哈工程機(jī)械制造基礎(chǔ)--讀書(shū)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 高壓水切割技術(shù) 班級(jí)：2013 學(xué)號(hào)：2013 姓名：高壓水切割的原理及應(yīng)用一、簡(jiǎn)介：高壓水切割也稱水射流切割或水刀切割。高壓水射流切割是一種特殊的加工方法。它利用增壓器將水加壓，達(dá)到10MPa一400MPa甚至更高的壓力。水獲得壓力能，再?gòu)募?xì)小的噴嘴噴射而出，將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，從而形成高速射流。切割正是利用這種高速射流的動(dòng)能對(duì)工件的沖擊破壞作用，達(dá)到切斷、成形的目高壓水切割既不同于傳統(tǒng)加工的銑、刨、磨、削，也有別于一般的剪切和沖裁。它屬于高能切割。高壓水射流切割就

2、是把高壓水射流的動(dòng)能作為切割能，對(duì)材料進(jìn)行沖蝕和擠壓、破壞，以達(dá)到切割的目的的一種新工藝。它最大特點(diǎn)是非熱源的高能量射流束加工，切割過(guò)程中無(wú)熱產(chǎn)生，故可以切割所有的金屬和非金屬材料，特別是各種熱切割方法難以切割的材料。具有：切口快、切口平整、無(wú)塵埃、無(wú)熱變形、無(wú)污染 、減少材料浪費(fèi)等特點(diǎn)。主要用于特殊合金材料、厚金屬材料、復(fù)合材料、大理石、玻璃、有機(jī)合成材料、木材、陶瓷、塑料及各種非金屬材料等等。是對(duì)激光切割理想的補(bǔ)充切割方法。 二、歷史背景：高壓水切割技術(shù)是利用與水滴石穿相同的原理，把動(dòng)量加大，縮短時(shí)間，達(dá)到斷石、斷鐵、切割的目的。高壓水切割的“發(fā)現(xiàn)”起源于蘇格蘭，經(jīng)過(guò)100年的試驗(yàn)研究，才

3、出現(xiàn)了工業(yè)高壓水切割系統(tǒng)。 1936年美國(guó)和蘇聯(lián)的采礦工程師成功地利用高壓水射流方式進(jìn)行采煤和采礦，到1956年，前蘇聯(lián)利用2000bar壓力的水切割巖石。實(shí)際上高壓水切割不是專利，直到1968年被美國(guó)的哥倫比亞大學(xué)的教授在高壓水中加入磨料，通過(guò)水的高壓噴射和磨料的磨削作用，加速了切割過(guò)程的完成。 高壓水切割技術(shù)的真正的商品化應(yīng)用是上世紀(jì)80年代初洛克韋爾飛機(jī)公司用水切割機(jī)來(lái)切割BI轟炸機(jī)的欽合金零件，可以節(jié)約成本50%。目前許多國(guó)外的公司用高壓水切割各種材料，甚至用于軍艦制造。發(fā)展現(xiàn)狀：目前，國(guó)際上像美國(guó)、德國(guó)等都攻破了超高壓水切割的技術(shù)，最高切割壓力可達(dá)550MPa左右，并廣泛地應(yīng)用于石材

4、、金屬、玻璃、木材、橡膠等各種材料的切割。中國(guó)開(kāi)展這項(xiàng)工作的研究有近四十年的時(shí)間，但超高壓水切割一直處在實(shí)驗(yàn)室階段，尚未用于穩(wěn)定的商業(yè)運(yùn)行。國(guó)內(nèi)其它企業(yè)也有生產(chǎn)水切割設(shè)備的廠家，實(shí)際運(yùn)行壓力比較低，屬中、低壓水平。壓力愈高，切割的工藝性愈好，切割速度愈快，尤其在厚板切割時(shí)，中低壓(200MPa)的水切割機(jī)，不能保證被切割材料頂部和底部的切割曲線一致性，甚至切不透，切割速度很慢。主要原理：高壓水射流以水為工作介質(zhì)，通過(guò)增壓設(shè)備和特定形狀的噴嘴產(chǎn)生高速射流束，具有極高的能級(jí)密度。超高壓水刀的基本技術(shù)既簡(jiǎn)單又極為復(fù)雜。當(dāng)水被加壓至很高的壓力并且從特制的噴嘴小開(kāi)孔(其直徑為0.1mm至0.5mm)通過(guò)

5、時(shí), 可產(chǎn)生一道每秒達(dá)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(dāng)少量的砂如石榴砂被加入水射流中與其混合時(shí), 所產(chǎn)生之加砂水射流, 實(shí)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(chē)噴漆設(shè)備清洗. 六、優(yōu)點(diǎn)： 較之激光、等離子、線切割等傳統(tǒng)的切割方式，水射流切割技術(shù)確實(shí)有其獨(dú)特、顯著的優(yōu)勢(shì)： 1.切割品質(zhì)優(yōu)異：水射流是一種冷加工方式，水刀不磨損且半徑很小，能加工具有銳邊輪廓的小圓弧。加工本身無(wú)熱量產(chǎn)生且加工力小，加工表面不會(huì)出現(xiàn)熱影響

