一、切(qie)割原理
水射(she)流(liu)切割屬(shu)于一(yi)(yi)(yi)種新(xin)型冷(leng)加工工藝，它能在條(tiao)件(jian)惡劣且(qie)嚴禁(jin)煙(yan)火(huo)的現場使用，得到(dao)了廣泛(fan)的重視，現給予介紹。水射(she)流(liu)切割是集(ji)機械(xie)、電子、計算機、自動控制技(ji)術為一(yi)(yi)(yi)體的高新(xin)科技(ji)成果，是近幾年來才(cai)發展起來的一(yi)(yi)(yi)種嶄新(xin)的材料加工方法。
水射(she)(she)流(liu)切(qie)割的原(yuan)理(li)是利(li)用(yong)一定(ding)高(gao)壓(ya)的純水或帶有切(qie)割磨料的液漿，經切(qie)割噴管射(she)(she)出具有高(gao)密度(du)沖擊(ji)的液柱(zhu)，直沖被加(jia)工(gong)物體進(jin)行(xing)切(qie)割。按水壓(ya)高(gao)低的不同，可分(fen)為低壓(ya)和高(gao)壓(ya)水射(she)(she)流(liu)切(qie)割兩種，圖6-17和圖6-18為水射(she)(she)流(liu)切(qie)割工(gong)藝原(yuan)理(li)示(shi)意圖。
二、切割特點(dian)
水(shui)射流切割技術有下列特點：
1. 切割的(de)水射流(liu)壓(ya)力大(da)
水(shui)射流(liu)壓力(li)為幾(ji)十到幾(ji)百兆帕，以(yi)2～3倍(bei)聲速產生巨(ju)大(da)的(de)射流(liu)能量密度來切(qie)割(ge)物體(ti)。被(bei)切(qie)割(ge)工(gong)(gong)件(jian)的(de)切(qie)口溫升很低，一般溫度不超過100℃，這是與(yu)其他熱(re)(re)切(qie)割(ge)工(gong)(gong)藝(yi)相(xiang)比最(zui)為突出的(de)優點。這樣，它就排除了被(bei)切(qie)割(ge)工(gong)(gong)件(jian)產生變形、切(qie)口部分的(de)熱(re)(re)影響區和組織變化的(de)可能性。它在嚴禁煙火的(de)場合，如海洋石油鉆井平臺、煉油廠、大(da)型油罐、油氣輸(shu)送管(guan)路等(deng)處，能安全可靠地使用(yong)。
2. 水射流切(qie)(qie)割的切(qie)(qie)口(kou)質量十分優異
切(qie)(qie)口表面(mian)平滑，不存在(zai)任何毛刺和(he)氧化殘跡，切(qie)(qie)口的間隙很窄，用純水(shui)切(qie)(qie)割，一般(ban)可控制在(zai)0.1mm以內；添(tian)加一定切(qie)(qie)割磨料則在(zai)1.2～2.0mm之間。切(qie)(qie)口不需要進行(xing)二(er)次加工(gong)，簡化了加工(gong)程序。
3. 切割厚度(du)范(fan)圍(wei)比較(jiao)寬
水射流(liu)(liu)的切(qie)(qie)割厚(hou)(hou)度范(fan)圍比較寬(kuan)，最(zui)大切(qie)(qie)割厚(hou)(hou)度可大于100mm。對(dui)于厚(hou)(hou)為2.0mm的特殊鋼板，切(qie)(qie)割速度可達100cm／min，盡管水射流(liu)(liu)切(qie)(qie)割速度略(lve)遜于激光切(qie)(qie)割，但它(ta)在切(qie)(qie)割過程中(zhong)不會產生大量(liang)的切(qie)(qie)割熱，所以在實(shi)際應用上，水射流(liu)(liu)切(qie)(qie)割更具有優(you)越性。
4. 切割對(dui)象(xiang)廣泛(fan)
這種切(qie)(qie)割(ge)方法不(bu)僅適用于金屬和非金屬的切(qie)(qie)割(ge)，也適用于復(fu)合材(cai)料、熱敏(min)感(gan)材(cai)料的加工。
5. 優良的(de)操作(zuo)環境
水射(she)流(liu)切割過程(cheng)中無輻(fu)射(she)線(xian)、無飛(fei)濺粒(li)子，避免了灰塵飛(fei)揚現象(xiang)，環境不受污染。即使是磨料水射(she)流(liu)切割，磨料的粉塵和切割屑也能直接(jie)被水流(liu)沖走，進入收集器內(nei)，確保(bao)(bao)了操作者(zhe)的身體健(jian)康(kang)，可(ke)稱(cheng)得(de)上是一種綠色(se)環保(bao)(bao)的加工(gong)方法。
由于水射流切割有(you)(you)上述優點，在航(hang)空(kong)航(hang)天、原子能、石油、化(hua)工、水下工程及建筑等行業均有(you)(you)廣泛應(ying)用的前景。
三、切割工藝
1. 切(qie)割方法
目前(qian)的水射(she)流切割方法有低壓(ya)和高壓(ya)水射(she)流兩(liang)種。
低壓水射流(liu)切(qie)(qie)(qie)割是將高壓水（14～69MPa）和切(qie)(qie)(qie)割磨料首先在(zai)(zai)一加壓儲(chu)罐(guan)內進(jin)行預(yu)混合，然后將混合好的(de)磨料液漿經過一軟管直(zhi)接(jie)送到割槍內進(jin)行切(qie)(qie)(qie)割，如圖6-17所(suo)示。被切(qie)(qie)(qie)割工件(jian)可以在(zai)(zai)遠離切(qie)(qie)(qie)割電源500m處(chu)或者水下(xia)進(jin)行切(qie)(qie)(qie)割。
高壓(ya)水射流切割是將高壓(ya)水（大于240MPa）和干(gan)燥磨料分別通過(guo)各自軟管(guan)輸(shu)送，然后(hou)在割槍的(de)混合腔(qiang)內(nei)進行混合，并完成(cheng)物件(jian)(jian)的(de)切割加工，如圖6-18所示(shi)。被(bei)切割加工工件(jian)(jian)一般在切割電源附近(jin)進行。
