水刀切割历史 – 水刀切割机的起源

水射流切割技术是最常见的方法之一，您可以在许多不同的结构中找到它的应用——从高品质的厨房大理石台面到工业工具和工艺。

如果您查看使水刀切割成为可能的设备，它看起来非常复杂和高端。然而，这个过程背后的历史比你想象的要古老。

以下是对水刀切割技术的起源及其从那时起的演变的更深入了解：

谁发明了水刀切割？

Norman Franz 获得了水刀切割机的第一项专利。他是英属哥伦比亚大学的教授。他的工艺使用压力为 10,000 psi 的水。

水射流切割的历史起源于 19 世纪中叶，最早的应用是去除粘土和砾石沉积物。利用水射流进行采矿称为水力侵蚀采矿。

甚至在 1850 年代，俄罗斯和新西兰也有使用水射流切割的实例，用于挖掘煤矿。

改良形式的水射流切割也用于黄金开采，以清除金脉中的泥土和石头杂质。这些应用的水压仅为 800 psi 左右。事实上，美国的淘金热极大地推动了水刀技术在采矿中的应用。

在 1930 年代，美国和俄罗斯的工程师也优化了清洁铸件的工艺。然而，这些应用的水压仍然没有那么高，只有大约 1500 psi。

水射流是什么时候发明的？

有不同类型的水射流切割机。这些机器是在历史的不同时期开创的。以下是不同水刀切割机发明的时间表：

纯水射流切割是什么时候发展起来的？

水刀的历史自 1850 年代以来一直存在，用于采矿。然而，水射流切割的实际应用发生在 1930 年代，造纸公司用于切割厚令纸。

1933 年，威斯康星州的一家造纸公司使用这种工艺切割水平移动的纸令，最早记录了水刀的应用。

磨料水射流加工是什么时候发展起来的？

磨料水射流技术主要由一位名叫 Mohamed Hashish 的埃及裔美国工程师开发。这些磨料水射流切割机在商业上非常可行，并很快找到了应用。

虽然在 Mohamed Hashish 之前就出现了磨料水射流切割，但该技术的应用仅限于湿式喷砂。随着 Mohamed Hashish 的开发，现在可以将这些应用扩展到精确切割。

液体喷射加工是什么时候发展起来的？

John Parsons 在 1950 年代即兴创作并开发了液体喷射加工方法。这些机器通过使用 6900 bar 的压力完成加工。应用于航空航天设备和塑料的切割。

第一台商用水刀切割机是什么时候推出的？

水刀切割机在 1970 年代由 Bendix Corporation 引入商业市场。

水刀切割发展时间表

下面简单介绍一下水刀切割技术的发展历程：

1930-1940

• 低压水刀切割系统应用于造纸专利公司的切割加工。使用水刀切割纸张的技术由 Leslie Tirrell 和 Elmo Smith 开发。
• 虽然早期用于采矿的水射流切割技术具有非常宽的射流，但 1930 年代的新型水射流切割机看到了窄射流束的发展。
• 此时的主要问题是找到一个可以产生足够水压的可靠高压泵。

1940-1950

• 提高水刀切割机的水压，并将切割方法应用于汽车和航空领域。

1950-1960

• 1956 年，在卢森堡的 Durox 国际公司工作的 Carl Johnson 对该技术进行了创新，使其可用于切割柔软的塑料形状。
• 1958 年，一位航空工程师开发了可提供 100000 PSI (6900 bar) 压力的水刀切割机。这些刀具用于切割航空材料和塑料。这项技术利用了高超音速液体射流，这种射流也可以穿透合金，包括不锈钢。
• 虽然高压水可以有效地切割硬质材料，但也存在材料分层的问题。因此，需要对流程进行进一步修改。
• Norman Franz 正在试用磨料水刀机的初始运行。在他的实验中，磨料水射流用于切割木材。

1960-1970

• 水刀切割开始应用于切割石材、金属和聚乙烯。这些水刀切割机的压力较低（约 4000 bar）。
• 1962 年，Union Carbide 的一位名叫 Philip Rice 的工程师尝试使用在大约 50,000 psi 压力下工作的脉动水射流切割机。

1970-1980

• Bendix 公司推出了一种商用水刀切割系统，该系统已投放市场。这些切割机的主要成功是 Bendix 开发的刚玉晶体水射流孔。这些孔口可以承受非常高的水压。
• Mohamed Hashish 创造了一种耐用的磨料水刀喷嘴概念，可以承受磨料水刀切割过程。它彻底改变了行业，使磨料水刀切割适用于各种材料

1980-1990

• Boride Corp 开发了陶瓷碳化钨材料的磨料水射流切割喷嘴。
• 英格索兰成为磨料水刀切割机的主要供应商之一。

1990-2000

• Omax 推出了一种可移动水射流的水射流切割机运动控制系统。

2000-2010

• 开发可提高加工精度的零攻丝水刀切割。
• 开发可在工件上形成复杂切口的多轴水刀。

2010 年至今

• 水刀切割采用六轴设备，使这些机器能够创造出更复杂的形状。
• 提供大量与水刀切割机兼容的不同软件。该软件预装了常见切割形状的配置文件。

未来的水刀切割技术

水刀切割的最新趋势之一是开发更小的水刀切割机。较小的切割机确保制造商可以将水刀切割整合到他们现有的车间中，而不会过度考虑空间要求。

开发更小型的水刀切割机也为提供该技术的小型制造商提供了选择，而不是专卖店。

水刀切割的速度也是正在改进的因素之一。这可以通过增加水压和使用更高效的软件以及高计算能力来实现。

该技术正在改进的另一个领域是推动该过程中使用的超高压水泵的极限。这些超高压水泵将打破技术界限，即使是最厚的材料也能使用。

尾注

尽管水刀切割已经存在了一个多世纪，但该工艺仍在不断发展。每个行业都在直接使用水刀切割或使用这种方法制成的产品。

如果我们看看未来的趋势，在大多数制造商的装配线上发现水刀切割机也就不足为奇了。该工艺应用于几乎所有材料，增加了对这些机器的高需求。