6、區(qū)，自然切口處材料的組織結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化，也幾乎不存在熱和機(jī)械的應(yīng)力與應(yīng)變，無(wú)需二次加工，無(wú)裂縫、無(wú)毛邊、無(wú)浮渣，因此其切割品質(zhì)優(yōu)良。 2.幾乎沒(méi)有材料和厚度的限制：無(wú)論是金屬類(lèi)如普通鋼板、不銹鋼、銅、鈦、鋁合金等，或是非金屬類(lèi)如石材、陶瓷、玻璃、橡塑、紙張及復(fù)合材料，皆可適用。 3.節(jié)省成本：水切割所產(chǎn)生橫向及縱向的作用力極小，不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)或變形或細(xì)微的裂縫，不需二次加工，既可鉆孔亦可切割，降低了切割時(shí)間及制造成本。 4.清潔環(huán)保無(wú)污染：在切割過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生弧光、灰塵及有毒氣體。操作環(huán)境整潔，符合嚴(yán)格的環(huán)保要求。 5.便于實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能和自動(dòng)化、數(shù)控化：高壓水射流是全方位點(diǎn)切割器，無(wú)碩萬(wàn)孔，

7、可以在任意點(diǎn)切割，切出任何復(fù)雜的形狀。因此對(duì)程序化和數(shù)控操作十分便利。另外采用CAM或CAD控制加工，可以達(dá)到高精度，重復(fù)加工能力強(qiáng)。 6.優(yōu)化材料的利用率。由于射流切口小、切割可以精確控制，因此樣板可以嵌套或者相切排列，充分利用每一塊材料，減少?gòu)U料。 7.加工能力強(qiáng)，可以加工不同材質(zhì)的工件;硬質(zhì)材料的加工厚度達(dá)6;可以加工某些難以用傳統(tǒng)加工方法切割的材料。七、不足： 1.高硬度的材料，諸如鋼、金屬陶瓷、高強(qiáng)度復(fù)合材料、堅(jiān)硬的巖石純水射流不能切割;而磨料水射流存在噴嘴磨損和切割成本大的問(wèn)題。 2.高壓水射流的設(shè)備成本比其他切割方法高。 3.在一些應(yīng)用中，與激光切割、等離子弧切割、線電極電火花切

8、割等方法比較，存在進(jìn)給速率低、加工精度差等不足。 4.在切割過(guò)程中，影響切割質(zhì)量的參數(shù)多，條件復(fù)雜，有時(shí)切割導(dǎo)致斷面分層和條紋。八、與其他方法比較： 與激光切割相比較：設(shè)備的投資較大，目前大多用于、部分的切割，切割速度較快，精度較高，但時(shí)在切縫處會(huì)引起弧痕并引起；另外對(duì)有些材料激光切割不理想，如鋁、銅等、合金，尤其是對(duì)較厚金屬板材的切割，切割表面不理想，甚至無(wú)法切割。目前人們對(duì)大功率激光發(fā)生器的研究，就是力圖解決的切割，但設(shè)備投資、維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行消耗等成本也很可觀。水切割投資小,低,切割材料范圍廣,效率高，操作維修方便。 與等離子切割相比較：有明顯的，精度低，切割表面不容易再進(jìn)行二次加工。水切

9、割屬于冷態(tài)切割,無(wú),切割面質(zhì)量好,無(wú)需二次加工，如需要也很容易進(jìn)行二次加工。 與線切割相比較：對(duì)金屬的加工，有更高的精度，但速度很慢，有時(shí)需要用其它方法另外穿孔、穿絲才能進(jìn)行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以對(duì)任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸靈活。 與其他切割方法相比較：對(duì)一些金屬零件可采取沖剪工藝方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割與該切割方法相比柔性好，可隨時(shí)進(jìn)行任意形狀工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情況下，沖剪工藝將很難或無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而用水切割方法則較為理想；也是金屬領(lǐng)域常用的切割工藝，切割的厚度范圍非常大，但與水切割相比其熱效應(yīng)明顯、切割表面質(zhì)量和精度較差，另外水切割能很好地解決一些熔點(diǎn)高、合金、等特殊材料的切割加工。九、水射流技術(shù)在船舶制造方面的應(yīng)用： 傳統(tǒng)的切割船體鋼板的方法中，火焰切割由于設(shè)備成本低、技術(shù)成熟等原因而受到青睞，但缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，比如火焰切割的熱影響區(qū)較大，從而造成的熱變形比較大?，F(xiàn)代造船業(yè)中，模塊化組裝建造技術(shù)被大量采用，這就必然牽涉到組裝精度的問(wèn)題。采用傳統(tǒng)方法對(duì)船體鋼板進(jìn)行切割，會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而導(dǎo)致熱應(yīng)力和熱變形，會(huì)對(duì)最終安裝精度產(chǎn)生影響。超高壓水切割法屬于冷