低壓(ya)和(he)(he)高壓(ya)水射流(liu)(liu)(liu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)在相同條(tiao)件下進行切(qie)割(ge)(ge)(ge)加工時，前者水和(he)(he)切(qie)割(ge)(ge)(ge)磨料的(de)消耗(hao)僅為后(hou)者的(de)1/8～1/3；從割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)的(de)結構上看，低壓(ya)水射流(liu)(liu)(liu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)的(de)割(ge)(ge)(ge)槍(qiang)相對簡單些；從能(neng)量(liang)消耗(hao)來(lai)看，低壓(ya)水射流(liu)(liu)(liu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)所耗(hao)能(neng)量(liang)較小。所以目前低壓(ya)水射流(liu)(liu)(liu)切(qie)割(ge)(ge)(ge)為最有(you)效的(de)切(qie)割(ge)(ge)(ge)工藝。
2. 切割(ge)磨料
水射流切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)所用(yong)的(de)磨(mo)料(liao)，主(zhu)(zhu)要(yao)有金(jin)剛砂(sha)(sha)(sha)、橄(gan)欖石、石榴石、煉(lian)銅(tong)(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)和氧化物(wu)。其(qi)中煉(lian)銅(tong)(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)較(jiao)為(wei)理想，一是它(ta)(ta)的(de)價格低，只(zhi)有精鋼砂(sha)(sha)(sha)的(de)1/8～1/10；更主(zhu)(zhu)要(yao)的(de)是它(ta)(ta)的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)速度(du)比金(jin)剛砂(sha)(sha)(sha)快30％。這是由于煉(lian)銅(tong)(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)的(de)顆(ke)粒比較(jiao)尖銳，在切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)過程中，當它(ta)(ta)們與切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)工件(jian)相撞(zhuang)后(hou)被破碎(sui)，從(cong)而形成(cheng)較(jiao)多(duo)的(de)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)刀。另(ling)外(wai)，用(yong)金(jin)剛砂(sha)(sha)(sha)進行水射流切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)時，切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料(liao)容易(yi)嵌(qian)入母材，從(cong)而對切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)處的(de)某些性(xing)能，如焊(han)接接頭力學性(xing)能，會產生不良影(ying)響(xiang)，而用(yong)煉(lian)銅(tong)(tong)爐(lu)渣(zha)(zha)作為(wei)切(qie)(qie)(qie)割(ge)(ge)磨(mo)料(liao)就能克服這一瑕(xia)疵。
一般要求切割磨料的(de)粒度為0.2～1.5mm，這主要取決于切割噴槍的(de)噴嘴直徑。切割磨料可收回，反復使用2～3次，然后(hou)經(jing)過(guo)篩選，將(jiang)過(guo)分(fen)細碎磨料去(qu)掉。
3. 切割噴嘴(zui)所用材質(zhi)
對于切(qie)割(ge)噴(pen)嘴(zui)(zui)除了(le)有(you)足夠韌性(xing)和(he)硬度外，更主要是(shi)有(you)良好的(de)(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)，才能有(you)效地(di)減小(xiao)切(qie)割(ge)噴(pen)嘴(zui)(zui)的(de)(de)磨(mo)損，從而提(ti)高其使用(yong)壽命。由于噴(pen)嘴(zui)(zui)內徑的(de)(de)磨(mo)損，將使切(qie)口的(de)(de)縫隙變寬(kuan)，導(dao)致切(qie)口斷面的(de)(de)垂(chui)直度降(jiang)低。通常(chang)選用(yong)鎢(wu)、硅或(huo)者硬質合金作為(wei)(wei)切(qie)割(ge)噴(pen)管(guan)的(de)(de)材(cai)料(liao)，但(dan)使用(yong)壽命均不(bu)夠理想(xiang)，目前(qian)認為(wei)(wei)選用(yong)藍(lan)寶石作為(wei)(wei)噴(pen)管(guan)的(de)(de)材(cai)料(liao)較為(wei)(wei)適(shi)合。
4. 切割工藝(yi)
水射(she)流(liu)切(qie)割常用的切(qie)割材料及其切(qie)割工藝參數見表6-23。
以低壓水射流切割工藝對不同厚板奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)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(jian)于(yu)水射流(liu)切(qie)割已發展為一種(zhong)精(jing)密加工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝，它(ta)(ta)對(dui)設(she)備(bei)提(ti)出了(le)高精(jing)度的(de)要求(qiu)，水射流(liu)切(qie)割機(ji)將(jiang)是(shi)一臺精(jing)密加工(gong)(gong)(gong)機(ji)床。這種(zhong)設(she)備(bei)的(de)技(ji)術(shu)特性完全相(xiang)當于(yu)精(jing)密的(de)激光切(qie)割機(ji)。它(ta)(ta)由高壓(ya)水射流(liu)發生器(qi)（增壓(ya)裝置(zhi)）、水刀切(qie)割頭、數控切(qie)割平(ping)臺、CNC控制器(qi)系統以及(ji)計算機(ji)、控砂(sha)輔助裝置(zhi)等組成。
