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水切割

(2020-04-03 15:04:54) 百科
水切割

水切割

水切割又称水刀,即高压水射流切割技术,是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件,而且受材料质地影响小。因为其成本低,易操作,良品率又高,水切割正逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。

基本介绍

  • 中文名:水切割
  • 外文名:Water Jet Cutting
  • 别称:水刀
  • 性质:利用高压水流切割的机器
  • 特点:成本低,易操作,良品率又高

简介

水切割又称水刀,英文名high-pressure water cutting 即高压水射流切割技术,是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件,而且受材料质地影响小。因为其成本低,易操作,良品率又高,水切割正逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式。

分类

1.以加砂情况来分:水切割分为无砂切割和加砂切割两种方式。
2.以设备来分:分为大型水切割机、小型水切割机、三维水切割机、动态水切割机。
3.以压力来分:分为高压型和低压型,一般以100MPa为界限。100MPa以上为高压型,100MPa以下为低压型。而200MPa以上为超高压型。
4.以技术原理来分:分为前混式和后混式。
5.以安全切割来分:分为安全切割类和非安全切割类,区别主要在水压上面,100MPa以下低压型水切割可套用于特种行业如:危化、石油、煤矿、危险物处理等方面。

特点

1. 数控成型各种複杂图案;
2.属冷切割、不产生热变形或热效应;
3.环保无污染、不产生有毒气体及粉尘;
4.可加工各种高硬度的材料,如:玻璃、陶瓷、不鏽钢等,或比较柔软的材料,如:皮革、橡胶、纸尿布等;
5.是一些複合材料,易碎瓷材料複杂加工的唯一手段;
6.切口光滑、无熔渣,无需二次加工;
7.可一次完成钻孔、切割、成型工作;
8.生产成本低;
9.自动化程度高;
10.24 小时连续工作。

发展历程

萌芽

Norman Franz 博士一直被公认为水刀之父。他是研究超高压(UHP)水刀切割工具的第一人。超高压的定义是高于 30000 psi。Franz 博士是一名林业工程师,他想寻找一种把大树干切割成木材的新方法。1950 年,Franz 第一次把很重的重物放到水柱上,迫使水通过一个很小的喷嘴。他获得了短暂的高压射流(多次超过了现用压力),并能够切割木头和其它材料。他后来的研究涉及更为连续的水流,但他发现获得连续高压非常困难。同时,零件的寿命也以分钟计算,而不是数周或数月。
Franz 博士从没製造出一种量产的木材切割器。而木材切割却是超高压技术最不重要的套用之一。但 Franz 博士证明了高速会聚水流具有极大的切割能量-这种能量的套用远远超出了 Franz 博士的梦想。1979 年,Mohamed Hashish 博士在福禄研究室工作,开始研究增加水刀切割能量的方法,以便切割金属和其它硬质材料。Hashish 博士被公认为加砂水刀之父,他发明了在普通水刀中添加砂料的方法。 他使用石榴石(砂纸上常用的一种材料)作为砂料。凭藉这种方法,水刀(含有砂料)能够切割几乎任何材料。1980 年,加砂水刀第一次被用于切割金属、玻璃和混凝土。1983 年,世界上第一套商业化的加砂水刀切割系统问世,被用于切割汽车玻璃。该技术的第一批用户是航空航天工业,他们发现水刀是切割军用飞机所用的不鏽钢、钛和高强度轻型合成材料以及碳纤维複合材料的理想工具(已用于民用飞机)。从那以后,加砂水刀被许多其它工业採纳,例如加工厂、石料、瓷砖、玻璃、喷气发动机、建筑、核工业、船厂等等。

技术兴起

20世纪末,水切割技术引入我国,经历了近5年的市场套用及设备的改良,主要套用于建筑陶瓷、石材、金属加工、汽车工业、航空航天、军工、石油化工等行业并得到良好的发展。  21世纪初期,针对水切割技术在市场套用中出现的相关问题以及技术单一性,携带型水切割技术应运而生。  携带型水切割技术属低压水射流技术,即利用较低压力(25 Mpa ~50Mpa)即可实现金属及其他材料的切割作业。该技术的出现具有较强的实际套用意义。携带型水切割技术的诞生为水切割技术的发展掀开了历史性的一页,是水切割技术领域的又一新突破,标誌着水切割技术进入了携带型水切割技术研究阶段。  携带型水切割技术借鉴水切割技术的基本原理,抛开传统水切割技术的后混式切割原理而进行了技术的改革创新。该技术初期主要套用于弹药等危险品的销毁处理工作,随着携带型水切割技术的不断完善,其套用领域也近一步扩大,主要套用于排爆、石油化工、煤矿井下作业、工程施工、船舶製造等相关行业领域。

