薄的延展性材料,易弯曲或出现飞边。3水射流切割的应用前景水射流切割技术已经应用于切割七八十种材料和制品，可以加工金属和非金属材料，如铜、铝、塑料、橡胶、木材、石棉刹车片、复合材料板、皮革、纸、纤

6、维制品及印刷电路板等；除切割外，还可以用于切边、切槽和去毛刺等。高压水射流在医学方面的应用用于结石破碎、高压无针注射、肝区病变部位的切除等。如作肝区病变部位切除,可用调压后的水射流进行,能把病变组织切除而完整地保留胆管和血管,可避免大出血；用磨料水射流加下金属陶瓷金属陶瓷被誉为第三代工程材料,有极高的硬度和耐磨性,是理想的耐高温材料。但加工十分困难,磨料水射流的出现提供了加工的可能性；高压水射流强化技术不少零件为提高疲劳寿命,要进行表面强化,将表面的拉应力变为压应力。通常的喷丸强化会降低表面光度。采用高压水射流对零件表面的冲击，不仅可以达到表面强化

7、的效果,还不会破坏表面光度。这方面的研究正在进行；高压水射流喷涂技术目前使用的均为热喷涂。利用高压水射流的能将热的球状物质镶嵌到零件材料上去,这属于冷喷涂，这将使喷涂技术更加完善。4结束语水射流切割技术在我国的应用水平相对于欧美等发达国家来说还有很长一段距离，我们应当充分重视起水射流切割技术，也希望我国的此项技术能够得到充分应用和发展。参考文献[1]邢忠文，金属工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012.[2]张运祺，高压水射流切割原理及其应用.武汉工业大学学报，1994.[3]朱派龙，高压水射流切割技术原理和应用前景.电加工，1997.

8、[4]百度百科，水射流切割，http://baike.baidu.com/view/1655289.htm.