一、切割原理
水射流(liu)切(qie)割(ge)屬(shu)于一(yi)種(zhong)新型冷加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝，它能在條件惡劣且嚴(yan)禁煙火的現場(chang)使(shi)用，得到了廣(guang)泛(fan)的重視，現給予(yu)介(jie)紹。水射流(liu)切(qie)割(ge)是集機械、電子、計算(suan)機、自(zi)動控制技術為一(yi)體的高新科技成(cheng)果，是近幾年來才發展起(qi)來的一(yi)種(zhong)嶄(zhan)新的材(cai)料加工(gong)(gong)方法(fa)。
水(shui)(shui)射(she)流切(qie)(qie)割(ge)的原(yuan)理是利(li)用一定(ding)高壓的純水(shui)(shui)或(huo)帶(dai)有切(qie)(qie)割(ge)磨料的液(ye)漿，經切(qie)(qie)割(ge)噴管射(she)出具有高密度沖擊的液(ye)柱(zhu)，直(zhi)沖被加工物體進行切(qie)(qie)割(ge)。按(an)水(shui)(shui)壓高低的不同(tong)，可分為(wei)低壓和高壓水(shui)(shui)射(she)流切(qie)(qie)割(ge)兩(liang)種，圖6-17和圖6-18為(wei)水(shui)(shui)射(she)流切(qie)(qie)割(ge)工藝原(yuan)理示意圖。
二、切割特點
水(shui)射流切割技(ji)術有下列特點：
1. 切割的水射流壓力(li)大
水射流壓(ya)力(li)為幾十到(dao)幾百兆(zhao)帕，以2～3倍聲速(su)產生(sheng)(sheng)巨大(da)的射流能量密度來切(qie)(qie)(qie)割物體。被(bei)切(qie)(qie)(qie)割工件的切(qie)(qie)(qie)口(kou)溫(wen)(wen)升很低，一般溫(wen)(wen)度不超過100℃，這是與其他熱(re)切(qie)(qie)(qie)割工藝相比最為突出的優點。這樣(yang)，它(ta)就排除了被(bei)切(qie)(qie)(qie)割工件產生(sheng)(sheng)變形、切(qie)(qie)(qie)口(kou)部分的熱(re)影響區和(he)組織(zhi)變化的可能性。它(ta)在嚴禁煙火(huo)的場合，如海洋石油(you)鉆井平(ping)臺、煉油(you)廠、大(da)型油(you)罐(guan)、油(you)氣輸送管路等處，能安全可靠地使用。
2. 水(shui)射流切割(ge)的切口質量十分優異(yi)
切(qie)(qie)口(kou)表面平(ping)滑，不存(cun)在任何毛(mao)刺和(he)氧化(hua)殘跡，切(qie)(qie)口(kou)的間隙很窄，用純水切(qie)(qie)割，一(yi)般(ban)可(ke)控制(zhi)在0.1mm以內；添(tian)加(jia)(jia)一(yi)定切(qie)(qie)割磨料(liao)則(ze)在1.2～2.0mm之間。切(qie)(qie)口(kou)不需要進行二次加(jia)(jia)工，簡(jian)化(hua)了加(jia)(jia)工程序(xu)。
3. 切(qie)割厚度范圍比較寬
水射流的切(qie)(qie)(qie)割厚(hou)(hou)度(du)范(fan)圍比較寬，最大切(qie)(qie)(qie)割厚(hou)(hou)度(du)可大于(yu)100mm。對于(yu)厚(hou)(hou)為2.0mm的特(te)殊鋼(gang)板，切(qie)(qie)(qie)割速度(du)可達(da)100cm／min，盡管水射流切(qie)(qie)(qie)割速度(du)略遜(xun)于(yu)激(ji)光切(qie)(qie)(qie)割，但(dan)它在切(qie)(qie)(qie)割過程中不會(hui)產(chan)生(sheng)大量(liang)的切(qie)(qie)(qie)割熱，所以在實(shi)際應用上，水射流切(qie)(qie)(qie)割更具(ju)有優(you)越性。
4. 切割對象廣泛
這(zhe)種切割(ge)方法不(bu)僅適用于(yu)(yu)金屬(shu)(shu)和非金屬(shu)(shu)的切割(ge)，也(ye)適用于(yu)(yu)復合材料(liao)、熱敏感(gan)材料(liao)的加工。
5. 優良的操作環境
水(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)過程中無(wu)輻(fu)射線(xian)、無(wu)飛濺粒子，避免了(le)灰塵飛揚現象，環境不受污染。即使是(shi)磨(mo)(mo)料(liao)水(shui)射流(liu)切(qie)割(ge)，磨(mo)(mo)料(liao)的(de)粉塵和切(qie)割(ge)屑也能直接被水(shui)流(liu)沖走，進入收集器內，確保了(le)操作者(zhe)的(de)身體健康，可稱得上是(shi)一種綠色環保的(de)加工(gong)方法(fa)。
由于水射流切割有(you)上述優點(dian)，在航空航天、原子能、石(shi)油、化工(gong)、水下工(gong)程及建(jian)筑等行業(ye)均有(you)廣泛應用的前景。
三、切割工藝
1. 切割方法
目前(qian)的水射(she)流切割方(fang)法有低壓和高壓水射(she)流兩(liang)種。
低壓水射流(liu)切(qie)割(ge)(ge)是(shi)將高(gao)壓水（14～69MPa）和(he)切(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料(liao)首先在一(yi)加(jia)壓儲罐內進(jin)(jin)行(xing)(xing)預混合(he)，然后將混合(he)好的磨(mo)料(liao)液漿經過一(yi)軟管直接送到割(ge)(ge)槍內進(jin)(jin)行(xing)(xing)切(qie)割(ge)(ge)，如圖6-17所(suo)示。被切(qie)割(ge)(ge)工件可以在遠離切(qie)割(ge)(ge)電源500m處或者水下進(jin)(jin)行(xing)(xing)切(qie)割(ge)(ge)。
高(gao)壓水射流(liu)切割是將高(gao)壓水（大于240MPa）和干燥磨料分(fen)別(bie)通過各自軟管輸(shu)送(song)，然后在割槍的混合(he)腔內進(jin)行(xing)混合(he)，并完成物件的切割加工，如圖6-18所(suo)示。被切割加工工件一般在切割電源附(fu)近進(jin)行(xing)。