技术发展

携带型水切割系统是一种新型水切割设备,其具有体积小、重量轻、运输方便、切割效率高等特点,利用较低水压即可对钢板、陶瓷、大理石、水泥製品等进行切割。因此携带型水切割系统具有广大的市场套用前景,可满足客户对切割能力及作业环境的不同要求。  在过去的市场实战套用中,携带型水切割系统表现出优越的使用效果。其主要套用于航弹销毁、石化管道切割、危险品处理、易燃易爆品切割作业。套用效果明显,切割过程中轻鬆消除所存在的安全隐患,成为了航弹销毁、石化管道切割、油罐切割、油轮开孔之首选

特点优势

1、 可切割範围广
可以切割绝大部分材料,如:金属,大理石,玻璃 等等。
2、 切割质量好
平滑的切口,不会产生粗糙的,有毛刺的边缘。
3、 无热加工
因为它是採用水和磨料切割,在加工过程中不会产生热(或产生极少热量),这种效果对被热影响的材料是非常理想的。如:钛。
4、 环保性
这种机器採用水和沙切割,这种沙在加工过程中不会产生毒气,可直接排出,较环保。
5、 无需更换刀具
你不需要更换切割机装置,一个喷嘴就可以加工不同类型的材料和形状,节约成本和时间。
6、 减少毛刺
採用磨料砂的水刀切割,切口只有较少的毛刺。
7、 编程迅速
程式主要是由CAD製图软体生成,你可以在layout中随意设计线图,或输入从其他软体中生成的DXF档案,另外,机器支持第三方软体,如nesting嵌套排版软体(用于把图形在工件中添满,能最大限度地减少工件损耗)。
8、 快速的编程
可以把其他软体生成的程式调入机器,它能够从CAD建立起刀具路径,并能把刀头的精确定位和切割速度在超过2000点/英寸(800点/cm)计算出来,你需要做的只是指定你要切割的材料和厚度,其他的工作交给机器去完成。
9、 与其他设备组合,可以进行分别操作
水切割机可和其他的加工设备组配(如钻削头),充分利用其性能,最佳化材料利用程度。
10、 减少调整次数
对工件只需要很小的侧压就能固定好,减少複杂的装夹带来的麻烦。
11、无切割方向之限制 → 可完成各种不同的切割形状。
12、所产生横向及纵向的作用力极小 → 可降低设定时间及使用夹治具的成本。
13、用同一种机器即可完成钻孔及切割功能 → 可降低製程时间及切割成本。
14、不会产生热效应或变形或细微的裂缝 → 不需二次加工,可节省时间及製造成本。
15、不会产生具毒性的气体 → 可为操作人员提供更好的工作环境。
16、不会产生毛边 → 可缩短工件製造所需时间及製造成本。
17、切口细 → 可减少大量废弃材料的产生,节省直接製造成本。
18、一次即可完成工件之切割且拥有良好的切边品质 → 可降低製程时间及成本。
19、依设计及工件材质的不同来作弹性的调整 → 可缩短从接单至成品产出的时间,提升产能,为企业带来更多的商机。

切割技术

由于能量梯度的作用,雷射、气体等离子、射流等切割手段在切面越深时(距喷嘴越远),切割能力越差,所以所形成的切割面往往不垂直于工件表面,被称之为切割斜度,这是所有切割手段的一个固有缺陷。虽然通过提高切割能量或降低切割速度可以部分减小切割斜度,但依然存在不能完全垂直切割的问题。于是,可倾斜切割头的构想于1997 年被提了出来,国际上已有商用产品,这是解决切割斜度,提高精度最直接有效的方法。其原理是通过在原有三轴平台的基础上再增加2 个旋转轴,刀头可向任何方向摆动,并利用预先在系统中设定的斜度模型,通过对切割轨迹的实时计算,再根据被切工件的材料与厚度进行修正,在切割的过程中不断地摆动切割头,使得切割出来的工件达到完美的无斜度状态。

相关问题

切割材料

超高压水刀可切割各种厚、坚硬之材料:如不鏽钢、铝、铜、钢铁、大理石、合金金属、玻璃、塑胶、陶瓷、磁砖及各种可看得到之材料。

切割精度

其切割工件之精度介于0.1mm~0.25mm之间。工件之精度决定于机器之精度、切割工件之大小及厚度。

切隙宽度

需视切割工作材质大小厚薄与所使用的喷嘴而定。一般而言,加砂切割之切口约为1.0mm至1.2mm。随着砂刀管的直径扩口,其切口也就愈大。

切割斜边

所运转之切割速度决定其斜边品质。大部份所看到好的切割品质之单侧斜边为0.1mm左右。

适用範围

一般而言,以複杂图案、厚、难切、易碎与怕热之材料,最适合使用水刀切割为加工设备。
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