水槍切割就是水射流切割,俗稱水刀。隨著科技的發展,這種冷切割方法將得到更多領域的應用,在這裡簡要介紹水切割是怎麼一回事。
一,切割原理
水射流切割屬於一種新型冷加工工藝,它能在條件惡劣且嚴禁菸火的現場使用,得到了廣泛的重視,水射流切割是集機械、電子、計算機、自動控制技術為一體的高新科技成果,是近幾年來才發展起來的一種嶄新的材料加工方法。
水射流切割的原理是利用一定高壓的純水或帶有切割磨料的液漿,經切割噴管射出具有高密度衝擊的液柱,直衝被加工物體進行切割。按水壓高低的不同,可分為低壓和高壓水射流切割兩種。
二,切割特點
水射流切割技術有下列特點:
(1)切割的水射流壓力大水射流壓力為幾十到幾百兆帕,以2~3倍聲速產生巨大射流能量密度來切割物體。被切割工件的切口溫升很低,一般溫度不超過100℃,這是與其他熱切割工藝相比最為突出的優點。這樣,它就排除了被切割工件產生變形、切口部分的熱影響區和組織變化的可能性。它在嚴禁菸火的場合,如海洋石油鑽井平臺、煉油廠、大型油罐、油氣輸送管路等處,能安全可靠地使用。
(2)水射流切割的切口質量十分優異,切口表面平滑,不存在任何毛刺和氧化殘跡,切口的間隙很窄,用純水切割,一般可控制在0.1mm以內;添加一定切割磨料則在1.2-2.0mm之間,切口不需要進行二次加工,簡化了加工程序。
(3)切割屏度範圍比較寬水射流的切割厚度範國較寬,最大切厚度可大於100mm。對於厚為2.0mm的特殊鋼板,切割速度可達100cm/min,儘管水射流切割速度略遜於雷射切割,但它在切割過程中不會產生大量的切割熱,所以在實際應用上,水射流切割更具有優越性。
(4)切割對象廣泛這種切割方法不僅適用於金屬和非金屬的切割,也適用於複合材料、熱敏感材料的加工。
(5)優良的操作環境水射流切割過程中無輻射線、無飛濺粒子,避免了灰塵飛揚現象,環境不受汙染。即使是磨料水射流切割,磨料的粉塵和切割屑也能直接被水流衝走,進入收集器內,確保了操作者的身體健康,可稱得上是一種綠色環保的加工方法。由於水射流切割有上述優點,在航空航天、原子能、石油、化工、水下工程及建築等行業均有廣泛應用的前景。
三、切割工藝
(1).切制方法
目前的水射流切割方法有低壓和高壓水射流兩種
低壓水射流切割是將高壓水(14-69MPa)和切割磨料首先在一加壓儲罐內進行預混合,然後將混合好的磨料液漿經過一軟管直接送到割槍內進行切割,被切割工件可以在遠離切割電源500m處或者水下進行切割。
高壓水射流切割是將高壓水(大於240MPa)和乾燥磨料分別通過各自軟管輸送,然後在割槍的混合腔內進行混合,並完成物件的切割加工,被切割加
料則工工件一般在切割電源附近進行。
低壓和高壓水射流切割在相同條件下進行切割加工時,前者水和切割磨料的消耗為後者的1/8~1/3;從割槍的結構上看,低壓水射流切割的割槍相對簡單些;從能量消耗來看,低壓水射流切割所耗能量較小。所以目前低壓水射流切割為最有效的切割方法。
(2).切割磨料
水射流切割所用的磨料,主要有金剛砂、橄欖石、石榴石、煉銅爐渣和氧化物。其中煉銅爐渣較為理想,一是它的價格低,只有精鋼砂的1/8~1/10;更主要的是它的切割速度比金剛砂快30%。這是由於煉銅爐渣的顆粒比較尖銳,在切割過程中,當它們
與切割工件相撞後被破碎,從而形成較多的切割刀。另外,用金剛砂進行水射流切割時,切割磨料容易嵌入母材,從而對切割處的某些性能,如焊接接頭力學性能,會產生不良影響,而用煉銅爐渣作為切割磨料就能克服這一瑕疵。
般要求切割磨料的粒度為0.2~1.5mm,這主要取決於切割噴槍的噴嘴直徑。切割磨料可收回,反覆使用2~3次,然後經過篩選,將過分細碎磨料去掉。
(3).切割噴嘴所用材質
對於切割噴嘴除了有足夠韌性和硬度外,更主要是有良好的耐磨性,才能有效地減少切割噴嘴的磨損,從而提高其使用壽命。由於噴嘴內徑的磨損,將使切口的縫隙變寬,導致切口斷面的垂直度降低。通常選用鎢、矽或者硬質合金作為切割噴管的材料,但使用壽命均不夠理想,目前認為選用藍寶石作為噴管的材料較為適合。
(4).切割工藝
水射流切割常用的切割材料及其切割工藝參數見圖1。
鑑於水射流切割已發展為一種精密加工工藝,它對設備提出了高精度的要求,水射流切割機將是一臺精密加工工具機。這種設備的技術特性完全相當於精密的雷射切割機。它由高壓水射流發生器(增壓裝置)、水刀切割頭、數控切割平臺、CNC控制器系統以及計算機、控砂輔助裝置等組成,使用這種工藝目前正日益增多。