《水射流技术》PPT课件.ppt

水射流技术,三班组员：陈晨 雷琪 王男杰 郑阳,目录,1. 简 介,2. 磨料射流,3.悬臂式数控水切割机,简介,水射流技术是近20多年发展起来的新技术，其应用日益广泛。目前已在煤炭、机械、石油、冶金、航空、建筑、水利及轻工业等部门应用，主要用来对物料进行切割、破碎和清洗。尤其近年来随着高科技的迅速发展，激光束、电子束、等离子体和水射流，业已成为新型的切割工具。其中激光束、电子束和等离子体属于热切割加工，而水射流是唯一一种冷加工手段。在对许多材料的切割、破碎及表面预加工中，水射流有其独特的优越性。,简介,水射流的发展概况大体分四个阶段: 第一阶段（探索实验阶段）：上世纪60年代初，主要研究低压水射流采矿。 第二阶段（设备研制阶段）：60年代初至70年代初，主要研制高压泵、增压器和高压管件，同时推广水射流技术。 第三阶段（工业应用阶段）：70年代初至80年代初，主要特点是大量的水射流采矿机、切割机和清洗机相继问世。 第四阶段（迅速发展阶段）：80年代初至今，水射流技术研究进一步深化，磨料射流、空化射流和自激振动射流等新型射流发展很快，许多产品已达到商品化。,简介,水射流发展的四个阶段,简介,水射流的特点： （1）工作介质低廉 （2）切口窄且整齐 （3）工作机件易于实现自动控制 （4）能降温、除尘和延长截齿寿命 （5）体积小,简介,水射流技术的应用 水射流技术的应用范围和领域十分广泛。应用范围主要有以下五个方面： （1）工业切割 （2）挖掘、开采和钻探 （3）岩石切割和掘进 （4）表面清洗 （5）材料破碎,简介,工业切割,简介,工业切割,简介,表面清理 材料破碎,磨料射流,在水射流中加入一定数量的磨料微粒，将能大大提高水射流的冲击能力，有效的切割钢板和钢筋混凝土，称这种混有研磨材料的水射流为磨料射流。,磨料射流,工作原理： 后混式磨料水射流 在驱动压力作用下，水介质通过水喷嘴形成高速水射流，并在混合腔内产生一定的真空度。由于磨料腔和混合腔之间形成一定的压力差，使磨料在自重和压力差的共同作用下通过气力运输而进入混合腔，并与水射流发生剧烈紊动扩散和掺混。再通过磨料喷嘴而形成磨料水射流。,磨料射流,工作原理： 前混式磨料水射流 将磨料箱设置在高压泵和喷嘴之间，高压泵输出的高压水经水阀一部分输送到磨料箱的顶部和底部。磨料与水在磨料箱内初步混合，使之处于似液体流化状态。然后流态磨料经磨料阀进入混合腔与高压水均匀混合，再通过喷嘴加速使磨料获得更大的动能。,磨料射流,磨料： 一般分为矿物系、金属系和人造系三类。 选用原则： （1）切割效果好； （2）价格低廉，货源充足。,磨料射流,常见磨料：,喷头: 由水射流喷嘴、混合室和磨料射流喷嘴组成。 分类： （1）按水射流的股数：单股射流喷头、多股射流 喷头 （2）按磨料输入方式：磨料侧进式射流喷头、磨料中进式射流喷头、磨料切向进给式射流喷头,1.单射流磨料侧进式喷头 优点：结构简单，射流的密集性和稳定性都较好。 缺点：磨料与水混合的效果较差。,2.单射流磨料切向进给式喷头 磨料与水射流充分混合，同时 减少磨料间的相互碰撞，提高磨料射 流的切割能力。,3.多射流磨料中进式喷头 多用于磨料射流清洗或除锈,4.带准直管的磨料射流喷头 结构简单，操作方便，被广泛用于磨料射流切割工业,磨料射流的切割机理及切割规律,磨料射流的切割机理 磨料水射流是以水为载体， 磨料微粒被水射流加速。 磨料水射流切割物料主要 是靠磨料微粒对物料的 磨削作用。,磨料水射流切割过程模型,在一定条件下，射流的一部分以恒定的速度射向材料，另一部分则随着射入深度增加，其切割效力减弱，于是切割面沿进给相反方向出现弯曲。,磨料射流的切削规律,水利参数及工作参数对切割能力的影响,1、 射流压力与切削深度的关系 2、 喷距与切削深度的关系,水利参数及工作参数对切割能力的影响,3、切速与切削深度的关系,4、切速次数与切削深度的关系,磨料参数对切割能力的影响,磨料类型对切割能力的影响，主要是磨料的硬度和形状对切割能力有直接的影响。