水力切割.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,之：,以,“,水,”,为刀,现代切割技术,今天我要讲的是：,相信水滴水穿石吗？,如果你是一个有毅力的人，你一定会相信的！,不过滴水穿石太慢了，我们得让他加快速度。今天讲的问题就这么简单，加快水速，并集中,水流,。,这便是我要讲的,高压水切割,技术,先看看水切割,刀,的“帅帅”图组吧！,水刀不“水”,切割普通无锈钢刀不到,1min;,相信这是真吗？,相信这是真吗？,切割,24cm,厚的标准混凝土墙，不到,1.5min,。,really?,切割,32mm,厚的钢板，用时不到,2min,。,这对于一般的轻型步枪都很难击穿。,相信这是真吗？,我告诉你吧！是真的！我相信科学。便携式水切割刀，我看行！,便携式水切割机图组,1.,液压增压器原理,左边为液压增压器简图,由,帕斯卡原理,：,液压油内各处压强相等。,P,1,=P,2,;,即：,F,1,/S,1,=F,2,/S,2,;,只要,S,1,远小于,S,2,很小的,F,1,就可以产生很大的,F,2,.,例如：,S1:S2=1:30,F1=100N,那么,F2=3000N,这就是液压增压器增大压力的原理。,（当然增压器也分为好几种，由于专业限制，这里不做探讨。）,但是增压器的作用，顾名思义便是增压。,查阅相关数据知道：它能对混合罐上部加压达到,（100750kpa);,由伯努利方程：,p,上,/(,g)+v,1*,v,1,/(2g)+h,1,=p,下,/(,g,)+v,2,*v,2,/(2g)+h,（,p,上、,p,下,表示混合罐上、下部压强，,v,表示水流速度）,p,上,p,下,v,1,0,，知道水速被放大达到,v,2,；,2.,老式水切割喷嘴原理浅析,1.,水切割一般不采用水纯水，而是混合一些石英砂，增强硬度（可增强到,100,多倍）。,2.,石英砂的进入和混合：老式的是采用水切割采用虹吸原理。由,由压强与空气流速公式：,p,x,=,p,o,(1-,v,x,/,v,声在水,);,随着高速气流的经过，受大气压作用，沙会流进喷嘴上部与水均匀混合，不过这样有大量的能量损失。不过有第二代解决了这问题。,3.,第二代水切割喷嘴原理浅析,3.,喷嘴直径小于,0.5mm,4.,第二代水切割喷嘴将沙与水混合加压，避免了虹吸水动能的损失。,5.,再由,流量,公式：,Q=v,2,*s,2,=v,x,*s,x,（,1);,其中：,S,2,S,x,;,故喷出速度,V,x,极大。,查阅相关数据表明：,v,x,可达,3,倍中音速，即：,1000m/s,以上。,可与狙击枪子弹出膛速度相媲美。,故,能达到,“,以水为刀，削钢如泥,”,的效果。,3.,第二代水切割喷嘴原理浅析,3.,喷嘴直径小于,0.5mm,4.,第二代水切割喷嘴将沙与水混合加压，避免了虹吸水动能的损失。,5.,再由,流量,公式：,Q=v,2,*s,2,=v,x,*s,x,（,1);,其中：,S,2,S,x,;,故喷出速度,V,x,极大。,查阅相关数据表明：,v,x,可达,3,倍中音速，即：,1000m/s,以上。,故,能达到,“,以水为刀，削钢如泥,”,的效果。,我说,行，那不是真的行！还是让它与它同胞的来,PK,一下,，,争个我高你低,！,先看一下切割刀种类：,石材切割,光纤切割,气动切割,超声波切割,传统火焰切割,等离子切割,线切割,激光切割,高压水切割,传统式水切割图组传统式,传统石材切割,采用柴油机为动力，锯齿切割。,用于木材，石料基础加工。,这能明显比不过高压水切割,!,常见几种切割机图组,光纤切割机,光纤切割刀用于切割光纤，切出来的光纤用几百倍的放大镜可以看出来是平的，切后且平的两根光纤才可以放电对接。,适应光纤：单芯或多芯石英裸光纤（适应光纤包层直径为：,100-150um,）,作用不同，正如井水与河水，相比无意义。,传统火焰切割,钢材的氧气,乙炔切割是利用气体火焰（称预热火焰）将钢材表层加热到燃点，并形成活化状态，然后送进高纯度、高流速的切割氧，使钢中的铁在氧氛围中燃烧生成氧化铁熔渣同时放出大量的热，借助这些燃烧热和熔渣不断加热钢材的下层和切口前缘使之也达到燃点，直至工件的底部。与此同时，切割氧流的动量把熔渣吹除，从而形成切口将钢材割开。,与传统火焰切割方式的比较,传统切割方式主要有两种，一种是机械刀具切割，一种是乙炔、氧等气焰切割。机械切割有成本上的优势，工艺简单，易于维护，在切割效果上可以满足一般要求，但是切割精度不高，切割后产品毛刺大，往往需要二次加工。对于易碎材料，机械切割也不理想。传统的气焰切割一般只做粗加工，用于金属加工，精度很低，热效应明显。,与等离子切割的比较,等离子切割的根本原理也是通过高温使材料融化,，多用于不锈钢薄板的切割，切割速度快。