简述水射流加工的应用范围 _水射流加工的主要原理

简述水射流加工的应用范围
1.水射流切割技术是近 20 年来发展起来的新技术和新工艺,其发展相当迅速。水射流不仅可以切割各类金属、非金属、塑性或脆性硬材料,而且工艺简单, 工件材料的物理、机械性能不会破坏。
在各种新材料与复合材料相继涌现的当今时代,水射流的冷切割性能是无与伦比的。
2.水射流切割分为纯水射流切割和磨料水射流切割两种。纯水射流切割是以纯水作为能量载体, 其结构简单,喷嘴磨损慢, 但切割能力差。磨料水射流切割以水和磨料磨料约占90% 的混合液作为能量载体,切割能力强,能切割几乎所有的材料, 其卓越的应用效果越来越被人们所认识。
3.水射流切割技术的应用
1. 汽车工业。
加工各种非金属材料, 如仪表板、毯、石棉刹车衬垫、门框、车顶玻璃、汽车内装饰板、橡胶、塑料燃气箱等。
2. 航空工业。可切割特种材料, 如钛合金、蜂窝状结构、碳纤维复合材料及层叠金属或增强塑料玻璃等。
如用水射流切割飞机叶片, 叶片的切割边缘无热影响区和加工硬化现象, 省去了后序加工。
3. 铸造工业。铸造工厂可用水射流切割技术去除工件外部的氧化铝、铸件上的型砂及陶瓷涂层等。
同时, 可切割常规方法难以切割的灰铸铁件。
4. 电子及电脑工业。可以进行印刷电路板及薄膜形状的成形切割。
5. 煤炭工业。对于煤矿井下危险环境中铺设轨道、检修设备等需要进行切割的作业。这些作业在高瓦斯等危险环境中采用传统的热切割方法不能直接进行,因为在切割时都伴有热,而利用磨料水射流切割技术 ,切割作业是在常温下进行 ,切割时无尘、无味、无气体产生,加工安全, 振动小, 噪音低 ,适合于防火、防爆、防反应、防瓦斯等危险场合 , 不污染环境。
水射流加工的主要原理高压水射流基本原理归之为:运用液体增压原理，通过特定的装置增压口或高压泵,将动力源电动机的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴又一换能装置，再将压力能转变成动能，从而形成高速射流WJ 。因而又常叫高速水射流。
高压水射流系统见图1，主要由增压系统、供水系统、增压恒压系统、喷嘴管路系统、数控工作台系统、集水系统及水循环处理系统等构成。油压系统低压油10～30MPa推动大活塞往复来回移动，其方向由换向阀自动控制。供水系统先对水进行净化处理，并加入防锈添加剂等，然后由供水泵打出低压水从单向阀进入高压缸。增压恒压系统包括增压器和蓄能器两部分，增压器获得高压原理如图2所示，即利用大活塞与小活塞面积之差来实现，理论上:A大·P油=A小·P水, P出水=A大/A小·P油, 增压比即大活塞与小活塞面积之比，通常为10:1～25:1，由此，增压器输出高压水压力可达100MPa~750MPa 。由于水在400Mpa时其压缩率达12%，因而活塞杆在走过其整个行程八分之一后才会有高压水输出。
活塞到达行程终端时，换向阀自动使油路改变方向图中虚线箭头所示，进而推动大活塞反向行进，此时高压水在另端输出。如果将此高压水直接送到喷嘴，那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的图3中虚线，而且这对管路系统产生周期性振荡，为获得稳定的高压水射流，常在增压器和喷嘴回路之间设置一蓄能恒压器，消除水压脉动，达到恒压之目的，常能控制脉动量在5%之内图3实线。
射流的水射流或液体射流液体从喷管或孔口中喷出,脱离固体边界的约束,在液体或气体中作扩散流动，称为射流。射流一般为紊流流型，具有紊动扩散作用，能进行动量、热量和质量传递，应用于水力发电、消防水枪、农田喷灌、污染扩散、人工喷泉、水力采矿、土石方冲挖等。
不淹没射流流入气体中的液体射流，称为不淹没射流。大气中的水射流由于紊动掺气，沿射流方向，依次分为紧密部分、破裂部分和分散部分图
1. 。水竖直射流所能达到的高度He小于喷口的总水头H，两者之间的关系用下列公式表示He=H/1+ΨH；Ψ=0.00025/b+1000b
3.式中 b为喷口直径。射流紧密部分高度Hd可按下式求出Hd=βHe。β根据试验决定,随He的增大而减少，当He在7～30米之间时，β约在0.84～0.72之间。
淹没射流流入相同介质中的液体射流，称为淹没射流。淹没射流与周围静止介质发生动量和质量交换，卷吸附近介质随射流一同流动,流量不断增加,流速不断减小和均化，横断面不断扩大。淹没射流可分为两个部分。
保持射流出口流速v0不变的部分,称为射流核心。因卷吸与掺混作用流速小于v0的部分，即射流核心与静止液体之间的部分，称为射流边界层。沿射流方向从出口断面至射流核心开始消失的所谓过渡断面，称为射流初始段；过渡断面以后的部分，称为射流主体段。