水射流加工——工作原理、应用优缺点
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，其中使用高速水射流从工件表面去除材料。 WJM 可用于切割较软的材料，如塑料、橡胶或木材。为了切割较硬的材料，如金属或花岗岩，将研磨材料混合在水中。当一种磨料在水中用于加工过程时，称为磨料水射流加工（AWJM）。
工作原理
它基于水侵蚀的原理。当高速水射流撞击表面时，就会发生材料的去除。纯水射流用于加工较软的材料。但是为了切削较硬的材料，一些磨粒与水混合进行加工，称为AWJM（Abrasive Water Jet Machining）
研磨材料
AWJM中最常用的磨料颗粒是石榴石和氧化铝。沙子 (SiO2) 和玻璃珠也可用作磨料。磨粒的作用是增强水射流的切削能力。
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水射流加工主要部件
水射流加工的各个部位是
1.液压泵
它用于在加工过程中循环储罐中的水。泵以约 5 巴的低压将水输送到增压器。还使用了增压器，将水的初始压力增加到 11 bar，然后再将其输送到增压器。
2.液压增压器
它用于将水的压力增加到非常高的压力。它从 4 bar 的泵中接收水，并将其压力增加到 3000 到 4000 bar。
3.累加器
它临时储存高压水。当需要大量压力能时，它会供应该流体。消除了加工过程中的压力波动条件。
4. 混合室或管
它是一个真空室，磨料颗粒在其中与水混合。
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
水的流量是通过流量调节器来调节的。
7. 喷嘴
它是水射流加工中用来将水的压力能转化为动能的装置。此处喷嘴将水射流的压力转换为高速水射束。喷嘴的尖端由红宝石或金刚石制成，以防止其被侵蚀。
8. 排水捕集系统
加工后，在排水和捕集器系统的帮助下，水中的碎屑和加工颗粒被分离出来。它从水中去除金属颗粒和其他不需要的颗粒，并将其送回水库以供进一步使用。
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水射流加工工作
- 在泵的帮助下，蓄水池中的水被泵送到增压器。
- 增压器将水压从 5 巴增加到 3000 至 4000 巴。来自增压器的高压水被移动到喷嘴以及蓄能器中。
- 蓄能器储存高压水，并在需要时随时供应。用于消除加工硬质材料时高压要求的波动。
- 然后高压水通过喷嘴，水的高压能量在此转化为动能。极高速的水射流 (1000 m/s) 通过喷嘴以窄束的形式喷出。
- 石榴石或氧化铝等磨料在喷嘴内与水混合。喷嘴中有一个混合室，磨料在此与高压水混合。
- 这种高速水射流在撞击 w/p 表面时会去除其中的材料。
- 加工后的水射流由排水和捕集系统收集。在这里，水中的碎屑和金属颗粒被去除，并被供应到水箱中。
优点
- 它能够在不破坏其原始结构的情况下切割材料。之所以会这样，是因为没有热影响区 (HAZ)。
- 它能够对材料进行复杂而复杂的切割。
- 此加工过程中的工作区域保持清洁无尘。
- 由于没有活动部件，因此运行和维护成本低。
- 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、塑料或木材等较软的材料 (WJM) 以及花岗岩等较硬的材料 (AWJM)。
- 它是环保的，因为它不会产生任何污染或有毒产品。
- 加工精度更高。可以轻松实现 ± 0.005 英寸数量级的公差。
缺点
- 用于切割较软的材料。但 AWJM 可以切割厚度有限的较硬材料。
- 此工艺无法加工非常厚的材料。
- WJM 的初始成本很高。
应用程序
- 水射流加工用于采矿、汽车和航空航天等各个行业，用于执行切割、成型和铰孔操作。
- 通常通过水射流（WJM 或 AWJM）加工的材料有橡胶、纺织品、塑料、泡沫、皮革、复合材料、瓷砖、石玻璃、食品、金属/纸张等等。
- WJM 主要用于切割柔软且易于加工的材料，例如薄板和箔、木材、有色金属合金、纺织品、蜂窝、塑料、聚合物、皮革、冷冻等。
- AWJM 通常用于加工那些坚硬且难以加工的材料。用于加工钢、铝等商业材料的厚板、增强塑料、金属基体、陶瓷基复合材料、层状复合材料、石材、玻璃等。
- 除机加工外，高压水射流还用于除漆、手术、清洁、喷丸去除残余应力等。
- AWJM 还可用于执行钻孔、型腔铣削、车削和铰孔。
工业技术