高壓水射流加工技術正是利用相同的原理,把動量加大,縮短時間,達到斷石、斷鐵、切割的目的。人們在很早的時間就開始利用很高壓力的水迸行材料的加工和切割。超高壓的定義是高於30000 psi。Franz 博士是一名林業工程師，他想尋找一種把大樹幹切割成木材的新方法。
基本介紹
- 中文名：高壓水射流加工
- 起源：1950 年，Franz 第一次把很
- 原理：由於速度越快物體具有的動能
- 類型：從本質上講，有兩類水加工
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起源
1950 年，Franz 第一次把很重的重物放到水柱上，迫使水通過一個很小的噴嘴。他獲得了短暫的高壓射流（多次超過了現在使用的壓力），並能夠切割木頭和其它材料。他後來的研究涉及更為連續的水流，但他發現獲得連續高壓非常困難。同時，零件的壽命也以分鐘計算，而不是今天的數周或數月。
1979 年，Mohamed Hashish 博士在福祿研究室工作，開始研究增加水加工切割能量的方法，以便切割金屬和其它硬質材料。Hashish 博士被公認為加砂水刀水加工之父，他發明了在普通水刀中添加砂料的方法。 他使用石榴石（砂紙上常用的一種材料）作為砂料。憑藉這種方法，水加工（含有砂料）能夠切割幾乎任何材料。
1980 年，加砂水刀第一次被用於切割金屬、玻璃和混凝土。1983 年，世界上第一套商業化的加砂水刀切割系統問世，被用於切割汽車玻璃。該技術的第一批用戶是航空航天工業，他們發現水刀是切割軍用飛機所用的不鏽鋼、鈦和高強度輕型合成材料以及碳纖維複合材料的理想工具（現在已用於民用飛機）。從那以後，加砂水刀被許多其它工業採納，例如加工廠、石料、瓷磚、玻璃、噴氣發動機、建築、核工業、船廠等等。
原理
由於速度越快物體具有的動能就越大,水在高壓下就獲得了巨大的動能,由於水流很細,所以再接觸物體時動能轉化成的彈力的作用點十分集中,轉化而來的彈力十分巨大,足以斷石分金. 加入砂質磨料後,先在水加工作用下使得物體接觸水加工的部位發生形變,一部分淹沒劑就會與物體發生摩擦,進而加速切割物體的能力和速度.因為加入砂質磨料後，水流的質量增大，高速水流具有的動能就更大，在流速相同的情況下對外做功的本領就更大，從而切割能力大大提高。
水經過一個超高壓加壓器，將水加壓至4,000 bar (60,000psi)，然後通過一個細小的噴嘴(其直徑為0.004英寸至0.016英寸)，可產生一道每秒達750米(約音速的2.5倍)的水箭，此道水箭可做各種表面加工。要做到這點，對水、管道、噴口都有比較高的需求。如管道，水加工是用高壓工具把水加壓後射出來的，必須擁有極高的壓力才能把堅硬的切割材料切開，所以管道必須能承受極高的壓力，這個壓力遠遠大於700兆帕，因為薄鋼板（被切割材料）本身就能承受700兆帕的壓力。
水加工用的水完全沒有雜質是不對的。因為水壓遠遠大於700兆帕，那么對於管道等密封設備而言，無論密封性能多么好，純水總會使它們磨損而滲漏。為了解決這個問題，水加工用水就要加入5%的可溶性乳化油，提高密封效果。對於高壓泵，也要加入一些油液提高其密封性能 。
水加工的噴嘴是用硬質合金、藍寶石等材料做成的，噴口直徑僅0.05毫米，而且孔內壁光滑平整，能承受1700兆帕的壓力，所以噴出來的高壓水能像刀一樣切割材料。有些水還加入了一些長鏈聚合物，如聚乙烯氧化物，增加水的“黏度”，使噴出的水猶如一條“細線 。
泵是水加工系統的核心成員。對水進行加壓並連續輸出水流，從而讓切割刀頭把高壓水變為超音速水射流。水加工套用可以採用兩種泵－增壓泵和直接驅動泵。
直接驅動泵的工作方式與在噴漆前沖洗房屋或甲板時所用的低壓“壓力清洗器”一樣。它是一種直接由電機驅動三個活塞產生運動的三級泵。因為其簡單可靠，這些泵得到了水加工工業的認可。直接驅動泵能夠提供的最大連續工作壓力比增壓泵低10% 到25%（直接驅動泵為 20K 到50K 、增壓泵為40 K 到60K ）。
類型
從本質上講，有兩類水加工：（1）純水水加工和（2） 加砂水加工。設備設計為只能使用純水水加工、只能使用加砂水加工、或二者均可。無論何種形式，必須首先對水加壓。
特點
1、 可切割範圍廣
可以切割絕大部分材料，如：金屬，大理石，玻璃 等等。
2、 切割質量好
平滑的切口，不會產生粗糙的，有毛刺的邊緣。
3、 無熱加工
因為它是採用水和磨料切割，在加工過程中不會產生熱（或產生極少熱量），這種效果對被熱影響的材料是非常理想的。如：鈦。
4、環保性
這種機器採用水和沙切割，這種沙在加工過程中不會產生毒氣，可直接排出，較環保。
5、 無需更換刀具
你不需要更換切割機裝置，一個噴嘴就可以加工不同類型的材料和形狀，節約成本和時間。
6、減少毛刺
採用磨料砂的水加工切割，切口只有較少的毛刺。
7、 編程迅速
程式主要是由CAD製圖軟體生成，你可以在layout中隨意設計線圖，或輸入從其他軟體中生成的DXF檔案，另外，機器支持第三方軟體，如nesting嵌套排版軟體（用於把圖形在工件中添滿，能最大限度地減少工件損耗）。
8、 快速的編程
可以把其他軟體生成的程式調入機器，它能夠從CAD建立起刀具路徑，並能把刀頭的精確定位和切割速度在超過2,000點/英寸（800點/cm）計算出來，你需要做的只是指定你要切割的材料和厚度，其他的工作交給機器去完成。
9、 與其他設備組合，可以進行分別操作。
水切割機可和其他的加工設備組配（如鑽削頭），充分利用其性能，最佳化材料利用程度。
10、 減少調整次數
對工件只需要很小的側壓就能固定好，減少複雜的裝夾帶來的麻煩 。
套用
水加工的用途主要有三個，一是加工非可燃性材料，如大理石、磁磚、玻璃、水泥製品等材料，這是熱切割無法加工的材料；二是加工可燃性材料，如鋼板、塑膠、布料、聚氨酯、木材、皮革、橡膠等，以往的熱切割也可以加工這些材料，但容易產生燃燒區和毛刺，但水切割加工不會產生燃燒區和毛刺，被切割材料的物理、機械性能不發生改變，這也是水加工的一大優點；三是加工易燃易爆材料，如彈藥和易燃易爆環境內的切割，這是其它加工方法無法取代的。
