水射流加工：使用 PDF 进行加工、零件、优势和应用
今天在 The Mechanical 博文中，我们将研究一种称为“磨料水射流加工”和“水射流加工”的先进制造工艺以及两者之间的区别。
让我们首先了解什么是水射流加工以及它是如何工作的？之后，我们将讨论它的优点、缺点和应用。
获取关于水射流加工的 PDF 副本 在这篇文章的最后。所以事不宜迟，让我们开始吧！
什么是水射流加工？
水射流加工 (WJM) 是一种先进的制造非传统加工工艺，其中高速水射流撞击工件并通过腐蚀工件材料进行加工。
在 WJM 工艺中，从喷嘴出来的水的压力在 60,000 psi 或 4136.85 bar 的范围内。
这意味着压力几乎是正常大气压（1 bar）的 4000 倍。
简单的水射流加工工艺无法加工硬质材料。它只能用于较软的材料，如橡胶、ABS、皮革、木材、塑料等。
因此，为了加工铝、钢、花岗岩、铸铁等硬质材料，磨粒与水射流混合，以提高水射流加工工艺的加工能力。
这个过程类似于超声波加工和磨料喷射加工，它们通过机械方式对工件进行加工。该加工过程与 CNC 机床配合使用，可实现精确和自动化控制。
WJM工作原理
水射流加工工艺的工作原理是，当高速水射流撞击工件时，工件的加工通过工件材料的侵蚀进行。
简单的水射流机器的构造和工作几乎与磨料相似。那么，让我们来看看磨料喷射机的构造和工作原理。
喷水机的构造
以下是水射流加工过程的主要部分：
- 水库
- 液压泵
- 液压增压器
- 累加器
- 方向控制阀
- 流量控制阀
- 混合室
- 喷嘴
- 磨料颗粒进料器
- 捕手
水库
储水器用于储存水射流加工过程中使用的水。
液压泵
泵负责水的循环，用于将水的压力从大气压提高到 5 bar 左右，然后再送到液压增压器。
液压增压器
这是负责产生可以切割金属的巨大压力的设备。液压增压器从泵接收大约 5 bar 的加压水，并将其增加到大约 4000 bar 或大约 60,000 psi。
累加器
高压水储存在蓄能器中，并在需要时供应到喷嘴。蓄能器还可以防止过程中的供水波动。水射流加工的蓄能器依赖于“水的可压缩性 ”，从而保持均匀的排放压力。
方向控制阀
顾名思义，方向控制阀用于控制水的方向，从而控制水射流加工过程。
流量控制阀
在方向控制阀之后，放置流量控制阀，用于控制从喷嘴出来的水的流量或速度。
混合室
它是磨粒与水流混合的地方。
喷嘴
喷嘴是一种减小横截面的装置，其作用是通过将其中的压力能转化为动能来增加水的动能。
喷嘴将水的速度提高到超音速。硬质材料，如金刚石或碳化钨，以防止水射流侵蚀喷嘴本身。
这是喷嘴的详细图，显示了磨料颗粒与水射流的混合。这里，图中显示的部分是：
- 1：高压水射流。
- 2：硬质材料（红宝石或钻石）。
- 3：磨粒（石榴石）。
- 4：混合管。
- 5：守卫。
- 6：切割水射流。
- 7：工件
磨料颗粒进料器
它是一个料斗，磨料颗粒从该料斗送入。磨粒进料器向水流提供连续的磨粒流。
碳化硅、沙子、氧化铝等材料在水射流加工中用作磨料。
捕手
使用后的水射流由捕集器收集，经过适当的过滤和处理后可以再次使用。
水射流加工
液压泵在大气压下从水库中接收水并将其增加到约 4-5 bar。
然后将这些水送到液压增压器，从而将水压大大提高到 4000 巴。
然后将加压水送到蓄能器，而其中的一部分通过控制阀供应到喷嘴。
蓄水器储存水并在需要时供应。
流量控制阀用于控制到达喷嘴的水量。
然后这些水通过喷嘴和混合室，在混合室中产生超音速水射流和磨料颗粒。
然后水射流撞击工件，由于研磨作用和高速射流，工件被加工。
然后水由捕集器收集，可以再次使用或安全处理。这就是水射流加工过程的工作原理。
可以使用水射流加工的材料
- 铝
- 钢
- 铸铁
- 混凝土
- 石头
- 花岗岩
- 金属合金
- 木材
- 皮革
- 陶瓷
- 塑料
- 橡胶
- 玻璃
- 复合材料等
水射流加工的应用
水射流加工的应用包括：
- 水射流加工用于制造航空航天部件。
- 发动机部件的制造。
- 用于加工厚钢板、铝板等。
- 用于钻孔和切割作业。
- 使用传统工艺难以加工的材料。
水射流加工的优点
- 水射流加工可实现高精度。
- 加工时无需冷却液。
- 可以制作复杂的形状和切口。
- 可以获得良好的表面光洁度。
- 经过水刀清洗的加工零件无尘。
- 它是环保的，不会产生有害的副产品。
- 与其他非传统工艺相比，它的运营成本较低。
- 由于水是用来加工工件的，因此产生的热量可以忽略不计。
水射流加工的缺点
- 水射流加工无法加工非常厚的材料。
- 需要高额的初始投资。
- 与传统工艺相比，所需时间要多得多。
通过“水刀通道”观看此视频，将铸铁制成的铁砧切割成 2 块。他们的频道完全基于水射流加工，您可以在他们的 youtube 频道上查看他们使用 WJM 切割各种产品。
水射流加工常见问题解答
先进加工工艺中WJM的完整形式是什么？
WJM 代表先进加工工艺中的水射流加工。
在 WJM 中，喷射流体的哪些特性会影响 MRR？
粘度、流速和速度是影响金属去除率的属性。
水射流加工材料去除的关键要素是什么？
水射流是材料去除的关键要素。
磨料水射流加工中如何去除材料？
材料通过磨粒和水射流引起的侵蚀而被去除。
水射流加工 (WJM) 和磨料水射流加工 (AWJM) 有什么区别？
| 水射流加工 | 磨料水射流加工 |
|---|---|
| 在水射流加工中，材料去除仅通过水射流实现。 | 在磨料水射流加工过程中，材料去除是通过水射流和磨粒来实现的。 |
| 不需要混合室。 | 需要一个混合室来混合水和磨料颗粒。 |
| WJM 工艺能够加工皮革、木材、塑料等软质材料。 | AWJM 工艺能够加工更硬的材料，如钢、陶瓷、铝等。 |
| 这个过程相对便宜。 | 由于使用了磨料颗粒，因此与 WJM 相比，该工艺的成本增加了。 |
这是水射流加工的概述。如果您觉得本文有帮助，请在评论中告诉我们。
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