一、切(qie)割原(yuan)理
水(shui)射流切割屬于一(yi)(yi)種新(xin)型冷加(jia)工工藝，它(ta)能(neng)在條件惡劣(lie)且嚴禁(jin)煙火的(de)(de)現場使用，得到了(le)廣泛的(de)(de)重(zhong)視(shi)，現給予介(jie)紹(shao)。水(shui)射流切割是集機械、電(dian)子、計算機、自動控制技術為一(yi)(yi)體的(de)(de)高新(xin)科技成果，是近幾(ji)年來才發展(zhan)起來的(de)(de)一(yi)(yi)種嶄新(xin)的(de)(de)材(cai)料加(jia)工方法。
水(shui)(shui)射(she)流切割(ge)的(de)(de)原(yuan)理是利用一定高(gao)壓(ya)的(de)(de)純水(shui)(shui)或帶(dai)有(you)切割(ge)磨料的(de)(de)液漿，經切割(ge)噴管射(she)出具有(you)高(gao)密度沖擊的(de)(de)液柱，直沖被加工物體進行切割(ge)。按水(shui)(shui)壓(ya)高(gao)低的(de)(de)不同，可分(fen)為低壓(ya)和(he)高(gao)壓(ya)水(shui)(shui)射(she)流切割(ge)兩種，圖(tu)6-17和(he)圖(tu)6-18為水(shui)(shui)射(she)流切割(ge)工藝原(yuan)理示意圖(tu)。
二、切割(ge)特點
水射(she)流切割技術有下列特點：
1. 切割的水(shui)射流壓力大
水射流(liu)壓力為幾十到幾百兆(zhao)帕，以2～3倍聲速產生巨大的(de)射流(liu)能量(liang)密度來切(qie)(qie)割(ge)物體。被切(qie)(qie)割(ge)工(gong)件的(de)切(qie)(qie)口(kou)(kou)溫升(sheng)很(hen)低，一般溫度不超過100℃，這(zhe)是與其他熱切(qie)(qie)割(ge)工(gong)藝相比最為突(tu)出的(de)優點。這(zhe)樣(yang)，它就排除了被切(qie)(qie)割(ge)工(gong)件產生變(bian)形、切(qie)(qie)口(kou)(kou)部分(fen)的(de)熱影(ying)響區和組織變(bian)化的(de)可能性。它在嚴禁煙火的(de)場合(he)，如海(hai)洋石油(you)(you)鉆井(jing)平臺、煉(lian)油(you)(you)廠、大型(xing)油(you)(you)罐、油(you)(you)氣輸送管路等處，能安(an)全可靠地使(shi)用。
2. 水(shui)射流切(qie)割(ge)的切(qie)口質(zhi)量十分優異
切(qie)(qie)(qie)口表面平(ping)滑(hua)，不存(cun)在(zai)(zai)任何毛刺和(he)氧(yang)化(hua)殘跡，切(qie)(qie)(qie)口的間隙很窄，用純(chun)水切(qie)(qie)(qie)割，一般可(ke)控制(zhi)在(zai)(zai)0.1mm以內(nei)；添加(jia)一定切(qie)(qie)(qie)割磨(mo)料則在(zai)(zai)1.2～2.0mm之間。切(qie)(qie)(qie)口不需(xu)要進行二(er)次(ci)加(jia)工，簡(jian)化(hua)了加(jia)工程序。
3. 切割厚度(du)范圍比較寬
水(shui)射(she)流的切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)(hou)度范(fan)圍比較寬，最大切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)厚(hou)(hou)度可(ke)(ke)大于(yu)100mm。對于(yu)厚(hou)(hou)為2.0mm的特殊(shu)鋼板，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速度可(ke)(ke)達100cm／min，盡管(guan)水(shui)射(she)流切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速度略(lve)遜于(yu)激(ji)光切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)，但它在切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過程中不會產生大量(liang)的切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)熱，所以(yi)在實際(ji)應用上，水(shui)射(she)流切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)更具有優越性。
4. 切割對象廣泛