但是有明显的热效应，切缝宽，精度低，切割表面氧化，不容易再进行二次加工。应用领域也十分有限，对于熔点低、易变形，燃烧的材料以及石材都无法应用。此外，对于高精度加工，也无法满足。水刀切割属于冷态切割,无热变形,切割面质量好,无须二次加工，如需要也很容易进行二次加工。,与线切割的比较,线切割同样也局限于金属切割。在金属的加工方面，线切割有很高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限。水刀切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快，只要加工台面适宜，切割尺寸很灵活，另外，通过机器人技术，水刀可以变得更加方便，切割尺寸也没有限制。,.,激光切割,激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的。,与激光切割的比较,激光切割设备的投资较大，目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对反光、复合、不热溶、易燃等材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。水刀是一种冷切割技术，不会产生热效应，对厚的材料，只要压力足够，就能切割。水刀切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。,与其它切割方式的比较,对一些金属零件可采取冲压的工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水刀与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水刀方法则较为理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与水刀相比其热效应明显、切割表面质量和精度较差，另外水刀能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。,除此之外，水刀与上述切割方法相比，有着很多特殊用途，比如：,在美国的一些食品企业甚至使用水刀对大规模冷冻食品进行加工，水刀不产生污染，安全卫生，是最佳的方式。,水刀在石材加工方面有着独特的优势。由于石材的易碎性，一般的机械切割难以达到高精度和复杂图形的切割，高温方法更是无法应用。而水刀却可以轻松胜任。目前，水刀拼花在建筑装饰领域应用广泛，水刀不仅美观，更有艺术性。,看下几个特殊的实例吧！,切割弧形玻璃,我们都知道切割玻璃要用金刚刀,但是对于弧形玻璃如：啤酒瓶，却束手无策,对于水切割刀却易如反掌。（且整齐划一）,切割轮胎,无污染,右图是电锯的效果，时常,伴有黑烟和臭味。,切割汽油桶，航空炮弹,意义：,炮弹，子弹，不能通过其他热效应较高的切割方法。一般为安全起见，采用野外引爆方式。,由于它的热效应极低，对于一些易燃易爆物特安全。这是其他切割方式不能不比拟的。,穿墙、门灭火,意义,假使室内着火，外面的消防部队在室外，不知道室内火情，这时水流切割改装的穿墙灭火器就能起到既保证消防部队安全，又能灭火作用。,当然他也有他的缺点,水射流切割缺点：,1.水射流切割机的喷头能高速喷出水流，其磨损也较大，必须使用特殊超硬材料，加工工艺也较难，使得喷头价格较贵；,2.现在工艺还不成熟，还不能非常广泛运用与日常生活中。,总结水射流切割优势：,切割品质优异：加工本身无热量产生，加工表面不会出现热影响，自然切口处材料的组织结构不发生变化，几乎不存在机械应力与应变，切割缝隙（纯水,切口,约为0.1mm至1,.,1mm，砂水混流切口约为0.8mm至1.8mm。无需二次加工，无裂缝、无毛边、无浮渣，因此切割品质优良。,几乎没有材料和厚度的限制：无论是金属类如普通钢板、不锈钢、铜、钛、铝合金等，或是非金属类如石材、陶瓷、玻璃、橡胶、纸张及复合材料，皆可适用。,节约成本：水切割所产生横向及纵向的作用力极小，不会产生热效应或变形或细微的裂缝，不需二次加工，既可钻孔亦可切割，降低了切割时间及制造成本。,Q(,流量）,=15L/min,较理想。,总结水射流切割优势：,在切割过程中采用水和沙，不产生弧光、灰尘及有毒气体，操作环境整洁，符合环保要求。,便于转移：随着小巧，可组装，轻便的便携式水流切割机的逐渐小型化。水射流切割切割机质量渐渐地减小到100kg，克服了以往的大型，难转运的困难，逐渐广泛化。,安全系数高：由于产生热效应极低，可用于危险的易燃，易爆的容器的切割。例如汽油桶，子弹，炮弹的安全切割。,相关数据，图片可参见相关专业书籍以及,CCTV10,我爱发明,；,非专业人士，可能分析的不够专业，错误在所难免，望同学谅解。,Class over!,谢谢大家！,