,从图中可以看出，金刚砂的切割能力最强，因为金刚砂的硬度最高,磨料颗粒对切割能力的影响,从图中可看出，对于脆性材料，磨料的合理尺寸范围要比塑性材料宽,磨料流量对切割能力的影响,从图中可以看出，磨料流量与深度之间存在一个最大值，存在一个最佳磨料流量的使用的范围,三、悬臂式数控水切割机,培训工程师：李月平,系统型号及机床总成 工作台 工作指示灯 自动润滑系统 CNC数控系统 高压水开关 加砂切割头 控砂系统及控砂阀,一 系统型号及机床总成,悬臂式水切割机由床身（Y向传动）、横梁（X向传动）、Z向总成、工作台、数控操作面板、工作指示灯及自动润滑系统和磨料（清水）切割系统等部分组成。,1.1机床总成图如下：,数控操作面板,横梁（X向传动）,工作指示灯,床身（Y向传动）,Z向总成,工作台,1.2悬臂式数控水切割机型号如下：,DARDI WATERJET水切割机 X向行程（如15为1.5米） Y向行程（如25为2.5米） F为悬臂式 B为龙门式 A为步进电机 B为伺服电机,DWJ -F A/B 1 2 3 4 5,二、工作台,针对各材料的特点，可选择不同形式的工作台面，如承重较大、切割工件较小的采用方格型工作台；玻璃切割加工采用条状并嵌有橡皮条的月牙型工作台；而S型的工作台具有良好的通用性。,方格型工作台,月牙型工作台,S型工作台,三、工作指示灯,从机床横梁顶端的三色信号灯，您可以 很容易的观察到机床目前的工作状态。 其含义如下： 红色灯亮：故障（包括机床限位、急停等） 黄色灯亮：暂停，关高压水 绿色灯亮：有高压，可以进行切割,四、自动润滑系统,集中自动润滑系统可自动润滑丝杆导轨等各零部件，可按需要设定自动润滑周期，有效的提高生产效率。,润滑系统开始工作前应先使所有润滑管道中充满润滑油，并排除掉管道内的空气； 向油箱加油前，油液应过滤干净； 每季度应清理一次润滑泵吸油口网及油箱，除去污垢和沉淀。,注：油箱忌用汽油清理,五、CNC数控系统,本公司水切割机可选配多种数控系统，下面主要介绍两种常用的数控系统，即华兴数控系统和发格（FAGOR）数控系统。,华兴数控系统,发格（FAGOR）数控系统,注：此控制面板图案若有所变动，恕不另行通知。,六、高压水开关,高压水开关可以瞬间开启和关断高压水流。 高压水开关主要由阀体、阀芯、阀垫、密封圈、活塞、活塞轴、定位垫、导向圈、接头、气缸体、气缸底盖、弹簧等组成，其结构如图所示。,注：虚线框内严禁客户私自拆开，否则不予以保修，部件私自拆开造成设备、人员损伤，本公司恕不负责。,实物如下图所示,水开关阀垫,导水圈,水开关阀体,O型圈,水开关阀芯,水圈,定位垫,水开关汽缸,七 加砂切割头,加砂切割头一般由高压外管、宝石、混砂室、喷头体、夹头、压紧螺母、砂管、进砂管等零件组成。,7.1 SP7切割头其结构如图所示, ,实物如下图所示,高压外管,宝石0.3,混砂室,喷头体,弹簧夹头,压紧螺母,砂管1.0,进砂管,O型圈,防砂罩,7.2 SP9切割头其结构如图所示,实物如下图所示,高压外管,喷头体,宝石0.3,O型圈（16*1.0）,混砂室,O型圈（6.7*1.8）,弹簧夹头,砂管1.0,进砂管,进砂管压冒,尼龙圈,压紧螺母,7.3宝石和砂管的匹配,根据不同质地的材料以及对切割的不同的要求，您在切割中所选用的宝石和砂管的规格也应有所差异。 为了使您的切割取得比较理想的效果，宝石和砂管的几种最佳配合使用方式已列入下表中。,7.4切割头的维护和保养,由于磨料喷嘴采用特殊材料制造，材料较脆，易损坏，而价格也较高，因此使用中应特别注意，避免意外损坏，我们在使用中应注意：,调节磨料的供给量，既不可过小，也不 可过大，磨料供给量过大时易造成磨料不 能及时排空而发生堵砂故障,射流发散时应及时更换水喷嘴，避免 水喷嘴损坏而造成磨料喷嘴损坏,更换水喷嘴时应注意清理喷头体与混 砂室，不能因磨料未清理干净而影响水喷嘴的定位，造成切割效果差和磨料喷嘴使用寿命； 磨料喷嘴在一段时间后，最好将沿一定方向旋转120度，这样做的目的是保证磨料喷嘴的内孔在磨损后依然保持圆的形状，延长使用寿命。,八 控砂系统及控砂阀,8.1控砂阀可瞬间开启和关断磨料的供给,控砂阀主要由导砂管、联结螺母、联结接头、锁定螺钉、节流螺钉、防尘圈、阀杆、气缸、连接管、阀体、阀盖、锁定螺母和调节螺钉等零件组成，其结构如图所示。