這種切割方法不僅適用(yong)于(yu)金(jin)屬和非金(jin)屬的切割，也適用(yong)于(yu)復合材(cai)料、熱敏(min)感材(cai)料的加工。
5. 優良的操作(zuo)環(huan)境
水(shui)(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)過程中無輻射線(xian)、無飛濺粒子，避免了灰塵(chen)飛揚現象，環境不(bu)受污染。即使是(shi)磨(mo)料水(shui)(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)，磨(mo)料的(de)粉塵(chen)和(he)切(qie)割(ge)屑也能直接被水(shui)(shui)流(liu)沖走，進(jin)入(ru)收集器內，確保(bao)(bao)了操(cao)作(zuo)者的(de)身(shen)體健(jian)康，可(ke)稱得(de)上是(shi)一種綠色環保(bao)(bao)的(de)加(jia)工方法(fa)。
由于水射流切割有上述優點(dian)，在航空(kong)航天、原子能、石油、化工(gong)、水下(xia)工(gong)程及建(jian)筑(zhu)等行業(ye)均有廣泛應(ying)用的前景(jing)。
三、切割工藝(yi)
1. 切割方法
目前的水射流切割方(fang)法有低壓和高壓水射流兩(liang)種(zhong)。
低壓(ya)水(shui)射流切割(ge)(ge)(ge)是將高壓(ya)水(shui)（14～69MPa）和切割(ge)(ge)(ge)磨(mo)料(liao)(liao)首先在一加壓(ya)儲(chu)罐內進(jin)行(xing)預混合，然(ran)后將混合好(hao)的磨(mo)料(liao)(liao)液(ye)漿經過(guo)一軟(ruan)管直接送到割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)內進(jin)行(xing)切割(ge)(ge)(ge)，如(ru)圖(tu)6-17所示(shi)。被切割(ge)(ge)(ge)工(gong)件(jian)可以在遠離切割(ge)(ge)(ge)電源500m處或(huo)者水(shui)下進(jin)行(xing)切割(ge)(ge)(ge)。
高壓(ya)(ya)水射(she)流切(qie)割(ge)(ge)是將高壓(ya)(ya)水（大于240MPa）和干燥磨料分(fen)別通(tong)過各(ge)自軟管(guan)輸送，然后在割(ge)(ge)槍(qiang)的混(hun)(hun)合(he)腔內(nei)進行混(hun)(hun)合(he)，并完成物件的切(qie)割(ge)(ge)加工，如圖6-18所示(shi)。被切(qie)割(ge)(ge)加工工件一般在切(qie)割(ge)(ge)電源附近進行。
低壓(ya)和(he)高壓(ya)水(shui)射流(liu)(liu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)在(zai)相同條件下進行切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)加工時(shi)，前(qian)者水(shui)和(he)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)磨料的(de)消(xiao)耗僅(jin)為(wei)(wei)后(hou)者的(de)1/8～1/3；從割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)的(de)結構上看，低壓(ya)水(shui)射流(liu)(liu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)的(de)割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)相對簡(jian)單些；從能量(liang)消(xiao)耗來看，低壓(ya)水(shui)射流(liu)(liu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)所(suo)耗能量(liang)較小。所(suo)以目前(qian)低壓(ya)水(shui)射流(liu)(liu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)為(wei)(wei)最有(you)效的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)工藝。
2. 切割磨料
