一、切割原理(li)
水(shui)射(she)流(liu)切割屬于一種(zhong)新型冷加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝，它(ta)能在條(tiao)件惡劣且(qie)嚴(yan)禁(jin)煙火的現場使用，得到了廣泛的重(zhong)視，現給予介紹。水(shui)射(she)流(liu)切割是集機械、電(dian)子、計算機、自動(dong)控制技術為一體的高新科技成果(guo)，是近(jin)幾年來(lai)才發展起來(lai)的一種(zhong)嶄新的材料(liao)加工(gong)(gong)方(fang)法。
水射流(liu)切割(ge)(ge)的(de)原理(li)是利(li)用一定高壓的(de)純(chun)水或帶有(you)切割(ge)(ge)磨料的(de)液(ye)漿，經(jing)切割(ge)(ge)噴管射出具有(you)高密度(du)沖擊的(de)液(ye)柱，直沖被加(jia)工物(wu)體進行(xing)切割(ge)(ge)。按水壓高低(di)的(de)不(bu)同，可(ke)分為低(di)壓和高壓水射流(liu)切割(ge)(ge)兩種，圖(tu)6-17和圖(tu)6-18為水射流(liu)切割(ge)(ge)工藝原理(li)示意圖(tu)。
二、切割特點
水射流(liu)切割技術有(you)下(xia)列特點：
1. 切(qie)割的水(shui)射流(liu)壓力大
水射流壓力(li)為幾(ji)十到幾(ji)百兆帕，以2～3倍聲速產(chan)生巨大的射流能(neng)量(liang)密度來切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)物體。被切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)工件的切(qie)(qie)口溫升很(hen)低(di)，一般溫度不超過(guo)100℃，這是與(yu)其他(ta)熱(re)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)工藝(yi)相比(bi)最為突(tu)出的優(you)點。這樣，它就(jiu)排(pai)除(chu)了被切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)工件產(chan)生變形、切(qie)(qie)口部分(fen)的熱(re)影響區(qu)和組織變化的可(ke)能(neng)性。它在嚴禁煙(yan)火的場合(he)，如海洋石(shi)油鉆井平(ping)臺(tai)、煉油廠(chang)、大型油罐(guan)、油氣輸送管路等處，能(neng)安全可(ke)靠地使用。
2. 水(shui)射流切割的切口(kou)質量十分(fen)優異
切(qie)口(kou)表面平滑，不存在任(ren)何毛刺和氧(yang)化殘跡，切(qie)口(kou)的(de)間(jian)隙很窄，用純水切(qie)割，一(yi)般(ban)可控(kong)制在0.1mm以內(nei)；添加(jia)一(yi)定切(qie)割磨(mo)料則在1.2～2.0mm之間(jian)。切(qie)口(kou)不需要進行二次加(jia)工，簡化了加(jia)工程序。
3. 切割厚度范(fan)圍比較寬(kuan)
水射(she)(she)流(liu)的切(qie)割(ge)厚(hou)(hou)度(du)范圍比較寬，最(zui)大(da)(da)切(qie)割(ge)厚(hou)(hou)度(du)可(ke)大(da)(da)于(yu)100mm。對于(yu)厚(hou)(hou)為2.0mm的特殊鋼板，切(qie)割(ge)速度(du)可(ke)達100cm／min，盡管水射(she)(she)流(liu)切(qie)割(ge)速度(du)略遜于(yu)激光切(qie)割(ge)，但它在切(qie)割(ge)過程中(zhong)不會產(chan)生(sheng)大(da)(da)量的切(qie)割(ge)熱，所以在實際應用上，水射(she)(she)流(liu)切(qie)割(ge)更(geng)具有(you)優(you)越性(xing)。
4. 切割對象廣泛
這種切割方法不(bu)僅適(shi)用(yong)于(yu)金屬和非金屬的切割，也適(shi)用(yong)于(yu)復(fu)合材料(liao)(liao)、熱敏感材料(liao)(liao)的加工(gong)。
5. 優良的操作環(huan)境
水射(she)流(liu)切(qie)割過程中(zhong)無輻射(she)線(xian)、無飛濺粒子，避免了(le)灰塵飛揚現象，環(huan)境不(bu)受污染。即(ji)使是磨(mo)料水射(she)流(liu)切(qie)割，磨(mo)料的(de)粉塵和切(qie)割屑(xie)也能直接被水流(liu)沖(chong)走(zou)，進入收(shou)集器(qi)內，確保(bao)了(le)操(cao)作者(zhe)的(de)身(shen)體(ti)健康，可稱得上(shang)是一種綠色(se)環(huan)保(bao)的(de)加(jia)工方法(fa)。
由(you)于(yu)水射流切割有(you)上述優點，在航空航天(tian)、原子(zi)能、石油(you)、化工、水下工程(cheng)及建筑等行業(ye)均(jun)有(you)廣泛應用的前景。
三、切割工藝
1. 切割方法(fa)
目前的水(shui)(shui)射流切割方(fang)法有低壓和(he)高(gao)壓水(shui)(shui)射流兩種(zhong)。
低壓水(shui)(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)是將(jiang)高壓水(shui)(shui)（14～69MPa）和切(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料(liao)首先在(zai)一加壓儲罐內進(jin)行(xing)預混(hun)合，然后將(jiang)混(hun)合好的磨(mo)料(liao)液漿經(jing)過(guo)一軟管直接送到割(ge)(ge)槍內進(jin)行(xing)切(qie)割(ge)(ge)，如圖6-17所示。被切(qie)割(ge)(ge)工(gong)件可以在(zai)遠離切(qie)割(ge)(ge)電源500m處或者(zhe)水(shui)(shui)下進(jin)行(xing)切(qie)割(ge)(ge)。
