水射流加工——工作原理、优缺点及应用

水射流加工（WJM）也称为水射流切割，是一种非传统的加工工艺，其中高速水射流用于去除工件表面的材料。WJM可用于切割较软的材料，如塑料、橡胶或木材。为了切割金属或花岗岩等较硬的材料，在水中混合研磨材料。当研磨材料在水中用于加工过程时，它被称为磨料水射流加工（AWJM）。

工作原理

它是基于水的侵蚀原理。当高速水射流撞击表面时，材料就会被清除。纯水射流用于加工较软的材料。但为了切割较硬的材料，一些磨料颗粒和水混合进行加工，这被称为磨料水射流加工（AWJM）

磨料

AWJM中最常用的磨料颗粒是石榴石和氧化铝。砂（Si02）和玻璃珠也可用作磨料。磨料颗粒的作用是增强水射流的切割能力。

另见：

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• 激光束加工-主要部件、原理、工作和应用
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水射流加工的主要部件

介绍了水射流加工的各个部分

1.液压泵

它用于在加工过程中循环来自储罐的水。该泵以约5巴的低压将水输送至增强器。还使用了一个增压器，在将水输送到增强器之前，将水的初始压力增加到11巴。

2.液压增强器

它用于将水压提高到非常高的压力。它以4巴的压力从泵接收水，并将压力增加到3000至4000巴。

3.累加器

它临时存储高压水。当需要大量的压力能时，它提供液体。它消除了加工过程中的压力波动情况。

4.混合室或混合管

这是一个真空室，磨料颗粒在其中混合到水中。

5.控制阀：

它控制水射流的压力和方向。

6.流量调节器或阀门

水流在流量调节器的帮助下进行调节。

7.管口

它是在水射流加工中将水的压力能转化为动能的装置。在这里，喷嘴将水射流的压力转换为高速水射流束。喷嘴尖端由红宝石或钻石制成，以防止腐蚀。

8.排水和捕集系统

加工后，在排水和捕集系统的帮助下，从水中分离出碎屑和加工颗粒。它去除水中的金属颗粒和其他不需要的颗粒，并将其送回蓄水池进一步使用。

另见：

• 超声波机械加工（USM）-主要部件、工作原理、优缺点及应用
• 上铣和下铣的区别——哪一个更好？
• 什么是车床？主要部件、操作和工作原理

水射流加工的工作原理

1. 蓄水池中的水在泵的帮助下被泵送到增强器。
2. 增强器将水压从5巴增加到3000至4000巴。来自增强器的高压水与蓄能器中的高压水一样被输送到喷嘴。
3. 蓄能器存储高压水，并在需要时随时提供高压水。用于消除加工硬质材料时高压要求的波动。
4. 然后，高压水被输送到喷嘴，在那里，水的高压能被转换为动能。一股非常高速的水射流（1000 m/s）以窄束的形式通过喷嘴喷出。
5. 磨料（如石榴石或氧化铝）在喷嘴内与水混合。喷嘴中有一个混合室，磨料在其中与高压水混合。
6. 这种高速水射流在撞击w/p表面时会将材料从中清除。
7. 加工后的水射流由排水和捕集系统收集。在这里，从水中清除碎屑和金属颗粒，并将其供应至蓄水池。

优势

• 它能够在不干扰其原始结构的情况下切割材料。这是因为没有热影响区（HAZ）。
• 它能够在材料上产生复杂的切割。
• 加工过程中的工作区域保持清洁无尘。
• 由于它没有活动部件，因此运行和维护成本较低。
• 由于不产生热量，对工件的热损伤可以忽略不计。
• 它能够切割橡胶、塑料或木材等较软材料（WJM）以及花岗岩等较硬材料（AWJM）。
• 它是环保的，因为它不会产生任何污染或有毒产品。
• 它具有更高的加工精度。可以轻松实现±0.005英寸的公差。

缺点

• 它用于切割较软的材料。但AWJM可以切割厚度有限的较硬材料。
• 很厚的材料不能用这种方法加工。
• WJM的初始成本很高。

应用

• 水射流加工用于采矿、汽车和航空航天等行业，用于切割、成型和铰孔操作。
• 通常通过水射流（WJM或AWJM）加工的材料包括橡胶、纺织品、塑料、泡沫、皮革、复合材料、瓷砖、石玻璃、食品、金属/纸等。
• WJM主要用于切割柔软且易于加工的材料，如薄板和箔材、木材、有色金属合金、纺织品、蜂窝、塑料、聚合物、皮革、冷冻材料等。
• AWJM通常用于加工那些坚硬且难以加工的材料。用于加工钢、铝和其他商业材料、增强塑料、金属基和陶瓷基复合材料、层状复合材料、石材、玻璃等厚板。
• 除机加工工艺外，高压水射流还用于油漆去除、手术、清洁、喷丸以消除残余应力等。
• AWJM还可用于执行以下操作：钻孔衣袋碾磨，车削和铰孔。