水射流切(qie)(qie)割(ge)所用的(de)(de)磨(mo)料(liao)，主(zhu)要有金(jin)剛(gang)砂(sha)(sha)、橄欖石(shi)、石(shi)榴石(shi)、煉(lian)(lian)銅爐(lu)渣和氧化物。其(qi)中煉(lian)(lian)銅爐(lu)渣較為(wei)理想，一(yi)是(shi)它(ta)的(de)(de)價格低，只有精鋼砂(sha)(sha)的(de)(de)1/8～1/10；更主(zhu)要的(de)(de)是(shi)它(ta)的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)速度比(bi)金(jin)剛(gang)砂(sha)(sha)快30％。這是(shi)由于煉(lian)(lian)銅爐(lu)渣的(de)(de)顆粒比(bi)較尖銳，在切(qie)(qie)割(ge)過(guo)程中，當(dang)它(ta)們與切(qie)(qie)割(ge)工件(jian)相撞后被破碎(sui)，從(cong)而(er)形成(cheng)較多的(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)刀。另外，用金(jin)剛(gang)砂(sha)(sha)進行水射流切(qie)(qie)割(ge)時，切(qie)(qie)割(ge)磨(mo)料(liao)容(rong)易嵌入母材，從(cong)而(er)對切(qie)(qie)割(ge)處的(de)(de)某(mou)些性能，如焊接接頭力學性能，會產(chan)生不良影(ying)響，而(er)用煉(lian)(lian)銅爐(lu)渣作為(wei)切(qie)(qie)割(ge)磨(mo)料(liao)就能克服這一(yi)瑕疵(ci)。
一般要求切(qie)割磨(mo)料(liao)的粒度為0.2～1.5mm，這(zhe)主(zhu)要取決于切(qie)割噴(pen)槍的噴(pen)嘴直徑。切(qie)割磨(mo)料(liao)可(ke)收回(hui)，反(fan)復使用2～3次，然(ran)后(hou)經過篩選，將過分細碎磨(mo)料(liao)去(qu)掉(diao)。
3. 切(qie)割噴(pen)嘴所(suo)用材質
對于(yu)切割噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)除(chu)了有(you)足夠(gou)韌性(xing)和硬度(du)外，更主要(yao)是有(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐磨(mo)性(xing)，才能有(you)效(xiao)地減小切割噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)損，從而提(ti)高其使(shi)用壽(shou)命。由于(yu)噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴(zui)(zui)內徑的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)損，將使(shi)切口的(de)(de)(de)(de)(de)縫隙變寬，導致切口斷(duan)面的(de)(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)度(du)降低。通常(chang)選用鎢、硅或者(zhe)硬質合金作為(wei)切割噴(pen)(pen)(pen)(pen)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)材料，但使(shi)用壽(shou)命均不夠(gou)理想，目前認(ren)為(wei)選用藍寶石作為(wei)噴(pen)(pen)(pen)(pen)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)材料較為(wei)適合。
4. 切(qie)割工(gong)藝(yi)
水射流切割(ge)常用的(de)切割(ge)材料及其切割(ge)工藝(yi)參數見表6-23。
以低壓水射流切割工藝對不同厚板奧(ao)氏體不銹鋼切割進行了試驗：切割噴嘴孔徑為1mm，水壓為69MPa，切割速度與切割深度、切割深度與切割磨料用量之間的關系如圖6-19和圖6-20所示（材料為18-8型不銹鋼，鋼板厚度為3mm）。
鑒(jian)于水射(she)流(liu)(liu)切(qie)割(ge)已發展(zhan)為一種精(jing)密(mi)加工工藝，它對設(she)備提出了(le)高精(jing)度的要求，水射(she)流(liu)(liu)切(qie)割(ge)機(ji)將(jiang)是一臺(tai)精(jing)密(mi)加工機(ji)床(chuang)。這種設(she)備的技術特性完全相當于精(jing)密(mi)的激光(guang)切(qie)割(ge)機(ji)。它由(you)高壓水射(she)流(liu)(liu)發生器(qi)（增壓裝(zhuang)置(zhi)）、水刀切(qie)割(ge)頭、數控(kong)切(qie)割(ge)平臺(tai)、CNC控(kong)制器(qi)系統(tong)以及計(ji)算機(ji)、控(kong)砂(sha)輔助裝(zhuang)置(zhi)等組成。