高(gao)壓水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)是將(jiang)高(gao)壓水(shui)（大(da)于(yu)240MPa）和干(gan)燥磨料(liao)分別通過各自軟管輸送，然后在割(ge)(ge)槍(qiang)的(de)混合腔內進行混合，并完成物件的(de)切(qie)割(ge)(ge)加工(gong)(gong)，如圖6-18所(suo)示(shi)。被切(qie)割(ge)(ge)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)件一般在切(qie)割(ge)(ge)電(dian)源附(fu)近(jin)進行。
低壓(ya)(ya)(ya)和高壓(ya)(ya)(ya)水射流切(qie)割在相同(tong)條件下(xia)進行切(qie)割加工時(shi)，前(qian)者(zhe)水和切(qie)割磨料的(de)消耗僅為后者(zhe)的(de)1/8～1/3；從(cong)割槍(qiang)的(de)結(jie)構(gou)上看(kan)，低壓(ya)(ya)(ya)水射流切(qie)割的(de)割槍(qiang)相對簡單(dan)些；從(cong)能(neng)量(liang)消耗來看(kan)，低壓(ya)(ya)(ya)水射流切(qie)割所(suo)(suo)耗能(neng)量(liang)較(jiao)小。所(suo)(suo)以目前(qian)低壓(ya)(ya)(ya)水射流切(qie)割為最有效的(de)切(qie)割工藝(yi)。
2. 切割磨料
水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)所(suo)用的(de)磨(mo)料(liao)，主要(yao)有金剛(gang)砂(sha)、橄欖石、石榴石、煉(lian)(lian)銅爐渣和氧化(hua)物。其中煉(lian)(lian)銅爐渣較(jiao)為理想，一是(shi)它(ta)的(de)價(jia)格低，只有精鋼砂(sha)的(de)1/8～1/10；更(geng)主要(yao)的(de)是(shi)它(ta)的(de)切(qie)割(ge)(ge)速度比金剛(gang)砂(sha)快30％。這是(shi)由于煉(lian)(lian)銅爐渣的(de)顆粒比較(jiao)尖銳，在(zai)切(qie)割(ge)(ge)過(guo)程中，當它(ta)們與切(qie)割(ge)(ge)工(gong)件相撞后被破碎，從而形成較(jiao)多的(de)切(qie)割(ge)(ge)刀。另外，用金剛(gang)砂(sha)進(jin)行(xing)水(shui)射流切(qie)割(ge)(ge)時，切(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料(liao)容易(yi)嵌入母材，從而對切(qie)割(ge)(ge)處的(de)某些性能(neng)(neng)，如焊接接頭力學性能(neng)(neng)，會產(chan)生不良影響(xiang)，而用煉(lian)(lian)銅爐渣作為切(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料(liao)就能(neng)(neng)克服(fu)這一瑕(xia)疵。
一般要(yao)求切割磨(mo)料(liao)的粒度(du)為0.2～1.5mm，這主要(yao)取決于切割噴槍的噴嘴直(zhi)徑。切割磨(mo)料(liao)可收回，反復(fu)使用2～3次，然后經過篩選，將過分細(xi)碎磨(mo)料(liao)去掉。
3. 切割(ge)噴嘴所用材質
對于切(qie)(qie)(qie)割(ge)噴(pen)嘴除了(le)有足夠(gou)韌(ren)性和硬(ying)度外，更(geng)主要是有良好的(de)耐磨(mo)性，才(cai)能有效地減(jian)小切(qie)(qie)(qie)割(ge)噴(pen)嘴的(de)磨(mo)損(sun)(sun)，從(cong)而提高其使用壽命(ming)(ming)。由(you)于噴(pen)嘴內(nei)徑的(de)磨(mo)損(sun)(sun)，將使切(qie)(qie)(qie)口(kou)的(de)縫隙變寬，導致切(qie)(qie)(qie)口(kou)斷(duan)面的(de)垂直度降低。通常(chang)選用鎢、硅(gui)或者(zhe)硬(ying)質合(he)金作(zuo)為(wei)(wei)切(qie)(qie)(qie)割(ge)噴(pen)管的(de)材料，但(dan)使用壽命(ming)(ming)均(jun)不夠(gou)理想，目前認為(wei)(wei)選用藍寶(bao)石作(zuo)為(wei)(wei)噴(pen)管的(de)材料較為(wei)(wei)適合(he)。
4. 切割工藝
水射流切割(ge)常(chang)用的切割(ge)材料及其切割(ge)工藝參數見表6-23。
以低壓水射流切割工藝對不同厚板奧氏體(ti)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）。
鑒于水(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割已發(fa)(fa)展為一種(zhong)(zhong)精密(mi)加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)，它對設(she)備提出了高(gao)精度(du)的要求(qiu)，水(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割機將是一臺精密(mi)加(jia)工(gong)機床(chuang)。這種(zhong)(zhong)設(she)備的技術(shu)特性完全相(xiang)當于精密(mi)的激光(guang)切(qie)(qie)割機。它由高(gao)壓(ya)(ya)水(shui)射流(liu)發(fa)(fa)生器（增壓(ya)(ya)裝置(zhi)）、水(shui)刀切(qie)(qie)割頭、數控切(qie)(qie)割平臺、CNC控制(zhi)器系(xi)統以及計算機、控砂(sha)輔(fu)助裝置(zhi)等組(zu)成。
