超高壓水切割機(jī)知識(shí)
瀏覽： 發(fā)布日期：2018-03-22
Q：什么叫超高壓水切割？
A：超高壓水切割又稱水刀和水射流，它是將普通的水經(jīng)過(guò)多級(jí)增壓后所產(chǎn)生的高能量(380MPa)水流，再通過(guò)一個(gè)極細(xì)的紅寶石噴嘴(Φ0.1-0.35mm)，以每秒近千米的速度噴射切割，這種切割方式稱為超高壓水切割。
Q：超高壓水切割起源于何時(shí)、何地？
A：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。
Q：目前水切割的現(xiàn)狀如何？
A：目前，國(guó)際上像美國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)、意大利都攻破了超高壓水切割的技術(shù)，國(guó)際上代表性的企業(yè)有福祿、英格索蘭、百超，最高切割壓力可達(dá)550MPa，并廣泛地應(yīng)用于石材、金屬、玻璃、陶瓷、水泥制成品、紙類、食物、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠、彈藥等各種材料的切割。中國(guó)開展這項(xiàng)工作的研究有近四十年的時(shí)間，機(jī)械部、航空航天部、國(guó)家船舶工業(yè)總公司都先后立項(xiàng)研究，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。為此法因數(shù)控與烏克蘭合作生產(chǎn)超高壓水切割設(shè)備，穩(wěn)定運(yùn)行壓力可達(dá)380MPa，主要元器件采用進(jìn)口件。合作產(chǎn)品先后用于瑞典阿仁科公司不銹鋼板的切割，美國(guó)HP打印機(jī)墨輪的切割，總裝備部廢彈藥的切割，并且這項(xiàng)技術(shù)合作被科技部列為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)國(guó)際科技合作項(xiàng)目。
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)行壓力僅在220MPa左右，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。法因合作的超高壓水切割機(jī)，最大的鋼板切割厚度為70mm，此時(shí)的切割速度約為15mm/min；最大的石材切割厚度為80mm，此時(shí)的切割速度為20-50mm/min。其切割的速度與切割厚度、被切割材料、粗糙度和磨料的選擇有關(guān)；切割的粗糙度也與被切割材料、切割速度及磨料的選擇有關(guān)。
顯而易見，超高壓水切割有許多優(yōu)點(diǎn)，但也從技術(shù)角度提出更高的要求，如材料的耐磨性、超高壓的密封問(wèn)題、超高壓的安全問(wèn)題、超高壓的可靠性等都是同業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。法因公司現(xiàn)已成功地解決了380MPa的超高壓切割問(wèn)題，目前正著力解決600MPa更高壓力的技術(shù)攻關(guān)，以推動(dòng)超高壓水切割技術(shù)的發(fā)展，更好地為客戶服務(wù)。
Q：超高壓水切割是一種萬(wàn)能的切割方式嗎？
A：雖然說(shuō)超高壓水切割可以切割任何材料，但在應(yīng)用上還是有所側(cè)重的。
水切割的用途主要有三個(gè)，一是切割非可燃性材料，如大理石、磁磚、玻璃、水泥制品等材料，這是熱切割無(wú)法加工的材料；二是切割可燃性材料，如鋼板、塑料、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠等，以往的熱切割也可以加工這些材料，但容易產(chǎn)生燃燒區(qū)和毛刺，但水切割加工不會(huì)產(chǎn)生燃燒區(qū)和毛刺，被切割材料的物理、機(jī)械性能不發(fā)生改變，這也是水切割的一大優(yōu)點(diǎn)；三是切割易燃易爆材料，如彈藥和易燃易爆環(huán)境內(nèi)的切割，這是其它加工方法無(wú)法取代的。
一般情況下，能夠利用激光、等離子、火焰、線切割、鋸、銑削等加工方法基本滿足加工工藝要求時(shí)，則不宜采用水切割加工，畢竟水切割的運(yùn)行成本較高，噴嘴、導(dǎo)流套、高壓密封件都是進(jìn)口的耗材，價(jià)格較貴。但當(dāng)您感到激光和等離子所能切割的厚度太薄，所產(chǎn)生的毛刺太大，所產(chǎn)生的熱影響區(qū)不利時(shí)，您可以考慮選用水切割；當(dāng)您感到火焰切割的毛刺太大、粗糙度太差、熱影響區(qū)太大時(shí)，您可以考慮選用水切割；當(dāng)您感到線切割的速度太慢，并且不能切割非導(dǎo)電材料時(shí)，您可以考慮選用水切割；當(dāng)您感到銑削的方法產(chǎn)生了許多廢屑，造成了很大的浪費(fèi)時(shí)，您也可以考慮選用水切割，因?yàn)樗懈畈粫?huì)產(chǎn)生廢屑，而是整片切割，水切割加工割分開的材料大多是可利用的；當(dāng)您感到使用圓鋸和帶鋸太慢，而又不能進(jìn)行非直線切割時(shí)，您照樣可以考慮選用水切割；當(dāng)您切割易燃易爆材料或在易燃易爆的環(huán)境下切割時(shí)，更必須考慮選用水切割；當(dāng)您切割時(shí)不想產(chǎn)生毒副氣體、不需二次加工、不想產(chǎn)生熱效應(yīng)或變形或微裂縫、又想產(chǎn)生良好的切邊品質(zhì)并能同時(shí)切割細(xì)小的孔時(shí)，您更要考慮選用水切割。總之，水切割是一種萬(wàn)能的切割方式，但某些場(chǎng)合下的使用并不是最佳的，所以選擇時(shí)要做具體分析。
Q：超高壓水切割的形式有哪些種類？
A：從水質(zhì)上分，超高壓水切割有兩種形式，一是純水切割，其割縫約為0.1-1.1mm；其二是加磨料切割，其割縫約為0.8-1.8mm。
從結(jié)構(gòu)形式上分，可有多種形式，如：二至三個(gè)數(shù)控軸的龍門式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)多用于切割板材；五至六個(gè)數(shù)控軸的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)多用于切割汽車內(nèi)飾件和轎車的內(nèi)襯等。
Q：被切割材料頂部和底部的切割曲線一致性是如何要求的？
A：這種一致性的差異也稱為水切割斜邊，與切割速度有很大的關(guān)系，帶有高能量的射流，切割做功后一定會(huì)產(chǎn)生能量的衰減，所以產(chǎn)生斜邊是很正常的。一般情況下，單側(cè)斜邊控制在0.08mm至0.15mm為宜。
Q：超高壓水切割可以切割復(fù)雜的曲線嗎？
A：最簡(jiǎn)單的超高壓水切割機(jī)具備兩個(gè)數(shù)控軸，由CNC控制X-Y做數(shù)控移動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)CAD/CAM直接轉(zhuǎn)換，真正做到免鍵盤輸入，無(wú)圖加工，只要在CAD畫出的任意復(fù)雜曲線，都可以直接切割成形。
Q：水切割所能達(dá)到的切割精度是多少？
A：水切割的切割精度介于0.1mm至0.25mm之間，其切割精度取決于機(jī)器的精度、切割工件的尺寸范圍及切割工件的厚度和材質(zhì)，通常機(jī)器的系統(tǒng)定位精度為0.01mm至0.03mm。
