水刀切割的优点和缺点

磨料水刀法是否适用于 2 轴金属切割？

现代水射流切割起源于使用水（尽管压力相对较低）切割纸张和食品等软材料，这可以追溯到 1930 年代。由于高压技术和设备的发展，今天的研磨方法已经能够进行精密金属切削。

但是水刀切割对小金属零件的 2 轴切割有意义吗？评估该过程的优缺点对于决定该方法是否满足您的需求至关重要。

磨料水射流切割的一些优点

一种利用高压水和粒状磨料（主要是石榴石粉末）切割金属的水射流。通过这种方式，水射流切割通常用于在 X/Y 轴上制作大型平板金属或复合材料的复杂形状。

在喷嘴处添加磨料提高了高 PSI 水流的切割能力。它还允许机器使用仅用水进行定位（或“快速”），然后使用磨料切割工件。

磨料水射流切割不会产生热量。这意味着它可用于切割各种金属以及塑料和其他材料，而不会熔化、扭曲或翘曲。如果需要，该方法的公差可以接近 ± 0.005" (0.127 mm)。

根据切割零件的最终用途，金属水刀切割还可以提供不同的切割边缘质量。这些差异是通过改变过程的速度来实现的；当目标是分离材料而不考虑切割边缘时，可以使用更快的速度。但是，如果零件需要具有紧密的公差和更光滑的边缘光洁度，则需要较慢的切削速度。因此，边缘质量会影响工作成本，质量更好的边缘需要更长的时间来生产。

水刀切割的一些缺点

与激光束一样，水刀切割流在最集中时最有效。但在切割油管时，空隙会导致水流扩散，迅速失去其精度和切割能力。

同样，绞合或纤维材料会像蜂窝一样，也可能在流中“蠕动”，导致切割不良。此外，在切割纤维材料时，一些水射流会在要切割的材料周围“滑动”，而不是穿过它并进行干净的切割。这可能会导致通常称为笔尖的有缺陷的端切。

为确保水射流切割的最佳切割，正确的支座高度（水射流喷嘴出口与工件之间的距离）为 1 毫米（0.0394 英寸）至 1.5 毫米（0.0591 英寸）。这对于根本不允许如此接近的 3D 零件是不切实际的。

一个更常见的后果是，对于精密尺寸，水刀切口始终具有锥形形状。这种锥度会对精度公差造成严重破坏，具有锥形和桶形效应。虽然现代水刀切割机通过“倾斜”喷嘴来补偿这些影响，但切割表面可能会出现弯曲图案，从而导致切割倾斜。

磨料粉末问题

磨料水射流金属切割要求被切割的金属比作为水射流的一部分送入喷嘴的磨料粉末更软。因此，例如，虽然可以使用石榴石粉末通过水射流加工切割钨，但它非常具有挑战性，因为钨和石榴石的莫氏硬度非常接近。

水刀磨料石榴石以 60,000 PSI 或更高的速度喷射，石榴石粉末可以粗糙或磨砂周围任何暴露材料的饰面。这种雾化可能是纯粹的装饰性——或者如果它影响表面光洁度和材料的 Ra 值，它可能是功能性的。

平均水刀切割设置每切割一分钟会产生 2 磅的石榴石磨料功率。当然，废料的多少取决于切口的厚度、材料和其他因素。但作为一项规则，需要 15 分钟才能切割的东西会产生 30 磅研磨性石榴石碎片，并混入大量水。这成为一个主要的处置问题。

此外，实际使用的石榴石粉中只有约 5% 起到切割作用；天平只是水射流路径的一部分。研究发现，弹射后，部分石榴石发生断裂。这使得回收石榴石粉末再利用变得困难；虽然不沉闷，但破碎的介质不会提供适当的切割作用。

水刀还是不水刀？

与其他精密金属切割方法一样，磨料水射流切割也需要权衡取舍——这些问题需要权衡利弊。但是，对于小型精密管、棒和线材的 2 轴切割等应用，其他方法可能是更好的选择。

做出决定需要深入了解您的独特应用及其特定参数，以及了解其他选项。

水刀切割与其他精密金属切割方法相比如何？继续阅读以找出答案。