低壓(ya)和高壓(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)割在相同條件(jian)下進行切(qie)(qie)割加工時，前者(zhe)水(shui)(shui)和切(qie)(qie)割磨料的消耗僅為后者(zhe)的1/8～1/3；從(cong)割槍的結(jie)構上看，低壓(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)割的割槍相對簡單些；從(cong)能(neng)量消耗來看，低壓(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)割所耗能(neng)量較小。所以目前低壓(ya)水(shui)(shui)射(she)(she)流切(qie)(qie)割為最有(you)效的切(qie)(qie)割工藝(yi)。
2. 切割磨料
水(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)所用(yong)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)料，主(zhu)要(yao)有(you)金剛砂(sha)(sha)(sha)、橄欖石、石榴石、煉(lian)銅(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)和氧化(hua)物。其中煉(lian)銅(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)較(jiao)為理想，一(yi)是(shi)它的(de)(de)(de)價格(ge)低，只有(you)精(jing)鋼砂(sha)(sha)(sha)的(de)(de)(de)1/8～1/10；更主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)是(shi)它的(de)(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速度比(bi)金剛砂(sha)(sha)(sha)快30％。這是(shi)由于煉(lian)銅(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)的(de)(de)(de)顆粒(li)比(bi)較(jiao)尖銳(rui)，在切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)過程(cheng)中，當(dang)它們與切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)工件相撞后被破碎，從(cong)而形成較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)刀。另外，用(yong)金剛砂(sha)(sha)(sha)進(jin)行(xing)水(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)時，切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)磨(mo)(mo)料容易嵌入母材，從(cong)而對(dui)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)處的(de)(de)(de)某些性(xing)能(neng)(neng)，如焊接接頭(tou)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)，會(hui)產生不良影響(xiang)，而用(yong)煉(lian)銅(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)作為切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)磨(mo)(mo)料就(jiu)能(neng)(neng)克服(fu)這一(yi)瑕疵。
一般要(yao)求切(qie)割磨(mo)料的粒度為0.2～1.5mm，這主要(yao)取決于(yu)切(qie)割噴(pen)槍的噴(pen)嘴直徑(jing)。切(qie)割磨(mo)料可(ke)收回，反復使(shi)用2～3次，然后經過(guo)篩選，將過(guo)分細碎磨(mo)料去掉(diao)。
3. 切(qie)割噴嘴所用材質
對于切(qie)割噴(pen)(pen)嘴(zui)除(chu)了有足夠韌性和硬度(du)外，更(geng)主要是有良(liang)好的(de)耐磨(mo)(mo)性，才能(neng)有效(xiao)地(di)減(jian)小切(qie)割噴(pen)(pen)嘴(zui)的(de)磨(mo)(mo)損(sun)，從而提高其(qi)使用壽命。由于噴(pen)(pen)嘴(zui)內(nei)徑(jing)的(de)磨(mo)(mo)損(sun)，將使切(qie)口的(de)縫隙變寬，導致切(qie)口斷(duan)面的(de)垂直度(du)降(jiang)低。通常選用鎢、硅或者硬質合金作(zuo)為(wei)切(qie)割噴(pen)(pen)管的(de)材料，但使用壽命均不夠理(li)想，目前認為(wei)選用藍寶石作(zuo)為(wei)噴(pen)(pen)管的(de)材料較為(wei)適合。
4. 切割(ge)工藝
水(shui)射流切割常用的切割材(cai)料(liao)及其切割工(gong)藝參數見表6-23。
以低壓水射流切割工藝對不同厚板奧氏(shi)體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(yu)水(shui)(shui)(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割(ge)已(yi)發(fa)展為一種(zhong)精密加(jia)工工藝，它對(dui)設備(bei)提出(chu)了高精度的(de)(de)要求，水(shui)(shui)(shui)射流(liu)切(qie)(qie)割(ge)機將是(shi)一臺精密加(jia)工機床。這種(zhong)設備(bei)的(de)(de)技術特性完全相當于(yu)精密的(de)(de)激光切(qie)(qie)割(ge)機。它由(you)高壓水(shui)(shui)(shui)射流(liu)發(fa)生器（增壓裝置）、水(shui)(shui)(shui)刀切(qie)(qie)割(ge)頭、數控切(qie)(qie)割(ge)平臺、CNC控制器系統以(yi)及(ji)計算機、控砂輔助裝置等組成。
